Vorbemerkungen zum Schulcurriculum für das Fach Physik

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1 Vorbemerkungen zum Schulcurriculum für das Fach Physik Der Physikunterricht schult im Beobachten, Beschreiben von Phänomenen, Auffinden von Zusammenhängen und Unterschieden und im kritischen Reflektieren eigener Anschauungen und Modellen der Welt. So werden nicht nur die Inhalte kennen gelernt, die zu einer umfassenden Allgemeinbildung gehören. Es wird den Schülern und Schülerinnen auch die Wissenschaft Physik mit ihren Methoden und Denkweisen dergestalt nahegebracht, dass sie an altersgemäßen Objekten selbst physikalische Untersuchungen anstellen können. Wo es Ausstattung und Klassensituation zulassen, sollen die Schülerinnen und Schülern auch Gelegenheit zu praktischem Arbeiten bekommen und auch eigene Fragestellungen untersuchen. Der Bildungsplan sieht vor, dass alle Schüler und Schülerinnen auf 10 (bis Stufe 8) bzw. 13 Lernfeldern Erfahrungen sammeln, Kompetenzen erwerben und fortlaufend vertiefen. Im Schulcurriculum befinden sich Bezüge auf diese Lernfelder. Diese Bezüge werden durch Abkürzungen hergestellt, die in der folgenden Liste aufgeführt werden. Ist die Abkürzung im Curriculum unterstrichen, dann sollen im Rahmen der entsprechenden Inhalte die Erfahrungen auf diesem Lernfeld besonders vertieft werden. Inhalte des Curriculums, die mit [ ] eingefasst werden, sind Wahlthemen, über deren Behandlung die Fachlehrer frei entscheiden. Liste der physikalischen Lernfelder: 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten 2. Physik als theoriegeleitete Erfahrungswissenschaft PatE 3. Formalisierung und Mathematisierung in der Physik 4. spezifisches Methodenrepertoire der Physik 5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der Physik AugR 6. Physik als historisch-dynamischer Prozess hdp 7. Wahrnehmung und Messung WuM 8. Grundlegende physikalische Größen 9. Strukturen und Analogien 10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen 11. Struktur der Materie SdM 12. Technische Entwicklung und ihre Folgen TeuF 13. Modellvorstellungen und Weltbilder MuW - 1/20 -

2 Lehrplan für Physik in Klasse 7 Themen Inhalte Kompetenzen Standards Akustik ; Schall- die Wahrnehmungen Lautstärke, Tonhöhe mit ; -entstehung; verschiedene Schallquellen -ausbreitung in verschiedenen Medien den physikalischen Begriffen Amplitude und Frequenz verknüpfen [WUM] ; AugR; -empfang Oszilloskopbilder interpretieren [] WuM -geschwindigkeit; Messverfahren die Entfernung einer Schallquelle mit Hilfe der Schwingung eines Pendels Schallgeschwindigkeit bestimmen (z.b. Amplitude, Frequenz, Schwingungsdauer Gewitter) Hörbereich des Menschen und Lärm Lärmbelästigung und Schallschutz [AugR] [Klang und Obertöne] [Resonanz] (Insbesondere die beiden letzteren Themen können in fächerübergreifender Arbeit mit der Musik behandelt werden.) Optik Sehen Lichtausbreitung Streuung Reflexion - Spiegel Brechung - Linsen/ Prismen - Farbzerlegung Totalreflexion, Anwendung Endoskopie Auge, Sehfehler und ihre Korrektur einfache optische Abbildungen Abbildungsmaßstab [Aufbau und Funktionsprinzip optischer Geräte] [Mondphasen, Sonnen- und Mondfinsternis] Wahrnehmung von hell/dunkel/farbig beschreiben physikalische und andere Einflussfaktoren der Wahrnehmung unterscheiden einen Bezug zwischen Messgrößen und subjektiver Wahrnehmung herstellen [WuM] Analogien zwischen Schall- und Lichtausbreitung benennen [] Experimente beschreiben und auswerten, um die Phänomene Reflexion, Brechung, Totalreflexion quantitativ zu untersuchen Entstehung von optischen Bildern auch beim Auge erklären [] ; ; AugR; WuM; ; - 2/20 -

