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Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 1: Erhaltungssätze und ihre Anwendungen 20 Ustd. Kapitel: ErhaltungssätzeEinblick gewinnen in die Entwicklung der Mechanikzum grundlegenden Teilgebiet der gesamtenPhysik
klassische Mechanik
Anwenden des Energieerhaltungssatzes aufBewegungsvorgänge
Existenzformen mechanischer Energie
abgeschlossene Systeme Energieumwandlungen
Kennen der physikalischen Größe mechanischeArbeit
EW cos sFW grafische Ermittlung
Übertragen der Kenntnisse auf die Quantifizierungder Existenzformen der mechanischen Energie
Herleitung der Gleichungen: 2
2v
mE kin
hgmE pot ; 2
2
1sDE sp
Kennen der physikalischen Erscheinung Reibung Energieentwertung durch Reibung Reibungsarbeit sFW RR
ReibungszahlenN
R
F
F
Luftreibung 2;
2
1vAcF WLuftR
Kennen des Begriffs Wirkungsgrad einesmechanischen Systems
mechanische Leistung als Geschwindigkeit der
Energieübertragung vFPt
EP
;
historischer Überblick, der die Bedeutung derMechanik als „vorstellbare Physik“ und damit alsGrundlage für Modellvorstellungen hervorhebterste Theorien der BewegungslehreLeistungen und Grenzen
potentielle Energie der Lage, Spannenergie, Bewe-gungsenergie der Translation und der Rotation
innere Energiequalitative Energiebilanzen
Arbeit als die mit Kraft über die Systemgrenzeübertragene Energie
Anwenden des Energieerhaltungssatzes aufmechanische Systeme
Methodenbewusstsein
Zunahme der inneren Energie des Systemshorizontale und geneigte Ebene
Haft- und GleitreibungSicherheit im Straßenverkehr
Werteorientierung
Fahrphysik: Höchstgeschwindigkeit radgetriebenerFahrzeuge
Mechanische Energie S. 44-47 Energie als Erhaltungsgröße Energieterme Energie und freier Fall Energie beim Fadenpendel Energie und senkrechter Wurf Das Energiekonzept Energieumsetzungen - ideal und real
Energieübertragung S. 48-50 Energieübertragung Diagramme zur Energieübertragung Kraft und Weg haben verschiedene
Richtungen
Wdh. Folgerungen aus der Grundgleichung derMechanik S. 28-29, S.32-33
Energieübertragung S. 51-52 Die Leistung Der Wirkungsgrad Physik Und Sport
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
aufg
nutz
P
P
Anwenden des Impulserhaltungssatzes aufeindimensionale Probleme
vmp
zentrale unelastische und zentrale elastischeStöße
Kraftstoß tFp
Problemlösen durch komplexes Anwenden vonEnergie- und Impulserhaltungssatz
Größenordnungen bei praktischen Sachverhalten
ZweikörperproblemeVorzeichen
Massepunkte auf gleicher Wirkungslinie
Verkehrsphysik, Sport, ballistisches Pendel
Exkurs: Der Weg zum Energieerhaltungs-satz S. 52
Impuls S. 53-55 Wechselwirkung bei Stößen Impulserhaltung Antrieb durch Rückstoß Elastische Stöße Impuls und Kraft
Exkurs: Der Weg zum Impulserhaltungssatz 56Methoden: Raketenflug * 59
Lernbereich 2: Kinematik geradliniger Bewegungen 12 Ustd. Kapitel: Beschreiben von BewegungenAnwenden der experimentellen Verfahren zurkinematischen Untersuchung vielfältigerBewegungen
rechnergestütztes Erfassen und Auswerten vonMesswerten
Klassifikation durch Interpretation von Messreihen
grafische Deutung von DurchschnittsundMomentangeschwindigkeit
Gewinnen der v(t)-und a(t)-Diagramme;
dt
dva
dt
dsv , und die Umkehrung
durch grafische bzw. rechnergestütztenumerische Integration
Übertragen der Kenntnisse auf verschiedeneBewegungsarten
gleichförmige Bewegung 0stvts
verschiedene Messverfahren: z. B. Stoppuhr,Lichtschranke, Ultraschallsonde
Methodenbewusstsein
gleichförmige, gleichmäßig- und ungleichmäßigbeschleunigte BewegungDifferenzen- und Differenzialquotient MA, Gk 11, LB 1 MA, Lk 11, LB 1
Einsatz GTR oder Computer
realitätsnahe Überholvorgänge; Treffpunkte bzw.Trefforte (aufeinander zu bzw. zeitversetzt vomgleichen Ort oder von verschiedenen Orten ausmit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bzw.Bewegungsarten)
Beobachten von Bewegungen S.8-9 Spuren der Bewegung Auf den Standpunkt kommt es an Ereignisse in Raum und Zeit
Geradlinige Bewegungen mit konstanterGeschwindigkeit S.10-11
Darstellungen im Zeit-Ort-Diagramm Die Geschwindigkeit Diagramm und Formel
Methoden: Wie genau dürfen, wie genau müssenMessergebnisse sein? S.13
Geradlinige Bewegungen mit veränderlicherGeschwindigkeit S.14
Die Beschleunigung Beschleunigung und Weg Geschwindigkeit und Beschleunigung für einen
Zeitpunkt Gesetze geradliniger Bewegungen mit
konstanter Beschleunigung
Methoden: Überholen? … Im Zweifel nie! S.12Methoden: Bremswege S.17
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
gleichmäßig beschleunigte Bewegung
002
02
; stvta
tsvtatv
ungleichmäßig beschleunigte Bewegung verschiedene Lösungsstrategien
Raketenstart; Fallbewegungen in Luft
Nutzung von Gleichungen unter Kenntnis dererGültigkeitsbedingungenNutzung von grafischen Darstellungensystematisches Probieren
Methoden: Was man aus Diagrammen ablesenkann S.18
Bewegung und Richtung S.19 Vektoren beschreiben die Bewegung Die Richtung der Beschleunigung Bezugssysteme und Vektoren
Die Fallbewegung S.32
Methoden: Regeln für den Umgang mit VektorenS.20Methoden: Beschleunigungsvorgänge im Alltag –Anfahren mit dem Fahrrad S.21
Lernbereich 3: Newton’sche Gesetze und deren Anwendungen 6 Ustd. Kapitel: Ursache von BewegungenAnwenden der drei Newton’schen Gesetze aufvielfältige Beispiele aus dem Alltag
Beschreiben der Wechselwirkungen zwischeneinem mechanischen System und seinerUmgebung durch Kräfte
Trägheitsgesetz
Grundgesetz der Mechanik
n
i
idt
pdamF
1
Wechselwirkungsgesetz BA FF
