Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe des Städt. Steinbart-Gymnasiums. Physik

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1 Schulinterner Lehrplan zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe des Städt. Steinbart-Gymnasiums Physik

2 1 Die Fachgruppe Physik im Steinbart-Gymnasium Das Steinbart-Gymnasium befindet sich im Duisburger Zentrum im westlichen Ruhrgebiet. Duisburg ist von seiner Geschichte her eher industriell geprägt, befindet sich aber in einem Wandel, der noch nicht abgeschlossen ist. Insgesamt ist die Schülerschaft in seiner Zusammensetzung eher heterogen. Auch mit Blick auf diese Zusammensetzung besteht ein wesentliches Leitziel der Schule in der individuellen Förderung. Die Fachgruppe Physik versucht in besonderem Maße, jeden Lernenden in seiner Kompetenzentwicklung möglichst weit zu bringen. Außerdem wird angestrebt, Interesse an einem naturwissenschaftlich geprägten Studium oder Beruf zu wecken. Der Unterricht wird auf der Stufenebene parallelisiert. Auch in der Oberstufe ist der Austausch zu Inhalten, methodischen Herangehensweisen und zu fachdidaktischen Problemen intensiv. Der Unterricht wird i.d.r. im Grundkursbereich in 67,5-Minuten-Einheiten, im Leistungskurs in 90- Minuten-Einheiten erteilt.

3 2 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Unterrichtsvorhaben der Einführungsphase Physik und Sport Wie lassen sich Bewegungen vermessen und analysieren? Zeitbedarf: 28 Ustd. Mechanik Kräfte und Bewegungen Energie und Impuls K4 Argumentation Auf dem Weg in den Weltraum Wie kommt man zu physikalischen Erkenntnissen über unser Sonnensystem? Zeitbedarf: 17 Ustd. Schall Wie lässt sich Schall physikalisch untersuchen? Zeitbedarf: 7 Ustd. Mechanik Gravitation Kräfte und Bewegungen Energie und Impuls Mechanik Schwingungen und Wellen Kräfte und Bewegungen Energie und Impuls Summe Einführungsphase: 52 67,5-Minuten-Stunden entspricht Minuten-Stunden E3 Hypothesen E2 Wahrnehmung und Messung K1 Dokumentation

4 Unterrichtsvorhaben der Qualifikationsphase (Q1) GRUNDKURS Erforschung des Photons Quantenobjekte E2 Wahrnehmung und Messung Wie kann das Verhalten von Licht beschrieben Photon (Wellenaspekt) und erklärt werden? Zeitbedarf: 7 Ustd. Erforschung des Elektrons Wie können physikalische Eigenschaften wie die Ladung und die Masse eines Elektrons gemessen werden? Zeitbedarf: 11 Ustd. Photonen und Elektronen als Quantenobjekte Kann das Verhalten von Elektronen und Photonen durch ein gemeinsames Modell beschrieben werden? Energieversorgung und Transport mit Generatoren und Transformatoren Wie kann elektrische Energie gewonnen, verteilt und bereitgestellt werden? Zeitbedarf: 11 Ustd. Wirbelströme im Alltag Wie kann man Wirbelströme technisch nutzen? Quantenobjekte Elektron (Teilchenaspekt) Quantenobjekte Elektron und Photon (Teilchenaspekt, Wellenaspekt) Quantenobjekte und ihre Eigenschaften Elektrodynamik Spannung und elektrische Energie Induktion Spannungswandlung Elektrodynamik Induktion Summe Qualifikationsphase (Q1) GRUNDKURS: 35 67,5-Minuten-Stunden entspricht Minuten-Stunden UF3 Systematisierung K4 Argumentation E2 Wahrnehmung und Messung

5 Unterrichtsvorhaben der Qualifikationsphase (Q2) GRUNDKURS Erforschung des Mikro- und Makrokosmos Wie gewinnt man Informationen zum Aufbau der Materie? Zeitbedarf: 8 Ustd. Strahlung und Materie Energiequantelung der Atomhülle Spektrum der elektromagnetischen Strahlung E2 Wahrnehmung und Messung Mensch und Strahlung Wie wirkt Strahlung auf den Menschen? Zeitbedarf: 6 Ustd. Forschung am CERN und DESY Was sind die kleinsten Bausteine der Materie? Navigationssysteme Welchen Einfluss hat Bewegung auf den Ablauf der Zeit? Teilchenbeschleuniger Ist die Masse bewegter Teilchen konstant? Das heutige Weltbild Welchen Beitrag liefert die zur Erklärung unserer Welt? Strahlung und Materie Kernumwandlungen Ionisierende Strahlung Spektrum der elektromagnetischen Strahlung Strahlung und Materie Standardmodell der Elementarteilchen Relativität von Raum und Zeit Konstanz der Lichtgeschwindigkeit Zeitdilatation Relativität von Raum und Zeit Veränderlichkeit der Masse Energie-Masse Äquivalenz Relativität von Raum und Zeit Konstanz der Lichtgeschwindigkeit Zeitdilatation Veränderlichkeit der Masse Energie-Masse Äquivalenz B3 Werte und Normen UF3 Systematisierung Summe Qualifikationsphase (Q2) GRUNDKURS: 25 67,5-Minuten-Stunden entspricht Minuten-Stunden