3 Energie Energie, Energietransport, Energiespeicher Energieerhaltung Erscheinungsformen von Energie: Lageenergie, Bewegungsenergie, chemische Energie, elektrische Energie, innere Bewegungsenergie, Strahlungsenergie Wirkungsgrad E Leistung P = t Energiebilanzen (qualitativ) Energietransporte mit verschiedenen Energieträgern beschreiben und qualitativ erklären [] Energieumwandlungen im menschlichen Körper funktional beschreiben Umladung bzw. Umformung von Energie bei technischen Geräten und Maschinen wie Tauchsieder, Auto, Fahrrad, Wasserkraftwerk, Heizkraftwerk, Wärmetauscher, Fotovoltaikanlage funktional beschreiben [, ] Betriebskosten einfacher Geräte berechnen und mit dem Energiemonitor messen [] PatE; ; AugR; hdp; ; ; Energieversorgung in Deutschland Erneuerbare Energieträger/ nicht erneuerbare Energieträger Möglichkeiten der Energieeinsparung [AugR] Wärme und Energie Temperatur, Temperaturskalen; Thermometer [] Volumenausdehnung bei Temperaturerhöhung die Funktionsweise eines Thermometers erklären Wahrnehmung von Wärme/Kälte beschreiben, physikalische und andere Einflussfaktoren der Wahrnehmung unterscheiden [WuM] einen Bezug zwischen Messgrößen und subjektiver Wahrnehmung herstellen ; PatE; hdp; WuM - 3/20 -

4 Lehrplan für Physik in Klasse 8 Themen Inhalte Kompetenzen Standards E-Lehre Wasserkreislauf und elektrischer Stromkreis elektrische Stromstärke Analogie zwischen Wasser- und elektrische Spannung als Potenzialdifferenz Stromkreislauf aufzeigen und erklären [] elektrische Ladung elektrischer Widerstand; U R = I Wasserkreislauf und elektrischer Stromkreis Stromstärke, Potenzial, Spannung, Widerstand in verzweigten Stromkreisen [] technische Anwendungen von Elektrizität [] Messgeräte verschalten und Stromstärkensowie Spannungsmessungen durchführen Potentialverläufe in Schaltbildern analysieren und Spannungen zwischen verschiedenen Punkten bestimmen Schaltbilder lesen und einfache Schaltungen aufbauen [] ; PatE; ; ; GdP; ; Magnetismus Ferromagnete, Pole, magnetische Kräfte Elementarmagnetmodell Erdmagnetfeld Phänomene mit Hilfe des Elementarmagnetmodells erklären [PatE] ; PatE; ; - 4/20 -

5 Mechanik 1 physikalischen Größen, Messverfahren und Maßeinheiten: Länge, Volumen, Zeitdauer, Masse, Kraft Mechanik 2 Geschichte der Maßeinheiten m Dichte von Körpern ρ = V s Geschwindigkeit: v = t G Ortsfaktor: g = m FSpann Federkonstante: D = s Kräfte in der Physik: Schwerkraft, Spannkraft, [Auftriebskraft], Reibungskraft, magnetische Kraft, [elektrische Kraft] Kraftwirkungen: Änderung des Bewegungszustandes und Verformung Impuls, Impulserhaltung Trägheitsgesetz, Kräftegleichgewicht Zusammenwirken von Kräften F Druck p = A [Auftriebskraft und Archimedisches Prinzip] Messwerte aufnehmen, grafisch darstellen und auswerten Messverfahren zur Bestimmung von Dichten, Geschwindigkeiten, dem Ortsfaktor und Federkonstanten erklären [] mit den genannten Formeln umgehen und rechnen [] Benutzung des Federkraftmessers Zusammenhang Impuls und Kraftwirkungen herstellen [PatE] Auswirkungen des Trägheitsgesetzes vorhersagen [] Bedeutung der Reibungskraft für die Verkehrssicherheit anhand von Beispielen erläutern [] PatE; ; ; hdp; WuM; ; PatE; ; ; AugR; WuM; ; - 5/20 -