Zusammenhang zwischen gesellschaftlicher undwissenschaftlicher EntwicklungBeitrag Newtons zur Entstehung eines modernenastronomischen WeltbildesKraft als vektorielle Größe
Beschleunigungssensoren, Airbagsensoren
ortsabhängige Gewichtskraft; gmF
grafische Deutung im p(t )-Diagramm
MA, Gk 11, LB 2System und Umgebung; Unterscheidungzwischen Gleichgewichts- undWechselwirkungskräften
Trägheit S.26 Trägheit und Masse
Kraft bewirkt Beschleunigung S.27 Kraft, Masse, Beschleunigung
Folgerung aus der Grundgleichung der MechanikS.28Exkurs: Die Axiome von Newton S.30Exkurs: Eine Knautschzone hilft Lebenretten S.31
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 4: Modellbildung und Simulation 8 Ustd. Kapitel: Ursache von BewegungenKennen der Möglichkeit der Bildung von Modellenzur numerischen Beschreibung und zur Vorhersagedes Verhaltens dynamischer Systeme
Modellbildung
physikalische Beschreibung von eindimensionalenBewegungenUmsetzung in einen Algorithmusgrafische Auswertung
Simulation
Variation von ParameternVergleich mit eigenen Prognosen und demRealexperiment
Grenzen
geradlinige BewegungenKugel fällt in LuftMethodenbewusstsein
Nutzung von programmierbarem Taschenrechner Arbeitsumgebung auf dem Computer –
Modellbildungssystem Tabellenkalkulation
Zustandsgrößen, Änderungsraten, Einflussgrößen
System von Differenzen- und Funktionsgleichungen
Ziele der Simulation: Experimentieren auf derModellebene, Erklärung, Prognose, Entscheidung
Unterscheidung von zufälligen unddeterministischen sowie von diskreten undkontinuierlichen Einflüssen
Methoden: Einführung in die computergestützteModellbildung S.29Methoden: Simulation der Fallbewegung S.33
Lernbereich 5: Krummlinige Bewegungen 10 Ustd. Kapitel: Ursache von BewegungenAnwenden des erworbenen Wissens auf diedynamische Betrachtung von krummlinigenBewegungen
Radialkraft rmr
vmFr
2
2
Kreisbewegung
Kennen der Möglichkeit, Wurfbewegungenanalytisch zu untersuchen
Superposition
Bewegungsgleichungen für a, v und s inParameterform
0,02
0
sin2
1
cos
yy
x
stvtgts
tvts
Kurvenüberhöhungen, Loopingbahn
rvT
;2
Klassifizierung der Wurfarten
Zerlegung des Geschwindigkeitsvektors inKomponentenNutzung des Parametermodus zurUntersuchung
Die Fallbewegung S.32Wurfbewegungen S.34
Der Wurf im Experiment Der senkrechte Wurf Der waagerechte Wurf Der schiefe Wurf
Die Kreisbewegung S.37 Die Winkelgeschwindigkeit Bahnkurve und Kraft
Kräfte bei der Kreisbewegung S.38 Die Zentralkraft
Methoden: Simulation für den schiefen Wurf S.36Exkurs: Weitsprung als Wurfbewegung S.36
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Übertragen der Kenntnisse auf die Untersuchungvielfältiger Sachverhalte
Simulation von Wurf- und Kreisbewegungen
Bahnkurven im Sport: Wurfsportarten,Sprungsportarten
RealbedingungenBahnkurven im Sport unter Beachtung desLuftwiderstands (keine Superposition)
Lernbereich 6: Einblick in die Relativitätstheorie 10 Ustd. Kapitel: RelativitätstheorieKennen der Postulate und grundlegenderAussagen der Speziellen Relativitätstheorie
klassisches Relativitätsprinzip Michelson-Experiment Relativitätsprinzip Relativität der Gleichzeitigkeit Zeitdilatation Längenkontraktion Relativität der Masse
Äquivalenz von Masse und Energie 2cmE
Einblick gewinnen in ausgewählte Aussagen derAllgemeinen Relativitätstheorie
Satellitennavigationssysteme
Begriff Inertialsystem; Galilei-Transformation
Prinzip der Konstanz der LichtgeschwindigkeitExperimente mit bewegten Atomuhren
Myonenzerfall, Raumzeitklassische Mechanik als Sonderfall der SpeziellenRelativitätstheorie
Gravitation und gekrümmte Raumzeit; Experimentemit Atomuhren; schwarze Löcher imKosmos; Theorie des Urknalls RE/e, Lk 12, LB 2
Die Einstein’schen Postulate S.348-349 Spezielle Relativitätstheorie Besonderheiten von Lichtsignalen Postulate für Inertialsysteme
Ort, Zeit, Ereignis S.350-351 Bewegte Uhren Minkowski-Diagramme
Messen und Wahrnehmen S.352-353 Zeitdilatation Längenkontraktion Bilder bewegter Körper
Methoden: Geschwindigkeitsaddition S.354
Relativistische Masse, Energie und Impuls S. 356 Relativistische Erhaltungsgrößen Äquivalenz von Masse und Energie
Allgemeine Relativitätstheorie S.358 Das Äquivalenzprinzip
Schwarze Löcher
Lernbereich 7: Elektrisches Feld 14 Ustd. Kapitel: Elektrisches FeldKennen der elektrischen Ladung als wesentlicheEigenschaft der Materie
Eigenschaften ruhender Ladungen,
Coulomb’sches Gesetz2
04
1
r
QqF
elektrischer Strom als gerichtete Bewegung von
Die elektrische Ladung S.98-99 Alle Körper enthalten elektrische Ladung Elektrische Ladung geht nicht verloren Influenz und Polarisation Nachweis und Messung von Ladung
Das elektrische Feld S.100-103
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Ladungen, Stromstärkedt
dQI
Kennen der Faraday´schen Nahwirkungstheoriezur Beschreibung der Umgebung elektrischerLadungen
Darstellung und Eigenschaften elektrischer Felder
elektrische FeldstärkeQ
FE
Einblick gewinnen in Energieumwandlungen imhomogenen elektrischen Feld
Arbeit an geladenen Körpern im FeldsEQWWE el ;
Anwenden der Kenntnisse auf die Untersuchungspezieller Felder
homogenes Feldd
UE
Radialfeld
Kennen der Möglichkeit, durch KondensatorenLadungen und Energie zu speichern
KapazitätU
QC
SE: Entladen eines Kondensators
Modellbildung und Simulation derKondensatorentladung
Isolatoren im elektrischen Feld Kapazität des Plattenkondensators
d
AC r 0
Energiezufuhr während des Aufladevorgangs
Herleitung der Gleichung 2
2
1UCE el
Faradays Feldidee
Feldlinienbilder, Influenz, PolarisationFaraday’scher Käfig; Gewitter
Die Änderung der potentiellen Energie desSystems Körper-Feld ist nur von Anfangs- undEndpunkt abhängig.
