Curriculum Physik S II. Gymnasium Fabritianum Krefeld

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1 Curriculum Physik S II Gymnasium Fabritianum Krefeld

2 Inhaltsverzeichnis Blatt 1 Grundlegende didaktisch-methodische Vereinbarungen 2 Inhaltsfelder Einführungsphase Mechanik Gravitation Schwingungen und Wellen 3 Inhaltsfelder Grundkurs Q1 Elektrodynamik Quantenobjekte 4 Inhaltsfelder Grundkurs Q2 Strahlung und Materie Relativität von Raum und Zeit 5 Inhaltsfelder Leistungskurs Q1 Elektrik Quantenphysik 6 Inhaltsfelder Leistungskurs Q2 Atom-, Kern- und Elementarteilchenphysik Relativität von Raum und Zeit 7 Kompetenzen in der Einführungsphase 8 Kompetenzen in der Qualifikationsphase 9 Schlüsselexperimente Grundkurs 10 Medieneinsatz 11 Andere Lernorte 11 Leistungsbewertung

3 Grundl. Vereinbarungen Grundlegende didaktisch-methodische Vereinbarungen Das Ziel des Physikunterrichts in der gymnasialen Oberstufe ist eine vertiefte naturwissenschaftlichphysikalische Bildung, welche ein Verständnis der materiellen Welt und eine Teilhabe an gesellschaftlicher Kommunikation, Meinungsbildung und Entscheidungsfindung zu naturwissenschaftlichen Problemlösungen und technischen Entwicklungen ermöglicht. Ebenfalls soll der Unterricht sowohl im Grund- als auch im Leistungskurs die Studierfähigkeit in naturwissenschaftlichen und technischen Studiengängen gewährleisten. Die in diesen Richtlinien aufgeführten Inhaltsfelder und Kontexte sind verbindlich, wobei sich die Reihenfolge aus der Sachlogik ergibt. Die Vermittlung der Kompetenzen erfolgt in Abhängigkeit von den Inhalten. Gerade der Physikunterricht gestattet einen vielfältigen Einsatz von Medien, deren Auswahl der pädagogischen Freiheit der Lehrkräfte überlassen bleibt, wobei Methoden und Formen selbständiger und kooperativer Arbeitsweisen soweit wie möglich genutzt werden sollen. Im Zentrum des Physikunterrichts steht das Experiment in all seinen Formen, seien es Demonstrations-, Schüler-, Gedanken- oder Simulationsexperimente auf den neuen Medien wie PC, Tablet, Smartphone oder dem graphikfähigen Taschenrechner, der bei allen Schülerinnen und Schülern vorhanden ist. Es wird erwartet, dass eine experimentell ausgerichtete Arbeitsweise zur Entwicklung von Schlüsselqualifikationen wie Entscheidungs-, Kommunikations- und Kooperationsfähigkeit beiträgt. Außerschulische Lernorte ergänzen verbindlich den Unterricht. Gemeinsame Bewertungsgrundsätze sollen für eine möglichst objektive Leistungsbewertung sorgen und allmählich auf die Anforderungen der Abiturprüfung vorbereiten.

4 Einführungsphase Einführungsphase Inhaltsfeld 1: M e c h a n i k Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Kräfte und Bewegungen Lineare Bewegungen: Position, Strecke, Geschwindigkeit, Beschleunigung Straßenverkehr UF1, UF2, UF4, E1, E2, E4, E5, E6 Newton'sche Gesetze: Masse, Kraft, Reibung, Newton'sche UF2, UF4, E6 Axiome Energie und Impuls Impuls: Impuls/änderung, Impulserhaltungssatz, Physik und Sport UF1, UF2, UF4, E3, E6 Stoßvorgänge Energie und Arbeit: Lageenergie, Bewegungsenergie, UF2, UF4, E3, E6 Energiesatz; Zusammenhang Arbeit und Energie Gravitation Zentralkraft, Kreisbewegungen Flug in den Weltraum E6 Weltbilder UF3, E7, B3 Kepler'sche Gesetze Astronomische Beobachtungen E6 Gravitationsfeld: UF2, E6 Gravitationsgesetz, Energie, Arbeit, Feldkonzept Schwingungen und Wellen Wellenausbreitung UF1, UF4, E6 Eigenschwingung und Resonanz UF1