6 Lehrplan für Physik in Klasse 9 Themen Inhalte Kompetenzen Standards E-Lehre 3 Elektrisches Feld, elektrische Kraftwirkung Modellvorstellung zum elektrischen Strom und Widerstand Q Definition der Stromstärke I = t Quantitative Beschreibung von Energieströmen W Definition der Leistung P = t P=U I; W = U I t Reihenschaltungen Parallelschaltung Leitungsvorgänge in Metallen sollen mit Hilfe der Vorstellung von Elektronenströmen erklärt werden können Stromstärken und Potenzialunterschiede an Schaltungen berechnen Betriebskosten von Geräten berechnen und Stromrechnungen überprüfen können PatE AugR WuM SdM TeuF Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters (Spule) Lorentzkraft auf Elektronen im Leiter und im Elektronenstrahl Grunderscheinungen im Zusammenhang mit elektromagnetischer Induktion Wechselspannung Großtechnische Anlagen zur Bereitstellung von elektrischer Energie Richtung einer Lorentzkraft mittels Drei- Finger-Regel ermitteln Erklären wie ein Elektromotor und eine braunsche Röhre funktionieren Die Einsatzmöglichkeiten eines Oszilloskops als Messinstrument kennen Erklären wie ein Generator und ein Transformator funktionieren Unterschied zwischen Gleich- und Wechselspannung beschreiben können - 6/20 -

7 Aufbau der Materie Rutherford-Versuch bohrsches Atommodell einfaches Modell für Metalle und ihre Leitfähigkeit innere Struktur der Atomkerne Isotope radioaktiver Zerfall: α-, β, γ-strahlung Aktivität, Halbwertzeit, Biologische Wirkung radioaktiver Strahlung Strahlenschutz Radioaktivität in Technik und Medizin Kernspaltung, Kernkraftwerk Aufbau der Materie mit Hilfe von einem einfachen Atommodell erklären können Zusammenarbeit mit der Chemie ist erwünscht! Zerfallsreihe mit Hilfe einer Nuklidkarte aufschreiben. Massen- und Ladungsbilanzen bei Zerfällen und Spaltungen von Kernen aufstellen. Beurteilung des Strahlenrisikos Gefährlichkeit von α-, β, γ-strahlung sachlich korrekt diskutieren Die Funktion der wichtigsten Elemente eines KKW beschreiben. Sachlich fundierte Diskussion über die Risiken großtechnischer Anlagen. AugR hdp SdM TeuF MuW Elektronik Elektronische Bauteile (LDR, NTC, Diode, Transistor) Einfache Schaltungen mit diesen Bauteilen erklären können PatE TEuF - 7/20 -

8 Lehrplan für Physik in Klasse 10 Themen Inhalte Kompetenzen Standards Mechanik 5Wo Momentangeschwindigkeit, Durchschnittsgeschwindigkeit Definition der Beschleunigung Bewegungsgleichungen bei gleichförmiger Bewegung gleichmäßig beschleunigter Bewegung Freier Fall zwischen Momentan- und Durchschnittswerten der Geschwindigkeit unterscheiden können Experimente zur Messung von Geschwindigkeiten planen und durchführen. s-t und v-t- Diagramme interpretieren (auch Steigungen von Kurven, Fläche unter Kurve) Zusammenhänge von s(t), v(t), a(t) als momentane Änderungsraten Folgen für das Verhalten im Straßenverkehr begründen können erklären, wie Physiker von Beobachtungen zu Naturgesetzen kommen PatE AugR hdp WuM Mechanik 5Wo Trägheitssatz, F = m a Kräftegleichgewicht Kraft als gerichtete Größe qualitativ: gleichmäßige Kreisbewegung mv Zentripetalkraft, optional F = r 2 Bewegungsarten in Abhängigkeit der wirkenden Kraft erkennen können Kräftegleichgewichte auswerten Konsequenzen aus dem Trägheitssatz für die Verkehrstechnik ableiten können Addition von Kraftvektoren Zerlegung von Kräften Probleme mit mehreren Gleichungen und Unbekannten lösen PatE AugR hdp WuM MuW - 8/20 -