Plattenkondensator
verschiedene Bauformen
rechnergestütztes Experimentieren
Vergleich von Realexperiment und Modell
Dielektrikum 0 ; qualitative Diskussion
Nachweis elektrischer Felder Beschreibung elektrischer Felder Die elektrische Feldstärke Abschirmung elektrischer Felder Die elektrische Feldkonstante Das Coulomb’sche Gesetz
Energie und Spannung im elektrischen FeldS.104-105
Energie im elektrischen Feld Wegunabhängigkeit der Energiedifferenz Die Energie im radial-symmetrischen Feld Die elektrische Spannung
Exkurs: Die elektrische Spannung in Biologie undMedizin S.106Der Kondensator, ein Ladungsspeicher S.107-108
Die Kapazität eines Kondensators Isolatoren erhöhen die Kapazität
Der Kondensator im Stromkreis S.109
Methoden: Der Kondensator in der ModellbildungS.110Exkurs: Blitze und Gewitter S.111
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 8: Magnetisches Feld 10 Ustd. Kapitel: Magnetisches FeldEinblick gewinnen in die Entwicklung desWissens über Magnetismus und dessen Anwendung
Eigenschaften der Permanentmagnete
Magnetismus in der Umgebung bewegterLadungen
Übertragen der Kenntnisse über physikalischeFelder auf die Beschreibung der Umgebung vonPermanentmagneten und stromdurchflossenenLeitern
magnetisches Feld Darstellung und Eigenschaften magnetischer Felder
magnetische FlussdichteB
;
I
FB
Flussdichte im Innenraum einer langen schlanken
Spule
INB
0
Materie im Magnetfeld r ;
magnetische Feldstärke; Hysterese
Erdmagnetfeld, Magnetisierung, Elementarmagnete,Kräftegerader Leiter, Spule, Elektronenstrahl
Beispiele für Flussdichten ist die effektive LeiterlängeWinkelabhängigkeit MA, Gk 12, LB 3 MA, Lk 12, LB 3experimentelle Bestimmung von 0
Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen
r und r ; Klassifizierung von Stoffgruppen
Prinzip der Datenspeicherung auf Festplatten
Das magnetische Feld S.124-125 Die Wechselwirkung zwischen Magneten Feldlinien beschreiben Magnetfelder
Magnetfeld elektrischer Ströme
Quantitative Beschreibung des MagnetfeldesS.126-127
Magnetfelder lenken Ströme ab Die magnetsiche Flussdichte Die Lorentzkraft
Magnetische Felder spezieller LeiteranordnungenS.131-132
Das Magnetfeld langer Spulen Materie im magnetischen Feld
Exkurs: Supraleitung S.133
Lernbereich 9: Geladene Teilchen in Feldern 12 Ustd. Kapitel: Elektrisches FeldKapitel: Magnetisches Feld
Einblick gewinnen in die Geschichte derexperimentellen Bestimmung fundamentalerNaturkonstanten
Millikan-VersuchÜbertragen der Kenntnisse zur kinematisch-dynamischen Betrachtung von Bewegungsvorgängenbzw. deren Untersuchung mit Hilfe vonErhaltungssätzen
geladene Teilchen im homogenen MagnetfeldLorentzkraft auf freie Ladungen
Elementarladung ePolarlichtermagnetische LinseElektronenmikroskop
Fokussierung von Elektronenstrahlen
Ladungsträger im elektrischen Feld S.112-114 Elektronen und Protonen als Ladungsträger Ladungsträger im elektrischen Feld Ablenkung in einer Elektronenstrahlröhre
Quantitative Beschreibung des MagnetfeldesS.126-127
Magnetfelder lenken Ströme ab Die magnetsiche Flussdichte Die Lorentzkraft
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
sin BvQFL
Kreisbahnen
m
QB
vr s
geladene Teilchen im homogenen elektrischenFeld
Beschleunigung im Längsfeld 2
2
1vmUQ
Ablenkung im Querfeld geladene Teilchen im Einfluss beider Felder
spezifische Ladung des Elektronsm
e
Hall-Effekt HUI
denB
Geschwindigkeitsfilter
Sich positionieren zum Verhältnis von Aufwand undNutzen technischer Anwendungen
Prinzip eines Linear- oder Zirkularbeschleunigers Massenspektrometer
Lorentzkraft als Radialkraftvs ... senkrechte Komponente der Geschwindigkeit
qualitative Diskussionen zu inhomogenen Feldern
Braun’sche RöhreEinheit 1eVAnalogie zu Wurfbewegungen
Linearmotor, Transrapid, Zyklotron DESYHerstellung von Radiopharmaka
Elektrizitätsleitung in festen Stoffen S.128-130 Der Hall-Effekt Das Vorzeichen der Ladungsträger Die Anzahl der Ladungsträger Elektrizitästleitung in Metallen Die Hall-Sonde
Elektronen haben eine Masse S.134-137
Die Bestimmung der Masse eines Elektrons
Die magnetische Flasche
Freie Elektronen sind sehr schnell
Massenspektroskopie
Elektronen decken feinste Strukturen auf
Lernbereich 10: Elektromagnetische Induktion 15 Ustd. Kapitel: InduktionKennen des Induktionsgesetzes
Betrag der Induktionsspannung durch zeitlicheÄnderung der wirksamen Fläche
cos; 0 AAdt
dABNU ind
Betrag der Induktionsspannung durch zeitlicheÄnderung der magnetischen Flussdichte
dt
dBANU ind
Induktionsgesetzdt
dNU ind
magnetischer Fluss AB
Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf
Kl. 9, LB 2Generatorprinzip
Transformatorprinzip
vereinfachte Betrachtung ohne Vorzeichen
Unmöglichkeit eines Perpetuum mobile
Elektrische Spannung durch MagnetfelderS.142-144
Induktionsspannung Induktionsspannung und Bewegung Induktionsspannung und Änderung des Feldes Induktionsspannung und Änderung der Fläche Der magnetische Fluss
Methoden: Induktionsspannung undDifferenzialrechnung S.144Induktion und Energie S.145-146
Lenz’sche Regel Lorentzkraft und Lenz’sche Regel Induktionsgesetz und Lenz’sche Regel
Wirbelströme S.147
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Induktionsvorgänge
Lenz’sches Gesetz;dt
dNU ind
Induktionsspannung und Lorentzkraft sind vBU
Selbstinduktion als induktive Rückwirkung auf deneigenen Stromkreisexperimentelle Befunde, rechnergestütztesExperimentieren