5 Q1 - GK Qualifizierungsphase 1 - GRUNDKURS Inhaltsfeld 3: E l e k t r o d y n a m i k Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Spannung und elektrische Energie Spannung als Verhältnis von Energie und Ladung Energieversorgung und Transport UF2 Energien bei elektrischen Leitungsvorgängen mit Generatoren und Transformatoren Bereitstellung und Weiterleitung elektrischer Energie UF4 Modellexperiment zur Freileitung (technische Prinzipien der K3 Bereitstellung und Weiterleitung) Eigenschaften und Wirkungen homogener elektrischer und UF2, UF1 magnetischer Felder Relative Orientierung der Bewegungsrichtung von UF2, E6 Ladungsträgern, Magnetfeldrichtung, Kraftwirkungen mit Drei-Finger-Regel Induktion Induktionsspannung (Leiterschaukel, Lorentzkraft) Wirbelströme im Alltag UF1, E6 Recherche von historischen Vorstellungen und Experimenten K2 zu Induktionserscheinungen A' und B' als Ursache von Induktion UF3, UF4 Lenz sche Regel (Thomson scher Ringversuch) UF4, E5 Bewertung erwünschter und unerwünschter Wirbelströme bei B1 technischen Prozessen Erzeugung sinusförmiger Wechselspannungen am Generator E2, E6 Spannungswandlung Übersetzungsverhältnisse von Spannung und Stromstärke UF1, UF2 beim Transformator Parameter von Transformatoren zur gezielten Veränderung E4 von Wechselspannungen Bewertung der Notwendigkeit eines geeigneten B1 Transformierens der Wechselspannung für die effektive Übertragung elektrischer Energie Beurteilung verschiedener Möglichkeiten zur Übertragung elektrischer Energie B1, B2, B4

6 Q1 - GK Qualifizierungsphase 1 - GRUNDKURS Inhaltsfeld 2: Q u a n t e n o b j e k t e Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Elektron und Photon (Teilchen- und Millikanversuch zur Bestimmung der Elementarladung Erforschung des Elektrons UF1, E5 Wellenaspekt) Geschwindigkeitsänderung eines Ladungsträgers nach UF2 Durchlaufen einer elektrischen Spannung Mathematische Modellierung der Vorgänge im E6, E3, E5 Fadenstrahlrohr, Variation der Parameter (theoretisch und experimentell), Bestimmung der Elektronenmasse De-Broglie-Hypothese zur Erklärung der Elektronenbeugung, UF1, UF2, E4 Bestimmung der de-broglie-wellenlänge Beschreibung von Wellen (Huygens sches Prinzip, ebene K3 Wellen, Beugung, Interferenz, Reflexion, Brechung), Wellenwanne Licht beim Doppelspalt und Gitter (Bestimmung von E5 Wellenlänge und Frequenz) Erforschung des Photons Quantenobjekte und ihre Quantencharakter von Licht (Fotoeffekt) E5, E2 Eigenschaften Wahrscheinlichkeitsinterpretation für Quantenobjekte K3, E6 (Grafiken, Simulationen) Bedeutung von Modellen als Erkenntniswerkzeuge für die E6, E7 Physik (Elektron, Photon) Grenzen und Gültigkeitsbereiche von Wellen- und B4, K4 Teilchenmodellen für Licht und Elektronen Kontroverse um die Kopenhagener Deutung und den Welle-Teilchen-Dualismus B4, K4 Anmerkung: Inhaltsfeld 3 (Elektrodynamik) wird vor dem Inhaltsfeld 2 (Quantenobjekte) behandelt.

7 Q2 - GK Qualifizierungsphase 2 - GRUNDKURS Inhaltsfeld 4: S t r a h l u n g u n d M a t e r i e Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Energiequantelung in der Atomhülle Quantenhafte Absorption (Franck-Hertz-Versuch) Erforschung des Mikro- und Makrokosmos UF1, E6 Spektrum der elektromagnetischen Strahlung Quantenhafte Emission (Linienspektren) Deutung mit dem Bohr'schen Atommodell: Kern-Hülle-Modell, Energieniveaus der Atomhülle, Quantelung der Energie Spektralanalyse, Sternspektren, Fraunhofer'sche Linien Charakteristische Röntgenspektren Forschung mit Teilchenbeschleunigern UF1, E6 UF3, E6, B4 UF1, E2, E5, E6, E7, K1, K2, K3 E2, E5, E6, E7 Ionisierende Strahlung α-, β-, g-strahlung UF1, UF3, K1, E4, E5 Röntgenstrahlung Biologische Wirkung ionisierender Strahlung, Dosimetrie, Halbwertszeiten, Zählraten Detektoren, insbesondere Geiger-Müller-Zählrohr Mensch und Strahlung UF3 UF1, UF4, E2, E6, K2, K3,B1, B3, B4 UF1, E2 Kernumwandlung Neutronen- und Schwerionenstrahlung UF3 Elementumwandlung B1, K2 Standardmodell der Elementar- Kernbausteine und Elementarteilchen, Standardmodell UF1, UF3, E6, B1, B3 teilchen Konzept der Austauschteilchen vs. Feldkonzept K2 Photon als Austauschteilchen E6

