SCHRIFTLICHE ABITURPRÜFUNG 2011 PHYSIK (Leistungskursniveau)

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1 PHYIK (Leistungskursniveau) Einlesezeit: Bearbeitungszeit: 30 Minuten 300 Minuten Hinweise zur Korrektur, Bewertung und zu erwarteten Prüfungsleistungen Erläuternde, koentierende und begründende Texte, die die chlüssigkeit der Arguentation belegen, sind unverzichtbare Bestandteile der Prüfungsleistung. Mangelhafte Gliederung, Fehler in der Fachsprache, Ungenauigkeiten in Zeichnungen oder unzureichende oder falsche Bezüge zwischen Zeichnungen und Text sind als fachliche Fehler zu werten. chwerwiegende und gehäufte Verstöße gegen die sprachliche Richtigkeit in der deutschen prache oder gegen die äußere For sind it Abzug von 1 bis Notenpunkten zu berücksichtigen. Die Note gut (11 Punkte) soll erteilt werden, wenn indestens 53 Bewertungseinheiten () der erwarteten Gesatleistung erbracht worden sind. Dabei uss die gesate Darstellung der Prüfungsleistung in ihrer Gliederung, Gedankenführung, Anwendung fachspezifischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation den Anforderungen voll entsprechen. Die Note ausreichend (05 Punkte) soll erteilt werden, wenn indestens 3 Bewertungseinheiten der erwarteten Gesatleistung erbracht worden sind. Dazu reichen Leistungen allein i Anforderungsbereich I nicht aus. Die Prüfungsleistung zeigt trotz einiger Mängel (z. B. in der Gliederung, i Gebrauch der Fachsprache, in grafischen Darstellungen, bei der Anwendung atheatischer Verfahren) ein grundlegendes Verständnis der physikalischen achverhalte und Erkenntnisethoden. eite 1 von 9

2 ERARTETE PRÜFUNGLEITUNGEN Bewertungseinheiten Zensurenpunkte Die in den Erwarteten Prüfungsleistungen vorliegenden Angaben zur Verteilung von Bewertungseinheiten () sind verbindlich, wenn diese ohne Klaern angegeben werden. enn von den in Klaern angegebenen Bewertungseinheiten der einzelnen Teilaufgaben abgewichen wird, so ist die Begründung i Erwartungshorizont anzugeben. Ausnahslos sind die in den geltenden Einheitlichen Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung Physik getroffenen Festlegungen zur Berücksichtigung der Anforderungsbereiche einzuhalten. Gleichzeitig ist der Runderlass Vorbereitung und Durchführung der Abiturprüfung (Rderl. des MK vo in der jeweils gültigen Fassung) zu berücksichtigen. eite von 9

3 ERARTETE PRÜFUNGLEITUNGEN Thea G1: Energie und Ipuls von Mikroobjekten 50 1 Photonenodell des Lichts 1.1 Erklärung zu Photoeffekt E Photon = E kin,elektron + A,Metall h. f = E kin,e + A (8) E kin,ax = c h A = 1, J = 0,8 ev λ v ax = c ( h λ e A ) = 5, s Angabe weiterer Eigenschaften von Photonen, z. B.: - Photonen sind einzelne, nicht teilbare Energiequanten. - Die Energie eines Photons beträgt E = h f. - Bei einer echselwirkung können sie nur als Ganzes erzeugt oder absorbiert werden. - Photonen haben Lichtgeschwindigkeit. - Photonen haben keine Ruheasse pphoton = λ h = 1, Ns (3) (11). p e = e v e = 4, Ns p Photon << p e chlussfolgerung, z. B.: Es ist ein weiterer toßpartner beteiligt p e = p Cs =. Cs v Cs E kin,cs = p Cs 5 6 Cs = 5,4 10 J = 3,37 10 ev D. h. E kin,cs << E kin,e Die kinetische Energie des Cs-Atos spielt in der Energiebilanz des Photoeffektes keine Rolle. Experienteller Nachweis des Photonenipulses 19.1 Erläuterung der Absorption it de Bohr schen Atoodell (3). 3R T (4) 0 z. B.: v = = 79 M s p Na = 3 u v = 3,0 10 r 3 Ns eite 3 von 9

4 ERARTETE PRÜFUNGLEITUNGEN.3 aus der Geoetrie der Anordnung folgt: p p Na = Ph s d (8) P Ph = p. d Na = 1, Ns s aus der RT ergibt sich für den Photonenipuls: h f 7 pph = = 1,1 10 Ns c Vergleich und ertung.4 Nennen zweier Ursachen und Beschreiben der irkungen, z. B.: Geschwindigkeitsverteilung der Na-Atoe i Atostrahl und dait verschiedene Na-Ipulse, d. h. das Verhältnis von ist nicht konstant pna pph und ergibt verschiedene Ablenkwinkel. tflug > 1 s Die Na-Atoe können unter Aussenden eines Photons in den Grundzustand zurückkehren. Das Photon wird in unterschiedliche Richtungen abgegeben (spontane sion) und dait tritt ein unterschiedlicher Ipuls der auftreffenden Na-Atoe bei A auf (seitliche Verschiebung). 3 Ipuls und Beugung von Elektronen Erläuterung (6) 3. k λ sk für Minia a palt gilt: = ; it k = 1 folglich d e s λ e = 1 d = 1, e λ s1 = d e (4) (3) eite 4 von 9