Herleitung
ANL
dt
dILU r
2
0;
Modellbildung und Simulation des Einschalt-vorgangs einer Spule im Gleichstromkreis
Energiespeicherung im Magnetfeld
lange, stromdurchflossene Spule 2
2
1ILE
Wirbelströme: Induktionsherd, Hometrainer,Free-Fall-TowerInduktion durch LeiterbewegungDrei-Finger-Regel
I(t )-und U(t)-Diagramme
Ausschaltvorgang einer Spule im Gleichstromkreis
Selbstinduktion S.148-149 Ein- und Ausschalten Die Induktivität von Spulen Spulen beeinflussen die Stromstärke Energie im magnetischen Feld
Der Transformator S.156-157
Methoden: Der Wechselstromkreis mit Widerstandund Spule in der Modellbildung S.162
Lernbereich 11: Physikalisches Praktikum 13 Ustd.Problemlösen durch Experimentieren
Aufgaben aus Mechanik und Elektrizitätslehre
rechnergestütztes Auswerten von Messwerten Entwickeln von Versuchsanordnungen und
Planen von Versuchsabläufen
Kennen des Einflusses von Messunsicherheiten Unterscheiden von systematischen und zufälligen
Fehlern qualitative und quantitative Diskussion
Problemlösestrategien
Experimente zu beschleunigter Bewegung,Wurfbewegungen, Stoßvorgängen; Entladungeines Kondensators; Verhalten von Spulen beimEin- und Ausschalten bzw. im Wechselstromkreis;Kennlinie von Bauelementen (je nachWahlthema)
Addition der absoluten Messunsicherheiten beiSummen und Differenzen bzw.Addition der relativen Messunsicherheiten beiProdukten und Quotienten
Material: siehe entsprechende Abschnitte imBuch, insbesondere:
Exkurs: Eine Knautschzone hilft Lebenretten S.31Wechselstromkreis mit Kondensator oder SpuleS.152-153Methoden: Wie genau dürfen, wie genau müssenMessergebnisse sein? S.13
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Wahlpflicht 1: Physik des Fahrens 10 Ustd.Einblick gewinnen in Probleme des Straßenverkehrssowie in die Hauptursachen für Unfälle
Anwenden der Kenntnisse zu Modellbildung undSimulation auf Bewegungsprobleme bei Beteiligungvon mindestens drei Fahrzeugen
Kennen der Probleme bei der Übertragung derAntriebskraft des Motors auf die Unterlage
Anfahren und Bremsen Kurvenfahrten
Vergleich des Fahrverhaltens von heck- undfrontgetriebenen FahrzeugenSchienenfahrzeuge
Kennen der Wirkprinzipien elektronischerFahrsicherheitssystemeund Beurteilen ihrer Möglichkeiten
Recherche bzw. Diskussion mit Fahrschule oderVerkehrspolizei; FaustformelnWerteorientierung
Überholvorgänge mit Gegenverkehr undBeschleunigungsphasen
Autos und Eisenbahn
ga max
Kurvenüberhöhung, Kurvenradius
Airbag, Antiblockiersystem (ABS)Antischlupfregelung (ASR)elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
Material: siehe entsprechende Abschnitte imBuch, insbesondere:
Methoden: Überholen? … Im Zweifel nie! S.12Methoden: Bremswege S.17Methoden: Beschleunigungsvorgänge im Alltag –Anfahren mit dem Fahrrad S.21
Wahlpflicht 2: Leitungsvorgänge in Halbleitern 10 Ustd.Einblick gewinnen in die Grundlagen derLeitungsvorgänge in Halbleitern
Erklärung der elektrischen LeitungsvorgängeBandaufspaltung im FestkörperEigenleitung, n- und p-Leitung
Vorgänge im pn-Übergang im Bändermodell
SE: Halbleiterdiode
Beurteilen der Möglichkeiten des Einsatzes vonBipolar- und Unipolartransistor
npn-Bipolartransistor und MOSFETWirkprinzipienKennlinien
Schaltungsbeispiele
Energiebänder, Bandlückenreine und dotierte Halbleiter
Sperr- und Durchlasspolung
Prinzip des Addierers mit FETReglungsschaltungen mit FET
Material: siehe entsprechende Abschnitte imBuch, insbesondere:
Diode und Transistor S.116Exkurs: Feldeffekttransistoren S.118Vom Atom zur Materie S.274Halbleiter S.276p-n-Übergang und Leuchtdioden S.278
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Wahlpflicht 3: Wechselstromkreis 10 Ustd.Anwenden der Kenntnisse im selbstständigenExperimentieren auf Untersuchungen anOhm’schem Bauelement, Spule und Kondensatorim Wechselstromkreis
frequenzabhängige Widerstände
LXC
X LC
;1
Reihenschaltungen von R, L, C (Siebkette)
eff
effCL
I
UZXXRZ ;222
Reihenresonanz und deren Anwendung beiFrequenzfiltern
Phasenverschiebung , Zeigerdiagramme
vom Experiment zur Gleichung
;; effeff IU Blackbox; Erklärungen
Ohm’scher Widerstand, Blindwiderstand,Scheinwiderstand
Lautsprechermehrwegesysteme
MA, Kl. 10, LBW 1
Material: siehe entsprechende Abschnitte imBuch, insbesondere:
Wechselspannung und Wechselstrom S.150Methoden: Mathematische Beschreibung derWechselspannung S.151Wechselstromkreis mit Kondensator oder SpuleS.152Methoden: Mathematische Betrachtung vonKondensator und Spule im WechselstromkreisS.153Exkurs: Reale Spulen S.154Exkurs: Ein Frequenzbereich wird bevorzugtdurchgelassen oder ausgeschlossen S.155Methoden: Der Wechselstromkreis mit Widerstandund Spule in der Modellbildung S.162
-
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 1: Mechanische und elektromagnetische Schwingungen 15 Ustd. Kapitel: SchwingungenKapitel: Induktion
Kennen der Merkmale zur Beschreibungharmonischer, mechanischer Schwingungen
lineares Kraftgesetz yDF
tyty sinmax
Energieerhaltung
Anwenden der Kenntnisse zur Modellbildung aufdie Untersuchung gedämpfter Schwingungen
Simulation von Reibungseffektenunterschiedliches Abklingverhalten
Vergleich mit Realexperiment
Kennen der Voraussetzungen für das Entstehenvon Resonanz
erzwungene Schwingung Eff ,0
Phasenverschiebung2
Übertragen der Kenntnisse auf die Vorgänge imelektromagnetischen Schwingkreis