8 Q2 - GK Qualifizierungsphase 2 - GRUNDKURS Inhaltsfeld 5: R e l a t i v i t ä t v o n R a u m u n d Z e i t Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Konstanz der Lichtgeschwindigkeit Michelson-Morley-Experiment Navigationssysteme UF4 Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie UF1 Zeitdilatation Raum und Zeit, Längenkontraktion, Zeitdilatation K3 Lichtuhr E6, E7 Relativistische Addition von Geschwindigkeiten UF2 Myonenzerfall UF1, E5 Veränderlichkeit der Masse "Schnelle" Ladungsträger in E- und B-Feldern, Zyklotron Teilchenbeschleuniger UF4, K4 Energie-Masse-Äquivalenz Ruhemasse und dynamische Masse UF1 E = mc², Kernspaltung, Kernfusion B1, B3

9 Q1 - Lk Qualifizierungsphase 1 - LEISTUNGSKURS Inhaltsfeld 3: E l e k t r i k Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Eigenschaften elektrischer Ladungen Elektrostatische Phänomene und Influenz Untersuchung von Elektronen UF2, E6 und ihrer Felder Eigenschaften und Wirkungen homogener elektrischer Felder UF2, UF1 Feldlinienmodell (Interpretation, Nutzen und Grenzen) K3, E6, B4 Qualitative und quantitative Beschreibung der Ladungs- und E4, E5, E6 Entladungsvorgänge in Kondensator Im elektrischen Feld gespeicherte Energie (Kondensator) UF2 Erzeugung eines Elektronenstrahls in einer UF1, K3 Elektronenstrahlröhre (qualitativ) Geschwindigkeitsänderung eines Ladungsträgers nach UF2, UF4, B1 Durchlaufen einer Spannung Eigenschaften und Wirkungen homogener magnetischer UF2, UF1 Felder Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen UF3, E6 Gravitationsfeld, elektrischem und magnetischem Feld Bewegung von Ladungsträgern in Lorentzkraft, Drei-Finger-Regel Elektromagnetische Phänomene UF2, E6 elektrischen und magnetischen in elektrotechnischen Geräten Feldern e/m-bestimmung, Massenspektrometer E5, UF2 Qualitative und quantitative Beschreibung der Bewegung von E1-5, UF1, UF4 Ladungsträgern im E- und B-Feld (Wien-Filter, Hall-Effekt) Relativistische Massenzunahme im Zyklotron, Energie bewegter Ladungsträger E6, UF4

10 Q1 - Lk Qualifizierungsphase 1 - LEISTUNGSKURS Inhaltsfeld 3: E l e k t r i k Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Elektromagnetische Induktion E1, E6, U4 Planung und Durchführung von Experimenten zum Nachweis E2, E4, E5 von Teilaussagen des Induktionsgesetzes Richtung von Induktionsströmen (Lenz'sche Regel) UF2, UF4, E6 Begründung der Lenzschen Regel mithilfe des Energie- und des E6, K4 Wechselwirkungskonzeptes In magnetischen Felder gespeicherte Energie (Spule) UF2 Elektromagnetische Schwingungen Ungedämpfte elektromagnetische Schwingungen in der Spule Drahtlose UF1, UF2 und Wellen und am Kondensator Nachrichtenübertragung Schwingungen am RCL-Kreis, Energieumwandlung, Dämpfung (Erzeugung, Verteilung und UF1, UF2, E5 Bereitstellung elektrischer Energie) Hertz scher Dipol als offener Schwingkreis UF1, UF2, E6 Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen, Darstellung in E2, E4, E5, B1 Diagrammen Entstehung elektrischer bzw. magnetischer Wirbelfelder bei B- UF1, UF4, E6 bzw. E-Feldänderung, Ausbreitung einer EM-Welle Nutzung elektromagnetischer Trägerwellen zur Übertragung K2, K3, E6 von Informationen Beschreibung von Wellen (Huygens sches Prinzip, ebene UF1, E6 Wellen, Beugung, Interferenz, Reflexion, Brechung), Wellenwanne Interferenz beim Doppelspalt und Gitter E6, UF1, UF2 Darstellung von konstruktiver und destruktiver Interferenz K3, UF1 Wellenlängen (Licht und Mikrowellen) und Lichtgeschwindigkeit E2, E4, E5