9 Mechanik mechanische Energie Energiebilanzen aufstellen können 10Wo W = m g h, W = 2 m v, W = 2 D s Beispiele für die Nutzung mechanischer Energie erläutern können Wärmelehre und Energetik 12Wo Impuls, p = m v, Impulserhaltung qualitativ: Drehimpuls, Drehimpulserhaltung Kinetische Deutung von Druck und Temperatur Entropie und Temperatur Entropie als Energieträger Spezifische Wärmekapazität, Schmelz- / Verdampfungswärme Entropieerzeugung und Wirkungsgrad Entropietransport im Stirlingmotor Zusammenhang von Entropie- und Energietransporten: E = T S Atmosphäre, Treibhauseffekt (natürlich und anthropogen) Einfache Stoßvorgänge mit dem Impulserhaltungssatz erklären können Einfachen Schlussfolgerungen aus der Drehimpulserhaltung ziehen können (z.b. Pirouette) Möglichkeiten zu Energiesparen und Entropievermeidung kennen Wirkungsgrade verschiedener Anlagen vergleichen Zusammenhang zwischen Strahlung und Energie kennen elektromagnetisches Spektrum kennen Spektrum von Sonne und Erde vergleichen [Wiensches Verschiebungsgesetz, Schwarzer Körper] Messverfahren der Solarkonstanten anwenden Strahlungshaushalt der Erde (Treibhauseffekt) erklären PatE AugR WuM PatE AugR SdM TEuF - 9/20 -

10 Lehrplan für Physik für das Kursystem vierstündiger Kurs Themen Inhalte Kompetenzen Standards elektrische und andere Ströme elektrische, mechanische und thermische Größen Strom-Antrieb-Konzept Erhaltungssätze (Impuls, Ladung, Masse, Energie, Drehimpuls) Entropieerzeugung elektrische, mechanische und thermische Energiespeicher und Energietransporte Energiebilanzen aufstellen und auswerten PatE AugR elektrische Felder Kennlinien elektrischer Geräte elektrische Feldstärke Visualisierung von Feldstärkeverteilungen Potenzial und Spannung im elektrischen Feld Zusammenhang zwischen Spannung und potenzieller Energie Kennlinien aufnehmen und interpretieren ein Experiment beschreiben, mit dem die elektrische Feldstärke gemessen werden kann Kondensatoren und Kapazitäten Kapazität eines Plattenkondensators elektrische Feldkonstante Bewegung von geladenen Teilchen im elektrischen Längsfeld Milikan-Versuch und seine Konsequenzen Informationstechnologie und elektronische Schaltungen Lade- und Entladevorgänge an Kondensatoren mittels Messwerterfassungssystemen aufzeichnen Experimente zur Messung von ε 0 beschreiben Schaltbilder lesen, elektrische Schaltungen aufbauen mögliche elektronische Schaltungen sind Verstärkerschaltungen und das Logik-Gatter mögliche Vertiefung: Wechselspannungswiderstände - 10/20 -

