Schulinternes Fachcurriculum Physik für die gymnasiale Oberstufe

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1 Schulinternes Fachcurriculum Physik für die gymnasiale Oberstufe Grundkurs (auf weißem Untergrund), Leistungskurs (auf grauem Untergrund) 1. Kurshalbjahr (ph-1): Felder Bemerkungen zu den Kompetenzschwerpunkten im Leistungskurs Im Leistungskurs werden generell die Inhalte durch komplexere mathematische Beschreibungen ergänzt, so dass hier auch in gewissem Umfang Differenzial- und Integralrechnungen und die vermehrte Anwendung der Vektorrechnung zum Einsatz kommen. Durch die intensivere Beschäftigung mit den Themen sollen die SchülerInnen in die Lage versetzt werden, grundlegende physikalische Prinzipien sowie ihre historischen und erkenntnistheoretischen Gegebenheiten, beschreiben und erläutern zu können. (z. B. Erhaltungssätze, Kausalität, Systemgedanke). (siehe auch Rahmenlehrplan) Themen Inhalte Kompetenzschwerpunkte Unterrichtsformen, fächerübergreifender oder -verbindender Bezug Bewegungen eines Massenpunktes Energie- und Impulserhaltungssatz Kinematik und Dynamik der Kreisbewegung Gravitation Keplerʼsche Gesetze Gravitationsgesetz Darstellungsmöglichkeiten Bewegungen von Körpern im Gravitationsfeld Gravitationsfeldstärke, Gravitationspotential Elektrisches Feld Feldlinienmodell, elektrische Feldstärke Coulumbʼsches Gesetz, Bewertung von physikalischen Forschungen/Entdeckungen im historischen Bezug, Einfluss auf das philosophische Selbstverständnis in einer Zeitspanne, mathem. Beschreibung von Bewegungen Gegenseitiger Einfluss von technischen Entwicklungen Film, Vortrag im Planetarium, historischer Bezug: heliozentrisches und geozentrisches Weltbild Rechnergestützte Darstellung der Aufladungs- und Schulinternes Fachcurriculum Physik für die gymnasiale Oberstufe der MCO Seite 1 von 6

2 Arbeit im elektrischen Feld, Potenzial, Spannung Kondensator als Ladungsspeicher / Energiespeicher elektrischer Feldstärkevektor inhomogene Felder Coulombʼsches Gesetz, vektoriell Materie im elektrischen Feld Parallel- und Reihenschaltungen mehrerer Kondensatoren Magnetisches Feld Feldlinienmodell, magnetische Flussdichte Magnetfeld einer langen, geraden Spule Eigenschaften der Felder Magnetfeld eines langen, geraden Leiters Materie im Magnetfeld Gravitationsfelder, elektrische Felder und magnetische Felder im Vergleich physikalischer Grundlagenforschung, Anfertigen von Skizzen, Beschreibung des Vektorcharakters von Größen praktische Fertigkeiten bei Versuchsaufbau und - durchführung Kommunikation, Bewerten, Fachartikel verstehen und ihre Bedeutung einordnen können, Darstellung und Vergleich unterschiedlicher Wechselwirkungen in Feldern Entladungskurve von Kondensatoren Schülerlabor zum Thema Magnetismus (auch Diamagnet.) Einbeziehung neuester Forschungsergebnisse z.b. Entdeckung (?) eines magnetischen Monopols in Berlin Schulinternes Fachcurriculum Physik für die gymnasiale Oberstufe der MCO Seite 2 von 6

3 2. Kurshalbjahr (ph-2): Induktion, Hertzʼsche Wellen Themen Inhalte Kompetenzschwerpunkte Unterrichtsformen, fächerübergreifender oder - verbindender Bezug Elektromagnetische Induktion Elektromagnetische Schwingungen Elektromagnetische Wellen Induktionsgesetz, Selbstinduktion, Induktivität Strom durchflossene Spule als Energiespeicher Erzeugung einer sinusförmigen Wechselspannung experimentelle Betrachtung Induktionsspannung als zeitliche Ableitung des magnetischen Flusses Effektivwerte für Spannung und Stromstärke Erzeugung einer sinusförmigen Wechselspannung auch theoretische Betrachtung elektrischer Schwingkreis: Stromstärke, Spannung, Frequenz gedämpfte und ungedämpfte Schwingung, Rückkopplung Thomson'sche Schwingungsgleichung Entstehung elektromag. Wellen am Dipol Reflexion, Beugung, Interferenz und Polarisation Hertzscher Wellen im Vergleich mit mechanischen Wellen und Licht Einordnung Hertzʼscher Wellen in das em- Spektrum Prinzip der Modulation und der Demodulation Einfluss der Erkenntnis grundlegender physikal. Prinzipien auf unser Leben, Entwicklung bestimmter Bauteile als Schlüssel zu Entwicklungssprüngen in der Technik Darstellung der Gemeinsamkeiten mechanischer und elektrischer Schwingungen, der Einfluss der Nutzung von EM-Wellen auf die Entwicklung der Menschheit, Erkenntnis der Gleichartigkeit unterschiedlicher EM-Wellen und der Unterschiedlichkeit der Folgen Anwendungen im Haushalt, Zündspule am Auto, Hochspannungsleitung Versuche mit Mikrowellen (Reflexion, Beugung, etc.) Referate zu Marconi, Entwicklung des Fernsehens und anderen historischen Bezügen Schulinternes Fachcurriculum Physik für die gymnasiale Oberstufe der MCO Seite 3 von 6