11 Q1 - Lk Qualifizierungsphase 1 - LEISTUNGSKURS Inhaltsfeld 4: Q u a n t e n p h y s i k Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Licht und Elektronen als Quantenobjekte Qualitative Vorhersagen der klassischen Elektrodynamik zur Energie von Photoelektronen (Frequenz und Intensität) Von klassischen Vorstellungen zur Quantenphysik UF2, E3 Welle-Teilchen-Dualismus und Wahrscheinlichkeitsinterpretation Widerspruch der experimentellen Befunde zum Photoeffekt zur klassischen Physik (Einstein sche Lichtquantenhypothese) Herleitung des Planck schen Wirkungsquantums aus experimentellen Daten zum Photoeffekt De-Broglie-Hypothese zur Erklärung der Elektronenbeugung, Bestimmung der de-broglie-wellenlänge Entscheidung für die Nutzung des Welle- oder des Teilchenmodells für Licht bei bestimmten Phänomenen Aufbau einer Röntgenröhre Deutung der Entstehung der kurzwelligen Röntgenstrahlung als Umkehrung des Photoeffekts De-Broglie-Hypothese zur Erklärung der Elektronenbeugung, Bestimmung der de-broglie-wellenlänge Bragg-Reflexion, Herleitung der Reflexionsbedingung Interpretation der Elektronenbeugung (Welleneigenschaften) Interferenz bei Quantenobjekten als Folge aus dem Welle-Teilchen-Dualismus (Die Welt kleinster Dimensionen: Mikroobjekte und Quantentheorie) E6, E1 E5, E6 UF1, UF2, E4 UF1, K3, B1 UF1 E6 UF1 E6 E1, E5, E6 UF1, E3 Quadrat der Wellenfunktion als Maß für die Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen (qualitativ) Aufhebung des Welle-Teilchen-Dualismus durch die Wahrscheinlichkeitsinterpretation UF1, UF4 UF1, UF4

12 Q1 - Lk Qualifizierungsphase 1 - LEISTUNGSKURS Inhaltsfeld 4: Q u a n t e n p h y s i k Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Quantenphysik und klassische Physik Auswirkung des Photoeffekts auf physikalische Weltbilder und Die Quantenphysik verändert das E7, B2 Modelle, Paradigmenwechsel (gegenüber klass. Physik) durch die quantenmechanische Beschreibung von Licht und Elektronen Weltbild Bewertung des Einflusses der Quantenphysik auf das B4, E7 physikalische Weltbild und auf Grundannahmen zur physikalischen Erkenntnis Aussagen und Konsequenzen der Heisenberg schen UF1, K3 Unschärferelation Wellenlänge und Energiewerte von Elektronen im linearen Potentialtopf UF2, E6 Anmerkung: Behandelt werden die Inhaltsfelder in der Reihenfolge 3 (Elektrik) + 4 (Quantenphysik) in der Q1, 5 (Atom...-physik) und 2 (Relativität) in der Q2

13 Q2 - LK Qualifizierungsphase 2 - LEISTUNGSKURS Inhaltsfeld 5: A t o m -, K e r n - u n d E l e m e n t a r t e i l c h e n p h y s i k Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Atomaufbau Quantenhafte Absorption (Franck-Hertz-Versuch) Geschichte der Atommodelle E5 Quantenhafte Emission (Linienspektren) Lichtquellen und ihr Licht E5 Deutung mit dem Bohr'schen Atommodell: Kern-Hülle-Modell, Energieniveaus der Atomhülle, Quantelung der Energie Spektralanalyse, Sternspektren, Fraunhofer'sche Linien Charakteristische Röntgenspektren, Bremsspektrum Physik in der Medizin (Bildgebende Verfahren, Radiologie) Ionisierende Strahlung α-, β-, g-strahlung, Zerfallsprozesse, Zerfallsreihen Altersbestimmungen mit der C-14- Methode Radioaktiver Zerfall Ionisierende Strahlung in elektrischen und magnetischen Feldern Halbwertszeit, Gesetz für den radioaktiven Zerfall, Zählraten Absorptionsgesetz für Gamma-Strahlung, Dosimetrie Biologische Wirkung ionisierender Strahlung, Dosimetrie, Halbwertszeiten, Zählraten Detektoren, insbesondere Geiger-Müller-Zählrohr, Halbleiterdetektor Kernspaltung und Kernfusion Kernbausteine, Kernkräfte Energiegewinnung durch nukleare Prozesse Kettenreaktion Forschung an Teilchenbeschleunigern Bindungsenergie, Kernspaltung, Kernfusion, Massendefekt Künstliche Kernumwandlung, Nuklidkarte, Heisenberg'sche Unschärferelation, Energie-Masse-Äuivalenz UF1, E7, B1, B4 UF1, E2, E5, E6, E7, K1, K2, K3 UF1 UF2, B4 UF3 UF2, E4, E5, E6, K3 UF3, K3 E6 UF1 E6 UF4, B1, B3, B4, K4 Elementarteilchen und ihre Kernbausteine und Elementarteilchen, Standardmodell UF3, K2, B1 Wechselwirkungen Konzept der Austauschteilchen vs. Feldkonzept E6 UF1