6 Unterrichtsvorhaben der Qualifikationsphase (Q1) LEISTUNGSKURS Satellitennavigation Zeitmessung ist nicht absolut Welchen Einfluss hat Bewegung auf den Ablauf der Zeit? Konstanz der Lichtgeschwindigkeit Problem der Gleichzeitigkeit Höhenstrahlung Warum erreichen Myonen aus der oberen Atmosphäre die Erdoberfläche? Teilchenbeschleuniger - Warum Teilchen aus dem Takt geraten Ist die Masse bewegter Teilchen konstant? Zeitbedarf: 4 Ustd. Satellitennavigation Zeitmessung unter dem Einfluss von Geschwindigkeit und Gravitation Beeinflusst Gravitation den Ablauf der Zeit? Das heutige Weltbild Welchen Beitrag liefert die zur Erklärung unserer Welt? Zeitdilatation und Längenkontraktion Relativistische Massenzunahme Energie-Masse-Beziehung Der Einfluss der Gravitation auf die Zeitmessung Konstanz der Lichtgeschwindigkeit Problem der Gleichzeitigkeit Zeitdilatation und Längenkontraktion Relativistische Massenzunahme Energie-Masse-Beziehung Der Einfluss der Gravitation auf die Zeitmessung

7 Untersuchung von Elektronen Wie können physikalische Eigenschaften wie die Ladung und die Masse eines Elektrons gemessen werden? Zeitbedarf: 12 Ustd. Elektrik Eigenschaften elektrischer Ladungen und ihrer Felder Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern Aufbau und Funktionsweise wichtiger Versuchsund Messapparaturen Wie und warum werden physikalische Größen meistens elektrisch erfasst und wie werden sie verarbeitet? Zeitbedarf: 11 Ustd. Erzeugung, Verteilung und Bereitstellung elektrischer Energie Wie kann elektrische Energie gewonnen, verteilt und bereitgestellt werden? Zeitbedarf: 11 Ustd. Physikalische Grundlagen der drahtlosen Nachrichtenübermittlung Wie können Nachrichten ohne Materietransport übermittelt werden? Zeitbedarf: 14 Ustd. Elektrik Eigenschaften elektrischer Ladungen und ihrer Felder Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern Elektrik Elektromagnetische Induktion Elektrik Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Summe Qualifikationsphase (Q1) LEISTUNGSKURS: Minuten-Stunden entspricht Minuten-Stunden E1 Probleme und Fragestellungen E4 Untersuchungen und Experimente

8 Unterrichtsvorhaben der Qualifikationsphase (Q2) LEISTUNGSKURS Erforschung des Photons Besteht Licht doch aus Teilchen? Quantenphysik Licht und Elektronen als Quantenobjekte Welle-Teilchen-Dualismus Röntgenstrahlung, Erforschung des Photons Was ist Röntgenstrahlung? Zeitbedarf: 4 Ustd. Erforschung des Elektrons Kann das Verhalten von Elektronen und Photonen durch ein gemeinsames Modell beschrieben werden? Die Welt kleinster Dimensionen Mikroobjekte und Quantentheorie Was ist anders im Mikrokosmos? Quantenphysik und klassische Physik Quantenphysik Licht und Elektronen als Quantenobjekte Quantenphysik Welle-Teilchen-Dualismus Quantenphysik Welle-Teilchen-Dualismus und Wahrscheinlichkeitsinterpretation Quantenphysik und klassische Physik

9 Geschichte der Atommodelle, Lichtquellen und ihr Licht Wie gewinnt man Informationen zum Aufbau der Materie? Atomaufbau Physik in der Medizin (Bildgebende Verfahren, Radiologie) Wie nutzt man Strahlung in der Medizin? Zeitbedarf: 7 Ustd. (Erdgeschichtliche) Altersbestimmungen Wie funktioniert die 14 C-Methode? Energiegewinnung durch nukleare Prozesse Wie funktioniert ein Kernkraftwerk? Zeitbedarf: 4 Ustd. Forschung am CERN und DESY Elementarteilchen und ihre fundamentalen Wechselwirkungen Was sind die kleinsten Bausteine der Materie? Ionisierende Strahlung Radioaktiver Zerfall Radioaktiver Zerfall Kernspaltung und Kernfusion Ionisierende Strahlung Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen UF3 Systematisierung UF3 Systematisierung K2 Recherche Summe Qualifikationsphase (Q2) LEISTUNGSKURS: Minuten-Stunden entspricht Minuten-Stunden