Christian-Rohlfs-Gymnasium Hagen. Schulinterner Lehrplan SII. Physik

Transkript

1 Christian-Rohlfs-Gymnasium Hagen Schulinterner Lehrplan SII Physik Stand: Juni 2012

2 Eingeführte Bücher / Lehrmittel SII 1. Physik, Dorn / Bader, Gym. SII, Jgst. 11, Ausg. A, Schroedel Verlag 2. Physik, Dorn / Bader, Gym. SII, Jgst. 12/13, Schroedel Verlag Übersicht über die Unterrichtsinhalte der Oberstufe Jgst. GK LK EF Kinematik und Dynamik des Massenpunktes einschließlich Kreisbewegung und Impulserhaltung Arbeit und Energie Mechanische Schwingungen Thermodynamik Q1 / 12 Ladungen und Felder Elektromagnetismus, Induktion Mechanische Wellen Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Ladungen und Felder Elektromagnetismus, Induktion Mechanische Wellen Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Q2 / 13 Gravitation Quanteneffekte Atombau und Kernphysik Relativitätstheorie Gravitation Quanteneffekte Atombau und Kernphysik Die folgende durch Fachkonferenzbeschluss verbindliche Aufstellung gibt die zu behandelnden Themen an und entfaltet diese weiter durch einzelne Gegenstände; dabei gehören die fettgedruckten Gegenstände zu der von den Richtlinien geforderten Obligatorik. Die fett und kursiv gedruckten Gegenstände bilden die inhaltlichen Schwerpunkte der zentralen schriftlichen Abiturprüfungen. Der Umfang der obligatorischen Themen und Gegenstände ist so festgelegt, dass zu deren Behandlung ein Teil der zur Verfügung stehenden Unterrichtszeit ausreicht. Die verbleibenden Freiräume sind unter anderem dazu zu nutzen, in angemessenem Umfang fortführende bzw. vertiefende Themen und Gegenstände zu ergänzen. Die in der Aufstellung nicht fett gedruckten Gegenstände sind dringende Empfehlungen der Fachkonferenz.

3 Einführungsphase EF KINEMATIK UND DYNAMIK DES MASSENPUNKTES Gesetze der gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegung Träge Masse, Trägheitssatz Kraft, Grundgleichung der Mechanik Impuls, Impulserhaltung Unelastischer Stoß Modell des Massenpunktes Bezugssystem, Inertialsystem, Galilei-Transformation Wurfbewegungen: senkrechter und horizontaler Wurf Kreisbewegung, Zentripetalkraft Trägheitskräfte in beschleunigten Bezugssystemen (Zentrifugalkraft, Corioliskraft) ENERGIE UND ARBEIT Lageenergie und Hubarbeit Bewegungsenergie und Beschleunigungsarbeit Spannenergie und Spannarbeit Energieentwertung und Reibungsarbeit Energiebilanzierung bei Übertragung und Umwandlung - Erhaltung und Entwertung der Energie (speziell beim freien Fall, beim senkrechten Wurf, beim Gleiten auf der schiefen Ebene und beim unelastischen Stoß) Elastischer Stoß MECHANISCHE SCHWINGUNGEN Schwingungsvorgänge und Schwingungsgrößen harmonische Schwingung nichtlineare Schwingungen, Vorhersagbarkeit des Schwingungsverhaltens Überlagerung von Schwingungen erzwungene Schwingung, Resonanz gedämpfte Schwingung, Erzeugung ungedämpfter Schwingungen, Rückkopplung gekoppelte Schwingungen Sachbereich Thermodynamik ENERGIEERHALTUNG UND ENERGIEENTWERTUNG 1. Hauptsatz der Thermodynamik Entropie und 2. Hauptsatz der Thermodynamik dissipative Strukturen WÄRMEKRAFTMASCHINEN UND ENERGIEVERSORGUNG Wärmekraftmaschinen (Energie- und Entropiestrom, Wirkungsgrad, Kraft-Wärme-Kopplung, Heißluftmotor und Wärmepumpe) Kraftwerke Energieversorgungskonzepte (konventionelle und regenerative Energien) KINETISCHE GASTHEORIE Verhalten von Gasen bei Temperaturänderung, der Temperaturbegriff Zustandsänderungen bei Gasen, spezifische Wärmen statistische Deutung der Entropie, ihre Bedeutung in anderen Fachgebieten