14 Q2 - LK Qualifizierungsphase 2 - LEISTUNGSKURS Inhaltsfeld 2: R e l a t i v i t ä t v o n R a u m u n d Z e i t Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierung Mögliche Kontexte Kompetenzen und Hinweise Konstanz der Lichtgeschwindigkeit Inertialsysteme, Michelson-Morley-Experiment Gedankenexperimente in der UF1, UF4, E5, E6 Relativitätstheorie ("Relativistische Fahrradfahrt") Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie Höhenstrahlung UF1, B4 Zeitdilatation und Raum und Zeit, Längenkontraktion, Zeitdilatation Satellitennavigation UF1, E6, K3 Längenkontraktion Lichtuhr UF2, E6, E7 Relativistische Addition von Geschwindigkeiten UF2 Myonenzerfall UF1, E5 Relativistische Massenzunahme "Schnelle" Ladungsträger in E- und B-Feldern, Zyklotron UF4, K4 Energie-Masse-Äquivalenz Ruhemasse und dynamische Masse (Bertozzi-Versuch) UF1, K2, K3 E = mc², Annihilation, Paarerzeugung UF2, UF4, B1, B3, E7 Gravitation und Zeitmessung Äquvalenz von Gravitation und gleichmäßig beschleunigten UF4 Bezugsyystemen Raumkrümmung K3 Anmerkung: Behandelt werden die Inhaltsfelder in der Reihenfolge 3 (Elektrik) + 4 (Quantenphysik) in der Q1, 5 (Atom...-physik) und 2 (Relativität) in der Q2

15 Kompetenzen bis Ende EF Kompetenzerwartungen bis zum Ende der Einführungsphase Umgang mit Fachwissen Schülerinnen und Schüler können in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität... UF1 Wiedergabe physikalische Phänomene und Zusammenhänge unter Verwendung von Theorien, übergeordneten Prinzipien / Gesetzen und Basiskonzepten beschreiben und erläutern, UF2 Auswahl zur Lösung physikalischer Probleme zielführend Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen physikalischen Größen angemessen und begründet auswählen, UF3 Systematisierung physikalische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren, UF4 Vernetzung Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten physikalischen Wissens erschließen und aufzeigen. Erkenntnisgewinnung Schülerinnen und Schüler können in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität... E1 Probleme und Fragestellungen in unterschiedlichen Kontexten physikalische Probleme identifizieren, analysieren und in Form physikalischer Fragestellungen präzisieren, E2 Wahrnehmung und Messung kriteriengeleitet beobachten und messen sowie auch komplexe Apparaturen für Beobachtungen und Messungen erläutern und sachgerecht verwenden, E3 Hypothesen mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten, E4 Untersuchungen und Experimente Experimente auch mit komplexen Versuchsplänen und Versuchsaufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien durchführen, E5 Auswertung Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierenden Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern, E6 Modelle Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen erklären oder vorhersagen, E7 Arbeits- und Denkweisen naturwissenschaftliches Arbeiten reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.

16 Kompetenzen bis Ende EF Kommunikation Schülerinnen und Schüler können... K1 Dokumentation Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten nach gegebenen Strukturen dokumentieren und stimmig rekonstruieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge, K2 Recherche in vorgegebenen Zusammenhängen selbstständig physikalisch-technische Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen, auch einfachen historischen Texten bearbeiten, K3 Präsentation physikalische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und sachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen, K4 Argumentation physikalsiche Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren. Bewertung Schülerinnen und Schüler können... B1 Kriterien bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen Bewertungskriterien angeben, B2 Entscheidungen für Bewertungen in physikalisch-technischen Zusammenhängen kriteriengeleitet Argumente abwägen und einen begründeten Standpunkt beziehen, B3 Werte und Normen in bekannten Zusammenhängen Konflikte bei Auseinandersetzungen mit physikalisch-technischen Fragestellungen darstellen sowie mögliche Konfliktlösungen aufzeigen.