EigenfrequenzCL
f
2
10
Energieerhaltung Rückkopplungsprinzip
ungedämpfte Schwingungen
Richtgröße D für verschiedene Schwinger
dt
ydta
dt
dytv
2
;
MA, Lk 12, LBW 3
Dämpfung durch konstante bzw. durchgeschwindigkeitsabhängigeKräfteEinsatz GTR oder Computer zum Untersuchenmechanischer Schwingungen
Rückkopplungsprinzip
Visualisierung durch Simulationen
rechnergestütztes Messen
Rückkopplungsschaltung
Schwingungen S.76-79 Die Beschreibung von Schwingungen Periodische Bewegung Die harmonische Schwingung Kräfte bei der harmonischen Schwingung
Methoden: Modellbildung zum linearenKraftgesetz S.78
Vergleich der Schwingung mit derKreisbewegung
Methoden: Lösung der Grundgleichung derMechanik für den harmonischen Oszillator S.79
Energie und harmonischer OszillatorDas Fadenpendel S.81Überlagerung von Schwingungen S.82-84Exkurs: Prinzip der digitalen Tonwiedergabe S.84Erzwungene Schwingungen S.85-87Exkurs: Schwingungen in der Musik S.88
Der elektrische Schwingkreis S.158-160Methoden: Herleitung und Lösung derThomson‘schen Schwingungsgleichung S.159Methoden: Analogie zwischen mechanischen undelektromagnetischen Schwingungen S.160Exkurs: Rückkopplung S.161Methoden: Der Wechselstromkreis mit Widerstandund Spule in der Modellbildung S.162
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 2: Wellen als vielschichtige Naturerscheinung 15 Ustd. Kapitel: WellenKapitel: Wellenmodell des Lichtes
Beurteilen von Wellen mit Hilfe charakteristischerMerkmale
Beschreiben einer linear fortschreitenden
Welle
x
T
tytxy 2sin, max
Transversal- und Longitudinalwellen
Anwenden des Huygens’schen Prinzips auf dieReflexion, Brechung und Beugung von Wellen
Wellenfront und Wellennormale,Phasengeschwindigkeit fv
Herleitung des Reflexions- und des
Brechungsgesetzes2
1
sin
sin
v
v
Anwenden der Interferenz auf stehende Wellen
festes und loses Ende Bäuche und Knoten
Übertragen der Kenntnisse über Welleneigen-schaften auf Licht
Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts Lichtstrahl als Wellennormale
Nachweis des Reflexions- und Brechungs-gesetzes für Licht
1
20
sin
sin;
n
n
c
cn
Beugung und Interferenz von LichtInterferenz am Doppelspalt und am Gitter
b
k
e
sk
kk
sin;tan
Kl. 10, LB 1 Kl. 10, LB 3 Kl. 10, LB 4 GEO, Gk 11, LB 1Interpretation y(x)-und y(t )-Diagramm
Wasserwellen, SchallwellenAbsorption, Streuung
geometrische Herleitung
Ableitung aus der Wellengleichungschwingende Saite, BlasinstrumenteNachweis bei Hertz’schen Wellen undMikrowellen
Methoden zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit Kl. 10, LB 3
Die Ausbreitung von Störungen S.168-170 Störungen Ausbreitung einer Welle
Methoden: Mathematische Beschreibung vonWellen S.169
Die Ausbreitung von Schallwellen Die Reflexion von Wellen
Exkurs: Erdbeben S.171
Harmonische Wellen 172-174 Periodische Wellen Harmonische Wellen Energie einer harmonischen Welle
Methoden: Die Wellengleichung S.174Der Dopplereffekt S.175Überlagerung von Wellen S.176-177Stehende Wellen S.178-179
Das Huygens’sche Prinzip S.180-181 Wellenphänomene Elementarwellen Reflexion von Wellen Brechung von Wellen
Strahlen und Wellen S.198-199 Das Strahlemodell des Lichtes zeigt Grenzen
Modelle des Lichtes S.200-201 Reflexion und Brechung Die Bedeutung der Lichtgeschwindigkeit Optische Linsen
Die Geschwindigkeit des Lichtes S.202-203
Interferenzen am Gitter S.204-205
Das optische Gitter
Bestimmung der Wellenlänge
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Interferenz durch Reflexion an dünnen SchichtenBestimmung der Wellenlänge von Licht
Kohärenz des Lichts Licht als transversale Wellenerscheinung,
PolarisationAnwenden der Kenntnisse über Strahlen- undWellenoptik zum Erklären optischer Geräte
Seifenhaut, Ölfilm
Spaltblende; Laser
Brewster’sches Gesetz
Strahlengänge an optischen GerätenEntspiegeln von Linsen, LCD-Anzeige
Beugung von Licht S.208-209 Licht dringt in Schattenräume Die Beugung am Einzelspalt
Farberscheinungen dünner Schichten S.212-213 Interferenz reflektierter Wellen Die Entspiegelung von Glas Newton’sche Ringe
Polarisation des Lichtes S.214-215
Die Lichtausbreitung wird durch Querwellenbeschrieben
Lernbereich 3: Praktikum Optik 5 Ustd.Problemlösen durch Experimentieren
Aufgaben aus Strahlen- und Wellenoptik
Beherrschen der Analyse von Messunsicherheiten Unterscheidung: systematische und zufällige Messunsicherheiten qualitative und quantitative Diskussion
Entwickeln von Versuchsanordnungen undPlanung von VersuchsabläufenNachweis des Brechungsgesetzes;Dispersionskurveeines Prismas; Bestimmen der Wellenlängemonochromatischen LichtsMethodenbewusstsein: Messen
Addition der absoluten Messunsicherheiten beiSummen und Differenzen bzw.Addition der relativen Messunsicherheiten beiProdukten und Quotienten
Material: Kapitel Wellenmodell des Lichtes
Lernbereich 4: Grundlagen der Quantenphysik 15 Ustd. Kapitel: QuantenobjekteKennen der Photonen als Quantenobjekte
äußerer lichtelektrischer EffektGegenfeldmethode
Einstein’sche Gleichung und ihre Interpretation
Akin WfhE
Grenzfrequenz
Einsteins Lichtquantenhypothese fhE
Umkehrung des lichtelektrischen Effektes beiLeuchtdioden
Gewinnen der Gleichung aus empirischen Befunden
Widersprüche zur Wellentheorie des Lichtsaufzeigen
Interferenz mit Elektronen S.226-227
Neue Vorstellungen über Elektronen
Elektronen im Zweifachspalt