4 3. Kurshalbjahr (ph-3): Quantenphysik Themen Inhalte Kompetenzschwerpu nkte Ladungsträger in elektrischen Feldern Ladungsträger in Magnetfeldern Ladungsträger in elektrischen Feldern Eigenschaften von Quantenobjekten Bewegungen von Ladungsträgern in elektrischen Feldern, Energiebetrachtungen Millikan-Versuch, Elementarladung Millikan-Versuch ( Schwebe-fall/steigende und sinkende Öltröpfchen) Anwendung der Vektorrechnung Unterrichtsformen, fächerübergreifender oder -verbindender Bezug Computersimulation Lorentzkraft Referat: Halleffekt, Synchrotronstrahlung, Computersimulation Exkursion zum Bessy, Bestimmung der spezifischen Ladung eines Elektrons Hall-Effekt Bewegungen von Ladungsträgern in elektrischen Feldern, Energiebetrachtungen Millikan-Versuch, Elementarladung Millikan-Versuch ( Schwebe-fall/steigende und sinkende Öltröpfchen) Fotoeffekt und Einsteins Deutung: Photonenmodell des Lichts Hypothese von DE BROGLIE Elektronenbeugung Komplementarität und Nichtlokalität beim Doppelspaltversuch Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation Verhalten beim Messprozess Anwendung der Vektorrechnung Sch. diskutieren und begründen das Versagen der klassischen Modelle bei der Deutung quantenphysikalischer Prozesse und erörtern erkenntnistheoretische Probleme sowie Konsequenzen bezüglich des Verhaltens von Computersimulation Fotoeffekt, Elektronenbeugung als zentrale Demo-Versuche Schulinternes Fachcurriculum Physik für die gymnasiale Oberstufe der MCO Seite 4 von 6

5 Experiment von Taylor Compton-Effekt Atomhülle kontinuierliche Spektren, Linienspektren, Emissions- und Absorptionsspektren Franck-Hertz-Versuch Emission und Absorption von Photonen im Termschema Entwicklung der Atommodelle quantenmechanisches Modell, qualitative und quantitative Betrachtungen Röntgenstrahlung Entstehung von Röntgenbremsstrahlung und charakteristischer Strahlung Eigenschaften der Röntgenstrahlung Beaggʼsche Reflexionsbedingung Röntgenspektren Atomkern Tröpfchenmodell und des Atomkerns Nachweisgeräte für ionisierende Strahlung: Zählrohr, Entstehung und Eigenschaften radioaktiver Strahlung Zerfallsgesetz, Aktivität biologische Wirkungen ionisierender Strahlung, Strahlenschutzmaßnahmen Strukturebenen der Atome, Kerne und Quarks, Untersuchungsmethoden Kernbindungsenergiekurve, Massendefekt, Kernspaltung und Kernfusion Potenzialtopfmodell des Atomkerns, Nebelkammer, Szintillationszähler Vorgänge bei der Emission und Absorption von Strahlung Durchdringungsvermögen der radioaktiven Strahlung, Schwächungsgesetz Grundbegriffe der Dosimetrie Quantenobjekten, Erklärung der Struktur der Materie mit Hilfe der Erkenntnisse grundlegender Versuche Bewertung von Argumentationen in der Atompolitik (möglicher Nutzen, technische Realisierung, ökologische Folgen) Versuche mit dem Spektrometer, Franck-Hertz-Versuch als Film und Simulation oder im Schülerlabor (als Kurzform oder Referta auch für Grundkurse interessant) Versuche mit dem Röntgengerät Auswirkungen der in der "Makrowelt" gegebenen Nichterfahrbarkeit von Phänomenen aus der Quantenmechanik, philosophische Probleme aus physikal. Erkenntnissen, Diskussion der Risiken der Atomindustrie und ihrer tatsächlichen Einflussgrößen /auch polit. Gegebenheiten, finanzielle / politische Lage etc.) Schulinternes Fachcurriculum Physik für die gymnasiale Oberstufe der MCO Seite 5 von 6

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