17 Kompetenzen Q-Phase Kompetenzerwartungen bis zum Ende der Qualifikationsphase Umgang mit Fachwissen Schülerinnen und Schüler können... UF1 Wiedergabe physikalische Phänomene und Zusammenhänge unter Verwendung von Theorien, übergeordneten Prinzipien / Gesetzen und Basiskonzepten beschreiben und erläutern, UF2 Auswahl zur Lösung physikalischer Probleme zielführend Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen physikalischen Größen angemessen und begründet auswählen, UF3 Systematisierung physikalische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren, UF4 Vernetzung Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten physikalischen Wissens erschließen und aufzeigen. Erkenntnisgewinnung Schülerinnen und Schüler können in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität... E1 Probleme und Fragestellungen in unterschiedlichen Kontexten physikalische Probleme identifizieren, analysieren und in Form physikalischer Fragestellungen präzisieren, E2 Wahrnehmung und Messung kriteriengeleitet beobachten und messen sowie auch komplexe Apparaturen für Beobachtungen und Messungen erläutern und sachgerecht verwenden, E3 Hypothesen mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten, E4 Untersuchungen und Experimente Experimente mit komplexen Versuchsplänen und Versuchsaufbauten, auch historisch bedeutsame Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien durchführen, E5 Auswertung Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern, E6 Modelle Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen erklären oder vorhersagen, E7 Arbeits- und Denkweisen naturwissenschaftliches Arbeiten reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.

18 Kompetenzen Q-Phase Kommunikation Schülerinnen und Schüler können... K1 Dokumentation bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegungen und roblemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden, K2 Recherche zu physikalischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen, K3 Präsentation physikalische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren, K4 Argumentation sich mit anderen über physikalische Sachverhalte und Erkenntnisse kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen. Bewertung Schülerinnen und Schüler können... B1 Kriterien fachliche, wirtschaftlich-politische und ethische Kriterien bei Bewertungen von physikalischen oder technischen Sachverhalten unterscheiden und begründet gewichten, B2 Entscheidungen Auseinandersetzungen und Kontroversen in physikalisch-technischen Zusammenhängen differenziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und eigene Standpunkte auf der Basis von Sachargumenten vertreten, B3 Werte und Normen an Beispielen von Konfliktsituationen mit physikalisch-technischen Hintergründen kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und bewerten, B4 Möglichkeiten und Grenzen begründet die Möglichkeiten und Grenzen physikalischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.

19 Schlüsselexperimente Gk 25 Schlüsselexperimente für den Grundkurs Nr. Inhaltsfeld Experiment Jg.-sstufe 1 Quantenobjekte Millikanversuch Q1 2 Quantenobjekte Elektronenbeugung Q1 3 Quantenobjekte Fadenstrahlrohr Q1 4 Quantenobjekte Doppelspalt und Gitter Q1 5 Quantenobjekte Photoelektrischer Effekt Q1 6 Quantenobjekte Experimente mit der Wellenwanne (Welleneigenschaften) Q1 7 Elektrodynamik Leiterschaukel Q1 8 Elektrodynamik Leiterschleife (Induktion) Q1 9 Elektrodynamik Transformator Q1 10 Elektrodynamik Thomson'scher Ringversuch Q1 11 Elektrodynamik Elektronenstrahlablenkröhre Q1 12 Elektrodynamik Oszilloskop Q1 13 Elektrodynamik Messwerterfassungssystem Q1 14 Elektrodynamik Modellexperiment zu Freileitungen Q1 15 Strahlung und Materie Geiger-Müller-Zählrohr Q2 16 Strahlung und Materie Absorptionsexperimente zur radioaktiven Strahlung Q2 17 Strahlung und Materie Spektralanalyse (Flammenfärbung, Linienspektren) Q2 18 Strahlung und Materie Franck-Hertz-Versuch Q2 19 Strahlung und Materie Charakteristische Röntgenspektren Q2 20 Strahlung und Materie Spektraltafeln zum Sonnenspektrum Q2 21 Relativität Michelson-Morley-Experiment Q2 22 Relativität Lichtuhr (Gedankenexperiment) Q2 23 Relativität Myonenzerfall in der Erdatmosphäre Q2 24 Relativität Zyklotron Q2 25 Relativität E = m c² (Kernspaltung und -fusion) Q2 Anmerkung: Für den Leistungskurs wurden im Kernlehrplan zwar keine Schlüsselexperimente ausgewiesen, diese sind aber auch für den Leistungskurs gültig!