Licht löst Elektronen aus S.228-231 Der Fotoeffekt und Lumineszens Die Energiebilanz beim Fotoeffekt Licht und die Planck’sche Konstante Photonen Anwendung der Einstein’schen Hypothese Impuls von Photonen
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Masse und Impuls des Photons
hp
c
fhm
;
2
Kennen der Elektronen als Quantenobjekte
Elektronenbeugung
De-Broglie-Wellenlängep
h
Unterschiede zwischen Elektronen und Photonen
Kennen des Zusammenhangs von Wellen- undTeilcheneigenschaften
Doppelspaltexperiment bei geringer IntensitätInterferenz einzelner PhotonenInterferenz einzelner Elektronen
Einblick gewinnen in Interpretationsprobleme derQuantenphysik
Besonderheiten des quantenphysikalischenMessprozesses
Heisenberg’sche Unschärferelation
Kometenschweif
Interferenzerscheinungen bei Neutronen undAtomen
Richard Feynman: „Quantenobjekte sind wederWelle noch Teilchen, sondern etwas Drittes!“Wahrscheinlichkeitsinterpretation,Computersimulation
Nichtlokalität der Quantenobjekte; KopenhagenerDeutung; Quantenphysik und Philosophie
das Taylor’sche Experiment
Zwei-Wege-Experimente S.232-233 Photonen und Elektronen Alltagserfahrungen Das Doppelspaltexperiment mit Neutronen
Quantenobjekte S.234-235 Eigenschaften von Quantenobjekten Entstsehung von Interferenz Große Quantenobjekte
Messungen an Quantenobjekten S.239-240 Möglichkeit und Unbestimmtheit Die Heisenberg’sche Unbestimmtheitsrelation
Exkurs: Auswirkungen der Heisenberg‘schenUnbestimmtheitsrelation S.241
Photonen im Interferometer S.242-243 Das Interferometer Markierung von Photonen Komplementarität Klassische Eigenschaften
Verschränkung S.244 Spukhafte Fernwirkung
Exkurs: Deutungen S.245
Lernbereich 5: Grundlagen der Atomphysik 18 Ustd. Kapitel: AtomphysikEinblick gewinnen in die Entwicklung derAtomvorstellung
Entdeckung des Elektrons Entdeckung des Atomkerns
Kennen experimenteller Befunde zum Energie-austausch mit Atomen
quantenhafte Emission von LichtLinienspektrenWasserstoff-Spektrum,
Ölfleckversuch
Thomson’sches Atommodell,Rutherford’sches Atommodell,
Balmer-Serie
Atome S.254-255 Masse und Größe von Atomen Thomson’sches Atommodell Der Streuversuch von Rutherford
Der Franck-Hertz-Versuch S.256-257 Ionisation und Anregung von Atomen mit
Elektronen
Spektraluntersuchungen S.258-259 Emission und Absorption Energieniveaus im Atom
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Serien-Formel
22
11
nmRf y
Resonanzabsorption Franck-Hertz-Versuch
Beurteilen der Leistungsfähigkeit und Grenzendes Bohr’schen Atommodells
Energie auf Bohr’schen Bahnen
220
2
41
8 nh
emE e
n
Notwendigkeit des Übergangs zumquantenmechanischen Atommodell
Einblick gewinnen in Grundannahmen desquantenphysikalischen Atommodells
Elektronen im Potentialtopf
Energie im Potentialtopf Coulomb-Potential Orbitale
Anwenden der Kenntnisse auf Lumineszenzvorgänge
Fluoreszenz Phosphoreszenz
Kennen des Prinzips der Entstehung, derEigenschaften und der Nutzung der Laserstrahlung
mit Neon und Quecksilber
Bohr’sche Postulate
Energietermschema
natürliche Breite der Spektrallinien
Methodenbewusstsein: Arbeit mit Modellen
Hauptquantenzahl n
2
2
2
8n
am
hE
e
n
Nachweis von UV-Licht, Sicherheitsmerkmalevon Banknoten, nachleuchtende WarnschilderChemo- und Elektrolumineszenz, Lumineszenzenim Tierreich
optische Speichermedien
Untersuchung von Wasserstoff S.260
Das WasserstoffspektrumExkurs: Leistungen und Grenzen des Bohr‘schenAtommodells S.261
Das Modell des Potenzialtopfs S.262-263 Elektronen in Atomen Potenzialtopf Eigenschaften gebundener Elektronen Dreidimensionaler Potenzialtopf Elektronenorbitale
Schrödingergleichung und WasserstoffatomS.264-265
Verbessertes Wasserstoff-AtommodellMethoden: Schrödingergleichung undModellbildung S.265
Orbitale und QuantenzahlenExkurs: Atome mit mehreren Elektronen S.266Exkurs: Ordnung im Periodensystem S.267
Farbstoffe S.271 Absorption und Emmission von Licht
Laser S.272
Eigenschaften des Laserlichtes
Das LaserprinzipExkurs: Laser in Umwelt und Technik S.273
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 6: Eigenschaften der Atomkerne 17 Ustd. Kapitel: KernphysikBeurteilen der Radioaktivität als Erscheinung derNatur
Nachweis und Eigenschaften, Strahlungsarten
, ,
Geiger-Müller-ZählrohrNebelkammer
Quellen natürlicher Radioaktivität, Nulleffekt
Anwenden der Kenntnisse zu Eigenschaften vonAtomkernen auf Kernumwandlungen
Vergleich von Kern- und Atomradius, Kernund Atommasse Kernmodelle Deuten der Instabilität von Kernen A, Z, N von Isotopen in der Nuklidkarte Kernumwandlungsgleichungen
Alpha-ZerfallBeta-Zerfall, Neutrino
Übertragen energetischer Betrachtungen aufKernprozesse
Massedefekt und Bindungsenergie 2cmE B
Bindungsenergie pro Nukleon in Abhängigkeit vonder Massenzahl
Anwenden der Kenntnisse bei der Nutzungradioaktiver Strahlung
Altersbestimmung von Gesteinen undarchäologischen Befunden
Zerfallsgesetz, Halbwertszeit teNtN 0
Aktivitätdt
dNA
Wechselwirkung von Strahlung und Materie
Henri Becquerel und Marie Curie
ionisierende Wirkung, Durchdringungsfähigkeit,Ablenkung in elektrischen und magnetischenFeldern
SzintillationszählerBlasenkammer
Höhenstrahlung, Bodenstrahlung, Eigenstrahlung
Nutzung des Tröpfchenmodells Lk 11, LB 9ausgewählte Zerfallsreihen; Tunneleffekt
Kernspaltung, Kernfusion, künstliche Isotope
C-14-Methode, Uran-Blei-Methode
N als Erwartungswert, statistisches Gesetz