11 magnetische magnetische Flussdichte ein Experiment beschreiben, mit dem die Felder Lorentzkraft als gerichtete Größe magnetischer Flussdichte gemessen werden kann Visualisierung von Feldstärkeverteilungen magnetische Flussdichte einer langgestreckten Spule magnetische Feldkonstante; Materie im Magnetfeld, µ r Bewegung geladener Teilchen im homogenen magnetischen Feld Kräftegleichgewicht zwischen elektrischer und magnetischer Kraft, z.b. beim wienschen Geschwindigkeitsfilter ein Experiment beschreiben, mit dem die magnetische Feldkonstante gemessen werden kann ein Experiment beschreiben, mit dem die spezifische Ladung gemessen werden kann Halleffekt erklären Mit der Hall-Sonde fachgerecht messen PatE AugR magnetischer Fluss; Induktion, Induktionsgesetz lenzsche Regel Induktivität, insbesondere einer langgestreckten Spule magnetisches Feld als Energiespeicher insbesondere für Spulen Generatorprinzip, Erzeugung sinusförmiger Spannungen grundlegendes Prinzip des Transformators Analogiebetrachtungen zwischen elektrischem, magnetischem und Gravitationsfeld Maxwellgleichungen: - Ladungen als Quellen und Senken des E-Feldes - magnetische Feld als Feld ohne Quellen - veränderliche B-Felder erzeugen E-Felder (Induktionsgesetz) - elektrische Ströme und veränderliche E-Felder erzeugen ein B-Feld Wirbelströme erkennen Stromstärken und Spannungen in Transformatoren berechnen groben Überblick über die historische Entwicklung der Elektrodynamik geben - 11/20 -

12 Schwingungen und Wellen Beispiele für mechanische und elektromagnetische Schwingungen Frequenz, Periodendauer, Amplitude Analogie bei mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen Energiebilanzen für schwingenden Systemen Herleitung der entsprechenden Differenzialgleichungen und Lösungen harmonischer Schwingungen Dämpfung: Energie- und Entropiebilanz Praktikum zu Schwingungen auch mit Messwerterfassungssystem HdP WuM TEuF mechanische Welle als Phänomen Wellenlänge, Ausbreitungsgeschwindigkeit Schallwellen als Beispiel für Longitudinalwellen Lineare harmonische Querwelle Lösung der Wellengleichung: Auslenkung s(x;t) des Wellenträgers; Beispiele entweder der Abhängigkeit des Ortes oder der Zeit Überlagerung von Wellen, Eigenschwingungen Elektromagnetische Welle als Phänomen Licht als elektromagnetische Welle Analogie mechanischer und elektromagnetischer Wellen, insbesondere Vergleich von Schall und Licht Reflexion und Brechung Beugung Polarisation Einzel-, Doppel-, Mehrfachspalt und Gitter Phasenzeiger zu gegebenen Momentan-bildern zuordnen Vergleich von laufenden und stehenden Wellen Funktionsweise geeigneter Musikinstrumente erklären Messung der Schallgeschwindigkeit über laufende und stehende Wellen Anwendung des huygensschen Prinzips auf die Phänomene Reflexion, Brechung und Beugung an Spalten und Gitter Mögliche Vertiefung: Michelson-Interferometer aufbauen und justieren - 12/20 -

13 Themen Inhalte Kompetenzen Standards Schwingungen und Wellen (Fortsetzung) Grundlagen der Quantenmechanik Wahrnehmung von Helligkeit, Messung von Intensitätsverteilungen Überblick über das elektromagnetischer Spektrum Spektren verschiedener Strahler und Spektrallampen Röntgenspektren Strahlungshaushalt der Erde Alltagsbezug elektromagnetischer Strahlung, Chancen und Risiken technischer Entwicklungen zwei Beispiele aus den Folgenden: WLAN; Mobiltelefone; Mikrowellenofen; Hochspannungsleitungen; schnurlose Telefone; Trafos in Wohnräumen Photoeffekt plancksches Wirkungsquantum Quantenobjekte: - E = h f - p = h : λ - Superposition der Möglichkeiten - Komplementarität und Unschärferelation - Welcher-Weg-Information - Phasenzeiger und Psi-Funktionen Einsatz von Messwerterfassungssystemen planen und Ergebnisse auswerten Klänge von Musikinstrumenten per Messwerterfassungssystem aufnehmen und vergleichen Mögliche Vertiefung: Röntgenspektrum aufnehmen Kritische Auseinandersetzung mit dem Thema Elektrosmog Experiment zur Messung von h beschreiben und auswerten Interferenzmuster des z.b. Doppelspaltes neu interpretieren über das stochastische Verhalten von Quantenobjekten Experimente mit einzelnen Quantenobjekten mithilfe geeigneter Simulationssoftware oder in Gedankenexperimenten erläutern - 13/20 -