4 Qualifikationsphase Q1 - Grundkurs MECHANISCHE WELLEN Entstehung und Ausbreitung von Transversal- und Longitudinalwellen Beugung, Huygens sches Prinzip, Reflexion, Brechung Interferenz von Wellen (Wellenwanne) Schall als mechanische Welle, Ultraschall, Infraschall Dopplereffekt Sachbereich Elektrik LADUNGEN UND FELDER elektrisches Feld, elektrische Feldstärke E zentralsymmetrisches Feld, Coulombsches Gesetz Abitur 2012: potentielle Energie im elektrischen Feld, Spannung, Potential Abitur 2013: potentielle Energie im elektrischen Feld, Spannung, Potential Abitur 2014: potentielle Energie im elektrischen Feld, Spannung, Potential elektrische Feldkonstante elektrische Kapazität (Plattenkondensator, Dielektrikum, Dielektrizitätszahl, Kondensatorschaltungen) Erzeugung eines Elektronenstrahls ( Elektronenkanone ) magnetisches Feld, magnetische Feldgröße B, Lorentzkraft Abitur 2012 (zusätzlich): Energie des magnetischen Feldes Abitur 2013 (zusätzlich): Energie des magnetischen Feldes magnetische Feldkonstante Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern (Wien-Filter, Fadenstrahlrohr, Hall-Effekt) Abitur 2012 (zusätzlich): Braunsche Röhre Abitur 2013 (zusätzlich): Braunsche Röhre e/m-bestimmung ELEKTROMAGNETISMUS elektromagnetische Induktion, lnduktionsgesetz, zeitliche Veränderung von A und B Abitur 2012 (zusätzlich): Drehung einer Leiterschleife im homogenen Magnetfeld Abitur 2013 (zusätzlich): Drehung einer Leiterschleife im homogenen Magnetfeld Erzeugung von Wechselspannung, Effektivwerte von Stromstärke und Spannung Selbstinduktion, Induktivität (spezieller Schwerpunkt nur für das Abitur 2012 und 2013: verzögerter Einschaltvorgang bei Parallelschaltung von L und R, Ein- und Ausschaltvorgänge bei Spulen) ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN UND WELLEN elektromagnetischer Schwingkreis (Analogien zum mechanischen Oszillator) (spezieller Schwerpunkt nur für das Abitur 2012 und 2013) Abitur 2012 und 2013 (zusätzlich): Resonanz Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen, Rückkopplung elektromagnetische Wellen (Ausbreitung) Ausbreitung von Licht (Beugung, Interferenz, Mikrowelleninterferenz, Wellenwanne, Lichtbeugung am Spalt, Doppelspalt und Gitter, Wellenlängenmessung (Reflexion und Brechung von Wellen) IR- und UV-Strahlung lnformationsübertragung durch elektromagnetische Wellen Falls (zeitlich) möglich können zudem grundlegende Aspekte der Relativitätstheorie behandelt werden: Invarianz der Newton'schen Mechanik bei Inertialsystemwechsel Ätherhypothese und Michelson-Versuch relativistische Kinematik Erhaltungssätze in der relativistischen Dynamik Äquivalenz von Masse und Energie

5 Qualifikationsphase Q2 - Grundkurs GRAVITATION Keplersche Gesetze, unser Planetensystem Gravitationsgesetz, Gravitationsfeld Satelitenkreisbahnen Energie und Arbeit im Gravitationsfeld, Potential Sachbereich Atom- und Quantenphysik ATOMBAU UND KERNPHYSIK Linienspektren in Absorption und Emission und Energiequantelung des Atoms, Atommodelle (Beobachtung von Spektrallinien am Gitter, Franck-Hertz-Versuch) Abitur 2014 (explizit): Bohrsches Atommodell Röntgenbeugung, Röntgenspektroskopie ionisierende Strahlung und ihre Energieverteilung (Strahlungsarten, Nachweismethoden) radioaktiver Zerfall (Halbwertszeitmessung, Absorption von Gammastrahlung, Reichweite von Gammastrahlung, Zerfallsgesetz, Zerfallsprozesse) Kernspaltung und Kernfusion (Kernbausteine) Abitur 2012: Bindungsenergie, Massendefekt, Kettenreaktion Abitur 2013: Bindungsenergie, Massendefekt, Kettenreaktion Abitur 2014: Bindungsenergie, Massendefekt (Interpretation des Diagramms "Nukleonenanzahl-Bindungsenergie"), Kernspaltung und Kernfusion, Kettenreaktion QUANTENEFFEKTE Teilchenaspekt des Lichts: Lichtelektrischer Effekt (h-bestimmung mit Photozelle und Gegenfeldmethode) Wellenaspekt des Elektrons: de Broglie-Theorie des Elektrons (Elektronenbeugung an polykristalliner Materie) Wellen- und Teilchenaspekt von Quantenobjekten: Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe in der Quantenphysik (Doppelspaltversuch mit Elektronen und Licht reduzierter Intensität) (inhaltlicher Schwerpunkt nur im Abitur 2014)