Alpha-Peek, Ionisation
Atomkerne S.286 Eigenschaften des Atomkerns
Nachweis der Radioaktivität S.287-290 Radioaktive Strahlung Ionisationskammer Das Geiger-Müller-Zählrohr Nebelkammer Halbleiter-Detektoren und Szintilationszähler Zählstatistik
Exkurs: Biologische Folgen ionisierender StrahlungS.290
Eigenschaften der Strahlung eines radioaktivenPräparates S.291-292
Unterscheidung verschiedener Strahlungsarten Eigenschaften von -Strahlung
Eigenschaften von -Strahlung
Eigenschaften von -Strahlung
Wechselwirkung der -Strahlung mit MaterieS.293-294
Schwächung von -Strahlung
Die Energie der -StrahlungMethoden: Theorie führt zu Gesetzen S.294Exkurs: Dosimetrische Größen S.295
Die Struktur der Atomkerne S.296-298 Eingesperrte Nukleonen
Der Energiesatz beim -Zerfall
-Strahlung durch TunneleffektExkurs: Die Entdeckung des Neutrons S.298
Radioaktiver Zerfall S.299-300 Zerfallsgesetz und Radioaktivität Aktivität Natürlicher Kernzerfall
Exkurs: Altersbestimmung mit radioaktiven StoffenS.301
Energie aus dem Atomkern S.302-303
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
AbklingverhaltenAbsorptionsvorgänge
Strahlenschutz, Äquivalentdosis qm
EDq
Sich positionieren zu Chancen und Risiken derNutzung der Radioaktivität
Einblick gewinnen in Eigenschaften vonElementarteilchen
Sich positionieren zu Aufwand und Nutzen fürdas Erreichen wissenschaftlicher Fortschritte
Kernspaltung und Kernfusion Forschung zur Wechselwirkung zwischen
Elementarteilchen
Qualitätsfaktor q
zivile und militärische Anwendungen
Quark-Modell
Reflexions- und DiskursfähigkeitWerteorientierung
Ausblick auf den Stand der Wissenschaft zu denGrundkräften der Natur
Massendefekt und Bindungsenergie Kernspaltung und Kettenreaktion
Exkurs: Leichtwasser-Kernreaktoren 304Exkurs: Wissenschaft und Gesellschaft 305
Die Sonne S.306-307 Energie der Sonne Künstliche Kernfusion
Elementarteilchen S. 308-310 Ergebnisse der Atom- und Kernphysik Materie und Antimaterie Austauschteilchen Teilchenvielfalt Teilchenreaktionen, Teilchenfamilien Das Standardmodell Ausblick
Methoden: Zerfallsreihen in der ModellbildungS.313
Lernbereich 7: Thermodynamik 20 Ustd. Kapitel: ThermodynamikKennen des allgemeinen Gasgesetzes
Zustandsgleichung für das ideale Gas
.konstT
Vp
isochore, isobare und isothermeZustandsänderung
TRnVp 0
Anwenden der Kenntnisse der kinetischenGastheorie auf makrophysikalisch beobachtbareErscheinungen
Grundannahmen des Modells „ideales Gas“
Grundaussagen der kinetischen Gastheorie
kinetisch-statistische Deutung der Größe Druck
Normzustand eines Gases
TVV 0
CH, Kl. 9, LB 2Avogadro’sche Zahl, spezifische Gaskonstante
TRmVp S
Grad der Übereinstimmung des Modells mitrealen Gasen
Teilchenmodell; qualitative DeutungNutzen von Simulationsprogrammen
Das thermische Verhalten von Gasen S.320-321 Zustandsgrößen und Gasgesetze Absolute Temperatur Die universelle Gasgleichung
Druck und Temperatur im Teilchenmodell S.322-323
Die Brown’sche Molekularbewegung Temperatur und Teilchenbewegung
Methoden: Berechnung des Gasdrucks imTeilchenmodell S.323
Innere Energie S.324 Die spezifische Wärmekapazität Schmelzen und Verdampfen Molare Wärmekapazitäten
Entropie S.326-328 Die Richtung von Vorgängen Entropie und Wahrscheinlichkeit
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Gleichverteilung der Teilchen eines idealen Gases
Energieverteilung der Teilchen im idealen Gas
Herleitung der Grundgleichung der kinetischen Gastheorie
2
3
1;
3
2vmNVpENVp Tkin
Zusammenhang: Teilchengeschwindigkeit und Gasdruck
mittlere kinetische Energie der Teilcheneinatomiger Gase und Temperatur
TkE kin 2
3; Boltzmann-Konstante k
Diffusion
Anwenden des ersten Hauptsatzes derThermodynamik
erster Hauptsatz WQU
Volumenarbeit 2
1
V
V
dVVpW
Wärme TcmQ
pc und Vc
innere Energie
Stirling’scher Kreisprozess
p(V)-Diagramm
Wirkungsgrad von Kreisprozessen
statistischer Charakter des Teilchenverhaltens
2
3
1vp
Versuch von SternCrookes’sches RadiometerOsmose, Brown’sche Bewegung
spezielle Zustandsänderungen
MA, Gk 12, LB 1 MA, Lk 12, LB 1Ausblick: Flüssigkeiten und Festkörper
TcmU V
Berechnung
reale Wirkungsgrade
Zustände Entropie und Wahrscheinlichkeit
Methoden: Berechnung der Arbeit bei isothermerExpansion S.328
Kühlschrank und Wärmepumpe S.329Die Umsetzung von Energie durch Motoren S.330-331
Der Stirlingmotor
Erster und zweiter Hauptsatz der ThermodynamikS.332-333
Die Theorie zeigt Grenzen auf Thermodynamischer Wirkungsgrad
Methoden: Wirkungsgrad des idealen Heißluft-motors S.333
Energieversorgung S.334-335Strahlungsgesetze S.336-339Methoden: Linearisierung – ein Verfahren zumAufdecken funktionaler Zusammenhänge S.337Nutzung der Sonnenenergie S.340Exkurs: Thermische Nutzung der SonnenenergieS.341Exkurs: Elektrische Energie aus der Sonne S.341Methoden: Das Abkühlen von Kaffee S.342
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
maximaler Wirkungsgrad einer
Wärmekraftmaschine1
21T
T
Betrachtung eines technischen Kreisprozesses imp(V)-Diagramm
Kennen des zweiten Hauptsatzes derThermodynamik
reversible und irreversible Prozesse
Sich positionieren zur Verwendung und Bedeutungvon Wärmekraftmaschinen und zur gegenwärtigenEnergienutzung
Carnot’scher und Stirling’scher Kreisprozess
idealisierte und reale KreisprozesseWärmepumpe, Otto-Motor, Diesel-Motor
historische Bedeutung der Dampfmaschine,Trends in der Entwicklung vonVerbrennungsmotoren GE, Lk 11, LB 2