20 Medieneinsatz Einsatz von Medien Im Zentrum des Physikunterrichts steht das Experiment (Real-, Simulations- und Gedankenexperiment). Der Medieneinsatz ergibt sich somit aus der Art des Experiments und der vorhandenen Geräte. Die vorhandene Sammlung gestattet reichhaltige Variationsmöglichkeiten beim Medieneinsatz, sowohl was Demonstrations- als auch Schülerexperimente betrifft. Die ab dem Schuljahr 2014 / 15 bei allen Schülerinnen und Schülern vorhandenen grafikfähigen Taschenrechner TI - NSpire werden mit Hilfe von vorhandenen Sensoren ebenfalls zur Messwertaufnahme und Auswertung der ermittelten Daten genutzt. Außerdem kommen zunehmend physikalisch relevante Apps für Smartphones auf den Markt, die ebenfalls zum preisgünstigen bzw. kostenlosen Exerimentieren genutzt werden können. Die Zukunft wird zeigen, inwieweit Tablets weitere Einsatzmöglichkeiten für den Physikunterricht bieten werden.

21 Andere Lernorte Ausserunterrichtliche Lernorte a) Besuch von Vorlesungen, Laborbesichtigungen im 1. Halbjahr Q2 b) Exkursionen zu physikalisch relevanten Orten (z.b. naturwissenschaftliche Ausstellungen, Industrieunternehmen...) c) Wanderausstellungen d) Messungen in freier Natur mit Smartphones, graphikfähigen Taschenrechnern + Sensoren...

22 Bewertung Leistungsbewertung Grundsätze: Hinweise zur Aufgabenstellung bei Klausuren und mündlichen Aufgaben: Alle Lernerfolgskontrollen und andere pädagogische Beurteilungen sind regelmäßig von den Lehrkräften mit förderlichen Hinweisen für die weitere Entwicklung der Schülerinnen und Schüler zu versehen. Die Leistungsbewertung der Schülerinnen und Schüler durch ihre Lehrkräfte stützt sich auf die regelmäßige Beobachtung und Feststellung der Lern-, Leistungs- und Kompetenzentwicklung; sie bezieht alle mündlichen, schriftlichen, praktischen und sonstigen Leistungen ein, die die Schülerin oder der Schüler im Zusammenhang mit dem Unterricht erbracht hat. Mit den Einheitlichen Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung (EPA) wurde durch Beschluss der Kultusministerkonferenz festgelegt, dass sich die Abiturprüfung nicht auf die Inhalte nur eines Kurshalbjahres beschränken" darf. Damit die Schülerinnen und Schüler auf diese Anforderungen vorbereitet werden, dürfen sich Klausuren und Hausaufgaben in der gymnasialen Oberstufe nicht immer nur auf den Unterrichtsstoff eines Kurshalbjahres beziehen. Aufgaben sind so anzulegen, dass sie sich auf alle Kompetenzbereiche erstrecken, wobei bei schriftllichen Aufgaben der Schwerpunkt auf den Kompetenzbereichen Fachkenntnisse und Fachmethoden liegen wird, wohingegen bei mündlichen Aufgaben die Kompetenzbereiche Kommunikation und Reflektion stärker berücksichtigt werden. Bewertung einzelner Aufgaben und mündlicher Leistungen: a) Schriftliche Leistungen: Die Bewertung schriftlicher Aufgaben stützt sich auf die erbrachten Teilleistungen und bezieht insbesondere die Eigenständigkeit und Qualität der Lösungsansätze, die Schlüssigkeit der Argumentation und die Qualität von Aufbau und Gedankenführung ein. b) Mündliche Leistungen: Bei der Bewertung mündlicher Leistungen sollen folgende Kriterien berücksichtigt werden: Umfang und Qualität der nachgewiesenen physikalischen Kenntnisse und Fertigkeiten, sachgerechte Gliederung und folgerichtiger Aufbau der Darstellung, Verständlichkeit der Darlegungen, adäquater Einsatz der Präsentationsmittel, Fähigkeit, das Wesentliche herauszustellen und die Lösung in sprachlich verständlichem und in logischem Zusammenhang zu referieren, die Fähigkeit, Zusammenhänge zu erkennen und darzustellen, auf Fragen und Einwände einzugehen und gegebene Hilfen aufzugreifen, Kreativität und Eigenständigkeit. Zur Förderung einer ganzheitlich ausgerichteten Handlungskompetenz finden neben den fachlichen und methodischen Fähigkeiten und Fertigkeiten, sofern dies bei der Aufgabenstellung angelegt ist, auch die Kooperationsbereitschaft und die Selbstreflexion Eingang in die Bewertung von Schülerleistungen, insbesondere dann, wenn Lernprodukte im Team erstellt werden oder Projektarbeit stattfindet.