14 Grundlagen der Quantenmechanik (Fortsetzung) Quantenobjekte: - Verhalten beim Messprozess - Nichtlokalität und Verschränktheit - Dekohärenz Geschichtliche Entwicklung physikalischer Modelle, z.b. - Sonnesystem - Klassische und Quantenmechanik - Bohrsches Atommodell - Relativitätstheorie, E=mc² - das Universum Experiment mit verschränkten Photonen erläutern erkenntnistheoretische Aspekte der Quantenmechanik formulieren Probleme der Kausalität diskutieren hdp SdM Vertiefung der Quantenmechanik Aspekte der Elementarteilchenphysik Linearer Potenzialtopf Atomhülle und Energiequantisierung Linienspektren grundlegende Gedanken der Schrödingergleichung und ihre Bedeutung für die Atomphysik (Hierbei ist nicht an eine mathematische Behandlung der Schrödingergleichung gedacht, sondern an die Erarbeitung mit Hilfe geeigneter Simulationsprogramme in Teamarbeit) Atomkern Überblick über - Leptonen, Hadronen, Quarks - Untersuchungsmethoden - Standardmodell Anwendungen und Grenzen des bohrschen Atommodells diskutieren SdM SdM - 14/20 -

15 Lehrplan für Physik für das Kursystem zweistündiger Kurs Themen Inhalte Kompetenzen Standards elektrische und andere Ströme elektrische, mechanische und thermische Größen Strom-Antrieb-Konzept Erhaltungssätze (Impuls, Ladung, Masse, Energie, Drehimpuls) Entropieerzeugung elektrische, mechanische und thermische Energiespeicher und Energietransporte Energiebilanzen aufstellen und auswerten PatE AugR elektrische Felder Kennlinien elektrischer Geräte elektrische Feldstärke Visualisierung von Feldstärkeverteilungen Potenzial und Spannung im elektrischen Feld Zusammenhang zwischen Spannung und potenzieller Energie im elektrischen Feld elektrische Schaltungen aufbauen Kennlinien aufnehmen und interpretieren ein Experiment beschreiben, mit dem die elektrische Feldstärke gemessen werden kann Kondensatoren und Kapazitäten Kapazität eines Plattenkondensators elektrische Feldkonstante Experimente zur Messung von ε 0 beschreiben Bewegung von geladenen Teilchen im elektrischen Längsfeld Milikan-Versuch und seine Konsequenzen - 15/20 -

16 magnetische magnetische Flussdichte ein Experiment beschreiben, mit dem die Felder Lorentzkraft als gerichtete Größe magnetischer Flussdichte gemessen werden kann Visualisierung von Feldstärkeverteilungen magnetische Flussdichte einer langgestreckten Spule magnetische Feldkonstante; Materie im Magnetfeld, µ r Bewegung geladener Teilchen im homogenen magnetischen Feld magnetischer Fluss; Induktion, Induktionsgesetz lenzsche Regel Induktivität, insbesondere einer langgestreckten Spule magnetisches Feld als Energiespeicher insbesondere für Spulen ein Experiment beschreiben, mit dem die magnetische Feldkonstante gemessen werden kann ein Experiment beschreiben, mit dem die spezifische Ladung gemessen werden kann Halleffekt erklären Mit der Hall-Sonde fachgerecht messen PatE AugR Generatorprinzip, Erzeugung sinusförmiger Spannungen grundlegendes Prinzip des Transformators Stromstärken und Spannungen in Transformatoren berechnen Maxwellgleichungen: - Ladungen als Quellen und Senken des E-Feldes - magnetische Feld als Feld ohne Quellen - veränderliche B-Felder erzeugen E-Felder (Induktionsgesetz) - elektrische Ströme und veränderliche E-Felder erzeugen ein B-Feld groben Überblick über die historische Entwicklung der Elektrodynamik geben - 16/20 -