6 Qualifikationsphase Q1 - Leistungskurs MECHANISCHE WELLEN Entstehung und Ausbreitung von Transversal- und Longitudinalwellen Beugung, Huygens sches Prinzip, Reflexion, Brechung Interferenz von Wellen (Wellenwanne) Schall als mechanische Welle, Ultraschall, Infraschall Dopplereffekt Sachbereich Elektrik LADUNGEN UND FELDER elektrisches Feld, elektrische Feldstärke E zentralsymmetrisches Feld, Coulombsches Gesetz Abitur 2012: potentielle Energie im elektrischen Feld, Spannung, Potential Abitur 2013: potentielle Energie im elektrischen Feld, Spannung, Potential Abitur 2014: potentielle Energie im elektrischen Feld, Spannung, Potential elektrische Feldkonstante elektrische Kapazität (Plattenkondensator, Dielektrikum, Dielektrizitätszahl, Kondensatorschaltungen) Erzeugung eines Elektronenstrahls ( Elektronenkanone ) magnetisches Feld, magnetische Feldgröße B, Lorentzkraft Abitur 2012 (zusätzlich): Energie des magnetischen Feldes Abitur 2013 (zusätzlich): Energie des magnetischen Feldes magnetische Feldkonstante Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern (Wien-Filter, Fadenstrahlrohr, Hall-Effekt) Abitur 2012 (zusätzlich): Braunsche Röhre Abitur 2013 (zusätzlich): Braunsche Röhre e/m-bestimmung ELEKTROMAGNETISMUS elektromagnetische Induktion, lnduktionsgesetz, zeitliche Veränderung von A und B Abitur 2012 (zusätzlich): Drehung einer Leiterschleife im homogenen Magnetfeld Abitur 2013 (zusätzlich): Drehung einer Leiterschleife im homogenen Magnetfeld Erzeugung von Wechselspannung, Effektivwerte von Stromstärke und Spannung Selbstinduktion, Induktivität (spezieller Schwerpunkt nur für das Abitur 2012 und 2013: verzögerter Einschaltvorgang bei Parallelschaltung von L und R, Ein- und Ausschaltvorgänge bei Spulen (mathematische Behandlung mit DGL)) Magnetfeld als Träger von Energie ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN UND WELLEN elektromagnetischer Schwingkreis (Analogien zum mechanischen Oszillator) (spezieller Schwerpunkt nur für das Abitur 2012 und 2013) Abitur 2012 und 2013 (zusätzlich): Resonanz Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen, Rückkopplung elektromagnetische Wellen (Ausbreitung, Hertzscher Dipol) Ausbreitung von Licht (Beugung, Interferenz, Mikrowelleninterferenz, Wellenwanne, Lichtbeugung am Spalt, Doppelspalt und Gitter, Wellenlängenmessung (Reflexion und Brechung von Wellen) IR- und UV-Strahlung lnformationsübertragung durch elektromagnetische Wellen

7 Sachbereich Relativitätstheorie Invarianz der Newton'schen Mechanik bei Inertialsystemwechsel (Konstanz der Lichtgeschwindigkeit) Ätherhypothese und Michelson-Versuch relativistische Kinematik Abitur 2014 (zusätzlich): Zeitdilatation und Längenkontraktion (Lichtuhr) Erhaltungssätze in der relativistischen Dynamik Äquivalenz von Masse und Energie Qualifikationsphase Q2 - Leistungskurs GRAVITATION Keplersche Gesetze, unser Planetensystem Gravitationsgesetz, Gravitationsfeld Satelitenkreisbahnen Energie und Arbeit im Gravitationsfeld, Potential Sachbereich Atom- und Quantenphysik ATOMBAU UND KERNPHYSIK Linienspektren in Absorption und Emission und Energiequantelung des Atoms, Atommodelle (Beobachtung von Spektrallinien am Gitter, Franck-Hertz-Versuch) Abitur 2014 (explizit): Bohrsches Atommodell, eindimensionales Potentialtopfmodell Röntgenbeugung, Röntgenspektroskopie ionisierende Strahlung und ihre Energieverteilung (Strahlungsarten, Nachweismethoden) radioaktiver Zerfall (Halbwertszeitmessung, Absorption von Gammastrahlung, Reichweite von Gammastrahlung, Zerfallsgesetz, Zerfallsprozesse) Kernspaltung und Kernfusion (Kernbausteine) Abitur 2012: Bindungsenergie, Massendefekt, Kettenreaktion Abitur 2013: Bindungsenergie, Massendefekt, Kettenreaktion Abitur 2014: Bindungsenergie, Massendefekt (Interpretation des Diagramms "Nukleonenanzahl-Bindungsenergie"), Kernspaltung und Kernfusion, Kettenreaktion QUANTENEFFEKTE Teilchenaspekt des Lichts: Lichtelektrischer Effekt (h-bestimmung mit Photozelle und Gegenfeldmethode) Wellenaspekt des Elektrons: de Broglie-Theorie des Elektrons (Elektronenbeugung an polykristalliner Materie) Wellen- und Teilchenaspekt von Quantenobjekten: Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe in der Quantenphysik (Doppelspaltversuch mit Elektronen und Licht reduzierter Intensität) (inhaltlicher Schwerpunkt nur im Abitur 2014) Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation (inhaltlicher Schwerpunkt nur im Abitur 2014)

8 Festlegungen zu Klausuren SII Jgst. GK LK Anzahl Dauer Anzahl Dauer EF (1. HJ) 1 2 UStd. EF (2. HJ) 1 2 UStd. Q1 / 12 (1. HJ) 2 2 UStd. 2 3 UStd. Q1 / 12 (2. HJ) 2 2 UStd. 2 3 UStd. Q2 / 13 (1.HJ) 2 3 UStd. 2 4 UStd. Q2 / 13 (2.HJ) 1 3 h 1 4,25 h