23 Bewertung c) Weitere Kriterien und Über- Weiterhin sind für die Beurteilung zu berücksichtigen: prüfungsformen: optionale schriftliche Übungen Modellierungsprozesse mit Modellbildungssystemen, Mathematisierung und Berechnung eines physikalischen Zusammenhangs, experimentelle Untersuchungen und Dokumentationen, Prüfung von Hypothesen und theoretischen Modellen, deduktive Herleitung eines bekannten oder neuen Zusammenhangs mithilfe theoretischer Überlegungen, Simulationen von Vorgängen, die Darstellung von Ansätzen wissenschaftlicher Arbeit (z. B. Facharbeit), die dokumentierte Teilnahme an einem Wettbewerb (z. B. Jugend forscht), die Aufarbeitung und Darstellung besonderer Leistungen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern (Rechercheaufgaben), experimentelle Demonstrationen und Dokumentationen naturwissenschaftlicher Sachverhalte, Aufbereitung und Darstellung von Daten, Prüfung auf Gesetzmäßigkeiten, Versuchsprotokolle. Bei der Bewertung kommen neben der nachgewiesenen Fach- und Medienkompetenz folgenden Merkmalen besondere Bedeutung zu: der dokumentierten Vorbereitung, der Klarheit, Vollständigkeit und Angemessenheit der Dokumentation und Präsentation bzw. der schriftlichen Hausarbeit und des Kolloquiums, der Selbstständigkeit und dem Einfallsreichtum bei der Ausführung der Arbeitsanteile und Arbeitsschritte, dem Grad der Durchdringung und den aufgezeigten Vernetzungen. Gewichtung Klausuren - Sonstige 1. Halbjahr Einführungsphase: Mitarbeit: Da hier nur 1 Klausur geschrieben wird und 2 Noten zur Sonstigen Mitarbeit erteilt werden, wird das arithmetische Mittel dieser 3 Noten gebildet, wobei pädagogische Kriterien hinzugezogen werden dürfen. 2. Halbjahr Einführungsphase + Qualifikationsphase: Falls 2 Klausuren geschrieben werden, werden diese und die Sonstige Mitarbeit gleichwertig berücksichtigt. Zuordnung Noten - Prozentzahl bei Klausuren: Die Tabelle lehnt sich an das Bewertungsschema beim Zentralabitur an, situationsabhängig kann davon abgewichen werden. Allerdings bedeutet das Erreichen von 50 % der Punkte immer eine mindestens ausreichende Leistung. Der Bereich mangelhaft ist etwas gestreckt, sodass erst bei weniger als 20 % aller Punkte die Note ungenügend gegeben wird. Die Zuordnung erreichte Prozentzahl - Note - Notenpunkte findet man auf der folgenden Seite.

24 Note - Prozentzahl Zuordnung Prozentzahl - Note - Notenpunkte Prozentintervall Note Punkte von 95 % bis 100 %: 1+ (15 P.) von 90 % bis 94,9 %: 1 (14 P.) von 85 % bis 89,9 %: 1- (13 P.) von 80 % bis 84,9 %: 2+ (12 P.) von 75 % bis 79,9 %: 2 (11 P.) von 70 % bis 74,9 %: 2- (10 P.) von 65 % bis 69,9 %: 3+ ( 9 P.) von 60 % bis 64,9 %: 3 ( 8 P.) von 55 % bis 59,9 %: 3- ( 7 P.) von 50 % bis 54,9 %: 4+ ( 6 P.) von 45 % bis 45,9 %: 4 ( 5 P.) von 40 % bis 44,9 %: 4- ( 4 P.) von 33 % bis 39,9 %: 5+ ( 3 P.) von 26 % bis 32,9 %: 5 ( 2 P.) von 20 % bis 25,9 %: 5- ( 1 P.) unter 20 %: 6 ( 0 P.)