17 Schwingungen und Wellen Beispiele für mechanische und elektromagnetische Schwingungen Frequenz, Periodendauer, Amplitude Analogie bei mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen Energiebilanzen für schwingenden Systemen mechanische Welle als Phänomen Wellenlänge, Ausbreitungsgeschwindigkeit Schallwellen als Beispiel für Longitudinalwellen Lineare harmonische Querwelle Überlagerung von Wellen, Eigenschwingungen Elektromagnetische Welle als Phänomen Licht als elektromagnetische Welle Analogie mechanischer und elektromagnetischer Wellen, insbesondere Vergleich von Schall und Licht Wahlthema, bei Astronomie verbindlich: Dopplereffekt bei Schall und Licht Reflexion und Brechung Beugung Polarisation Einzelspalt, Doppelspalt und Gitter Wahrnehmung von Helligkeit, Messung von Intensitätsverteilungen Vergleich von laufenden und stehenden Wellen HdP WuM TEuF - 17/20 -

18 Themen Inhalte Kompetenzen Standards Schwingungen und Wellen (Fortsetzung) Grundlagen der Quantenmechanik Überblick über das elektromagnetischer Spektrum Spektren verschiedener Strahler und Spektrallampen Strahlungshaushalt der Erde Alltagsbezug elektromagnetischer Strahlung, Chancen und Risiken technischer Entwicklungen zwei Beispiele aus den Folgenden: WLAN; Mobiltelefone; Mikrowellenofen; Hochspannungsleitungen; schnurlose Telefone; Trafos in Wohnräumen Photoeffekt plancksches Wirkungsquantum Quantenobjekte: - E = h f - p = h : λ - Superposition der Möglichkeiten - Komplementarität und Unschärferelation - Welcher-Weg-Information Kritische Auseinandersetzung mit den Themen Elektrosmog, Treibhauseffekt der Erde Experiment zur Messung von h beschreiben und auswerten Interferenzmuster des z.b. Doppelspaltes neu interpretieren über das stochastische Verhalten von Quantenobjekten Experimente mit einzelnen Quantenobjekten mithilfe geeigneter Simulationssoftware oder in Gedankenexperimenten erläutern - 18/20 -

19 Wahlthema Vertiefung der Quantenmechanik; Aspekte der Elementarteilchenphysik Quantenobjekte: - Verhalten beim Messprozess - Nichtlokalität und Verschränktheit - Dekohärenz Geschichtliche Entwicklung physikalischer Modelle, z.b. - Sonnesystem - Klassische und Quantenmechanik - Bohrsches Atommodell - Relativitätstheorie, E=mc² - das Universum Linearer Potenzialtopf Atomhülle und Energiequantisierung Linienspektren Experiment mit verschränkten Photonen erläutern erkenntnistheoretische Aspekte der Quantenmechanik formulieren Probleme der Kausalität diskutieren Anwendungen und Grenzen des bohrschen Atommodells diskutieren hdp SdM grundlegende Gedanken der Schrödingergleichung und ihre Bedeutung für die Atomphysik (Hierbei ist nicht an eine mathematische Behandlung der Schrödingergleichung gedacht, sondern an die Erarbeitung mit Hilfe geeigneter Simulationsprogramme in Teamarbeit) Atomkerne, Tunneleffekt, radioaktiver Zerfall Überblick über - Leptonen, Hadronen, Quarks - Untersuchungsmethoden - Standardmodell - 19/20 -

20 Wahlthema Astrophysik Geschichte der Astronomie Berechnung planetarischer Größen Zusammenhang zwischen technischen Entwicklungen und Veränderungen im Weltbild aufzeigen hdp MuW astronomische Messinstrumente Strahlungsgesetze historische und aktuelle Messverfahren für astronomische Größen beschreiben Sonnensysteme Sternentwicklung Informationen aus einem Spektrum ermitteln Funktionsweise von Infrarotthermometern erklären Urknallmodell Entwicklung des Universums Grundgedanken der Relativitätstheorie Vorstellung vom expandierenden Universum begründen - 20/20 -