5 ERARTETE PRÜFUNGLEITUNGEN Thea G: Dynaik geradliniger Bewegungen 50 1 Geradlinige Bewegungen Beschreibung und Begründung, z. B.: P 0 P 1 : geradlinig gleichäßig positiv beschleunigte Bewegung, weil F B = konst. P 1 P : geradlinig gleichförige Bewegung, weil F B = 0 (7) P P 3 : geradlinig ungleichäßig negativ beschleunigte Bewegung, weil F B = konst. entgegen der Bewegungsrichtung wirkt Es werden irbelströe induziert, die nach de Lenz schen Gesetz die Bewegung heen. Die Induktionswirkung ist direkt proportional zur Geschwindigkeit des Blechs. 1. Berechnung der Zeiten: PP 0 1: konstante Beschleunigung a s= t t =,86s 01 ( ) a = 3 g a = 0,45 s (18) PP 1 : K bewegt sich gleichförig it der Geschwindigkeit, die er a Ende der Beschleunigungsstrecke PP erreicht hat. 0 1 PP 1 t1 = v1 t = 1,00s 1 PP 3: t 3 = 1,00s (lt. Aufgabenstellung) v = a t 1 01 v1 = 0,70 s Berechnung der Verzögerung des Körpers K i Abschnitt PP 3 unter der Annahe, dass die Breskraft hier konstant bleibt: v a3 = t a3 = 0,70 s oder a s = t + v t a3 = 0,70 s Darstellung des gesaten Bewegungsablaufs i s(t) - Diagra, v(t) - Diagra und a(t) - Diagra Berechnung aller erforderlichen physikalischen Größen 1.3 Berechnung der Kräfte für die drei egstrecken a) F1 = 1 g + 1 a1; F 1 = 3,9 N (5) b) F = FG1 = 3,83N c) F3 = 1 g + 1 a3 ; F 3 = 3,55 N eite 5 von 9

6 ERARTETE PRÜFUNGLEITUNGEN Untersuchungen zu Newton schen Grundgesetz (chülerexperient) 0 Vollständiges Protokoll it - Vorbetrachtungen Beschreibung eines Experients - Durchführung - Auswertung 1 Bestiung von g Vergleich it de Tabellenwert für g Angabe von Ursachen für eventuelle Abweichungen Bestiung von a a( B ) - Diagra 3 Berechnung der fünf ertepaare ( B ; a) Zeichnen der Kurve in das vorhandene Diagra Fehlerbetrachtung eite 6 von 9

7 ERARTETE PRÜFUNGLEITUNGEN Thea V1: chelzen und Verdapfen von toffen 0 1 Erwärung bis zur chelzteperatur: Qfest = NaAc c fest ϑfest = 51,9kJ chelzen von NaAc: Q = q NaAc = 170kJ Erwärung des gescholzenen NaAc: Qflüssig = NaAc cflüssig ϑflüssig = 61,8kJ ϑ ( Q) - Diagra z. B.: Energiebilanz für Phase A Q q = Q Q ab Kal = Q = Q zu + Q + Q ( c + K) ( ϑ ϑ ) M, A c ( ϑ ϑ ) c ( ϑ ϑ ), A Energiebilanz für Phase B In Analogie zur Phase A ergibt sich hier in Phase B q = ( c + K) ( ϑ ϑ ) M,B c M, A ( ϑ ϑ ) c ( ϑ ϑ ),B Durch Gleichsetzen ergibt sich die gesuchte Forel: c ( c + K + c ) ( ϑm,a ϑm,b ) ( ϑ ϑ ) =.,A,B M,B eite 7 von 9

8 ERARTETE PRÜFUNGLEITUNGEN Thea V: Modelle in der Physik (Theaaufgabe) 0 Inhaltsaspekte Je nach Ufang und Tiefe der i eigenen Unterricht behandelten Theen werden folgende fachliche Inhalte für die Bewertung der Theaaufgabe vorgeschlagen, z. B.: - Darstellung von Geeinsakeiten und Unterschieden von Modellen und realen Objekten in Abhängigkeit vo jeweiligen Erkenntnisziel - Vorteile der Vereinfachung und Idealisierung - Erklärung der Phänoene Verdunstung und Diffusion it de Teilchenodell unter Einbeziehung der Teperaturabhängigkeit der kinetischen Energie und der Maxwell schen Geschwindigkeitsverteilung - Beschreibung indestens eines atheatischen Modells zur urfbewegung und Erläuterung der Bedingungen für die Gültigkeit dieses Modells (Berücksichtigung der For des Gravitationsfeldes und des Luftwiderstandes) - Aufzeigen der Grenzen für ein konkretes physikalisches Modell (z. B. für das Licht, für das Ato, für die äre) und Überwindung dieser durch eine eiterentwicklung Gestaltungsaspekte, z. B.: - ysteatik und Geschlossenheit der Darstellung - Verwendung der Fachsprache - textliche Einbindung fachspezifischer Darstellungen 17 3 eite 8 von 9

9 ERARTETE PRÜFUNGLEITUNGEN Thea V3: Das Coulob sche Gesetz 0 1 kizzen der Feldlinienbilder ().1 Berechnung der erte (10) Diagra Erittlung des Intervalls, z. B.: 6,95 c < r < 13,95 c Begründung. Berechnung der Ladung (3) Q 4, C 3 Beschreibung der Auswirkungen Berechnung der relativen Dielektrizitätskonstanten ε, r (5) eite 9 von 9