Lernbereich 8: Deterministisches Chaos 5 Ustd. Kapitel: SchwingungenEinblick gewinnen in das Verhalten nichtlinearerSysteme
lineare und nichtlineare Systeme deterministisches Chaos
nichtlineare Rückkopplung
Chaos und Ordnung
Übergang ins ChaosAttraktoren
eingeschränkte Vorhersagbarkeit
Sensitivität bezüglich der AnfangsbedingungenMöglichkeit von KurzzeitvorhersagenErkennen der Chaosfähigkeit
Kausalitätsprinzip, Determinismus unddeterministisches Chaosmechanische und elektromagnetische Systeme
Einsatz GTR oder ComputerSimulation zur Reflexion am Billardtisch mitkreisförmigem Hinderniserzwungene Schwingung in nichtlinearen Systemen:Schwingkreis mit nichtlinearen Bauelementen,Drehpendel mit Unwuchtlogistische Gleichung und Verhulst-DynamikZeitreihenanalyse und HerzrhythmusRäuber-Beute-ModelleBifurkationsdiagramm
Wettervorhersage; Nichtlinearität bei Doppelpendelund getriebenem EinfachpendelMagnetpendel
Schwingungen S.76-80 Nicht-harmonische Schwingungen
Eingeschränkte Vorhersagbarkeit S.89-92 Kausalität und Chaos Der Weg ins Chaos Schwingungen und Chaos Ordnung im Chaos
Exkurs: Der Lorenzattraktor S.92Methoden: Anharmonische Schwingungen S.93Exkurs: Der chaotische Schwingkreis S.161
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Wahlpflicht 1: Optische Phänomene 10 Ustd.Kennen von optischen Phänomenen der Atmosphäre
Regenbogen
Halos, Höfe und Glorien
Abend- und Morgenrot
Anwenden der Eigenschaften der Lichtausbreitungauf Täuschungen
Spiegelung und Brechung
Beugung
geometrisch optische Täuschungen
Einblick gewinnen in Probleme der optischenWahrnehmung der Umwelt sowie in dieHauptursachen für Täuschungen
Veranschaulichung der Entstehung mitComputerprogramm
Entstehung
Rayleigh-Streuung
Anknüpfen an Strahlenoptik und WellenoptikEigenschaften der SpiegelbilderFata Morgana, Tiefentäuschung im Wasser
Lupeneffekt an kleiner Lochblende
Darstellungen von Täuschungen nach Escher,Ponzo, Zöllner, Müller-Lyer, Poggendorff,Delboeuf u. a.; Anamorphosen, Ames-Raum
Recherche und eigene Erfahrungen beiTäuschungenDarstellung von 3-D-Bildern z. B. durchFarbkontraste, Pulfrich-Effekt, Perspektive
Wiederholung und Material:Strahlenoptik aus der MittelstufeKapitel Wellenmodell des LichtesInsbesondere:Streuung S.210-21
Wahlpflicht 2: Anwendungen der Physik 10 Ustd.Übertragen der Kenntnisse über Wellen aufAnwendungen in Technik und Medizin
Wellenlänge von Schallwellen, Doppler-Effekt fürSchallwellen
Sichtbarmachen von Gewebe durch Ultraschall
LaufzeitunterschiedeFrequenzverschiebung
Erzeugung und Eigenschaften der Röntgen-strahlenUntersuchung von SchweißnähtenComputertomographie
Erkunden und Vertiefen der Phänomene alsGrundlage für das Übertragen auf Anwendungen
Darstellung der Informationen durchrechnergestützte AuswertungImpuls-Echo-VerfahrenDopplereffekt-Verfahren
Material: Kapitel Wellen, Wellenmodell des LichtesInsbesondere:
Harmonische Wellen S.172-174Methoden: Die Wellengleichung S.174
Der Dopplereffekt S.175Ultraschall S.182-183
Eigenschaften von Ultraschall Interferenz bei Ultraschall
Elektromagnetische Wellen S.184-185Die Entstehung elektromagnetischer WellenS.186-188Exkurs: Wellen im Alltag S.188-189
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe
Einblick gewinnen in weitere Verfahren selbstständiger WissenserwerbVorträge mit BildschirmpräsentationOrtung und Entfernungsmessung, Radar undSatellitennavigation; Prüfung und Bearbeitungvon Werkstoffen durch Ultraschall; Röntgen-diagnostik, radiologische Diagnoseverfahren in dernuklearmedizinischen Diagnostik
Exkurs: Informationsübertragung mitelektromagnetischen Wellen S.190-192
Röntgenstrahlung S.216-217Charakteristisches Röntgenspektrum S.268-269Exkurs: Röntgen in der Medizin S.270
Wahlpflicht 3: Stochastik in der Physik 10 Ustd.Einblick gewinnen in den Zusammenhang zwischenDeterminismus und Stochastik naturwissen-schaftlicher Erkenntnisse
Kennen des stochastischen Charaktersphysikalischer Erscheinungen
Kerne und Teilchen Radioaktiver Zerfall als spontaner stochastischer
Prozess tN
Nw
stochastischer Charakter des -Zerfalls, Erklärungmit dem Tunneleffekt
Absorption von -Strahlung
stochastische Strahlenwirkungen undstochastisches Strahlenrisiko
Thermodynamik
zweiter Hauptsatz
N
V
Vw
1
Zusammenhang zwischen Irreversibilität undWahrscheinlichkeit
Entropie S
Zerfall und Entstehung von Strukturen
Kosmos und Mikrokosmos
an ausgewählten Beispielen
w ... Wahrscheinlichkeit des Zerfalls von einemKern im Zeitintervall
Wahrscheinlichkeitswelle, Quantenphänomen
w ... Wahrscheinlichkeit alle Teilchen in V1
anzutreffenSimulationen, Verteilungen
Prinzip von Boltzmann
Entropiezunahme im abgeschlossenen SystemEnergieentwertung
Entropieabnahme in offenen SystemenFließgleichgewicht
Material: Kapitel Kernphysik, KapitelThermodynamikInsbesondere:
Nachweis der Radioaktivität S.287-290 Zählstatistik
Wechselwirkung der -Strahlung mit MaterieS.293-294
Schwächung von -Strahlung
Die Energie der -Strahlung
Die Struktur der Atomkerne S.296-298
-Strahlung durch Tunneleffekt
Radioaktiver Zerfall S.299-300 Zerfallsgesetz und Radioaktivität Aktivität Natürlicher Kernzerfall
Exkurs: Altersbestimmung mit radioaktiven StoffenS.301
Entropie S.326-328 Die Richtung von Vorgängen Entropie und Wahrscheinlichkeit Zustände Entropie und Wahrscheinlichkeit