Konstruktion von Physik-

Klausuraufgaben Grundlage Inhaltliche Aspekte

Vorgaben und Lehrplan Fachliche Hinweise (neu!) Übung dazu

Formulierungsaspekte (mit Übung) Operatoren Übung dazu

Copyright G. Heinrichs 2006, geändert von Ihlefeld / Bastgen

Grundlage

Vorgabenpapier liefert abiturspezifische Hinweise

Mehrere Sachbereiche Maximal zwei voneinander unabhängige

Themen …

Hinweise, die für alle Klausuren relevant sind

Relevanz der Hinweise Inhaltliche Aspekte

Auf der Grundlage der in den Vorgaben, im Lehrplan und in den eingeführten Unterrichtsbüchern vorhandenen Aufgaben und Experimenten sollen die zu erstellenden Prüfungsaufgaben…

FormulierungsaspekteAus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor. Im Interesse der Eindeutigkeit orientiert sich die Formulierung der Arbeitsaufträge an den in Kapitel 3.3 der EPA Physik vorgesehenen Operatoren.

Zusammenstellung aller obligatorischen Gegenstände

(gemäß Lehrplan) der inhaltlichen Schwerpunkte

(gemäß Vorgaben zum Abitur 2007) Farbcodierung:

im LP nicht als obligatorisch ausgewiesen nicht als inhaltlicher Schwerpunkt

ausgewiesen

Ladungen und Felder elektrisches Feld, elektrische Feldstärke

Feldkraft auf Ladungsträger im homogenen Feld, radialsymmetr. Feld (nur Leistungskurs),

Coulomb’sches Gesetz potenzielle Energie im elektr. Feld,

Spannung, Kapazität  magnetisches Feld, magnetische Feldgröße B Lorentzkraft

Stromwaage Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen

und magnetischen Feldern

Braunsche Röhre, Fadenstrahlrohr, Wien-Filter, Hall-Effekt (nur Leistungskurs)

Elektromagnetismus Elektromagnetische Induktion,

Induktionsgesetz Drehung einer Leiterschleife im homog. Magnetfeld

Selbstinduktion, Induktivität verzögerter Einschaltvorgang bei Parallelschaltung

von L und R, Ein- und Ausschaltvorgänge bei Spulen

Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Elektromagnetischer Schwingkreis,

Grundphänomene, Analogie zum mechanischen Oszillator

RCL-Schwingkreis 1Hz, Federpendel elektromagnetische Wellen

Ausbreitung, Hertzscher Dipol Interferenz

Mikrowelleninterferenz, Wellenwanne, Lichtbeugung am Spalt, Doppelspalt und Gitter, Wellenlängenmessung

Ausbreitung von Licht

Relativitätstheorie (nur LK)

Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und deren Konsequenzen

Michelson Experiment relativistischer Impuls Äquivalenz von Masse und Energie, relativistische Kinematik

Thermodynamik (nur LK)

Thermodynamische Maschinen (Stirling-Motor, Stirling-Kreisprozess, Wärmepumpe)

1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik Entropie dissipative Strukturen

Atom- und Kernphysik Linienspektren und Energiequantelung des

Atoms, Atommodelle Beobachtung von Spektrallinien am Gitter, Franck-

Hertz-Versuch Ionisierende Strahlung,

Strahlungsarten, Nachweismethoden Röntgenspektroskopie

Radioaktiver Zerfall Halbwertszeitmessung, Reichweite und Absorption

von Gammastrahlung Kernspaltung und Kernfusion

Kernbausteine, Bindungsenergie, Kettenreaktion

Quanteneffekte Lichtelektrischer Effekt und Lichtquantenhypothese

h-Bestimmung mit Photozelle und Gegenfeldmethode Linienspektren und Energiequantelung des Atoms de Broglie-Theorie des Elektrons,

Welleneigenschaften von Teilchen, Elektronenbeugung an polykristalliner Materie

Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe in der Quantenphysik

Doppelspaltversuch mit Elektronen und Licht reduzierter Intensität

Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation

Inhaltlich geeignet oder nicht?

Das ist hier die Frage!

Gegeben: 3 Klausuraufgaben

Aufgabe: Ankreuzen, ob Teilaufgabe geeignet, nicht geeignet oder bedingt geeignet ist (ggf. Erläuterung oder Begründung dazu)

Ziel: Welche Relevanz haben die Schwerpunkte des eigenen

Unterrichts für das Abitur?

Zeit/Form: 30 min/Partnerarbeit

Fachliche Hinweise Es gelten die veröffentlichten Vorgaben

(Stand Februar 2005). Die unter www.learnline.nrw.de ins Netz

gestellten Beispielaufgaben verdeutlichen den Zusammenhang der Obligatorik des Fachs mit diesen Vorgaben.

Die folgenden Hinweise sollen der weiteren Klärung und Präzisierung dienen:

Math. Kompetenzen „Grad der erwarteten mathematischen

Kompetenzen“: Kompetenzen aus dem Grundkurs

Mathematik Kenntnis der Punktnotation für Ableitungen von

physikalischen Größen nach der Zeit Umgang mit trigonometrischen Funktionen

Math. Kompetenzen Nur für den Leistungskurs:

Lösungen von Differentialgleichungen mit vorgegebenem Ansatz

ungedämpfte harmonische Schwingungen Ein- und Ausschaltvorgänge radioaktiver Zerfall

Hilfsmittel zulässige Formelsammlungen

nur im Handel erhältliche nur im Kurs genutzt keine selbst erstellten oder ergänzten

zulässige Taschenrechner im Kurs genutzte Rechner auch grafikfähige TR auch CAS

Inhaltliche Schwerpunkte Die in den Vorgaben in Klammern

angegebenen Experimente sind geeignete Beispiele für die Erarbeitung der Inhalte im Unterricht.

Ihre Durchführung ist nicht obligatorisch.

Die inhaltlichen Schwerpunkte lassen sich wie folgt konkretisieren:

Fachliche Hinweise Elektromagnetismus/

Induktionsgesetz: Änderung der Flussdichte B und der Fläche

A Elektromagnetische Schwingungen

und Wellen: Kenntnis der Thomsonschen

Schwingungsformel, Analogie zum mechanischen Oszillator

auch bezüglich der Energiebilanzen

Fachliche Hinweise Relativitätstheorie (nur Leistungskurs):

Lorenzkontraktion, Zeitdilatation und der relativistische Energiesatz E0

2 = E2 + p2c2 ; keine Lorenztransformation keine Minkowskidiagramme

Atom- und Kernphysik / Atommodelle: Bohrsches Atommodell, Potentialtopfmodell (nur Leistungskurs)

Klausuraufgaben: Formulierung

Aufgabe 1 (alt!)Bringt man NaCl in eine nicht leuchtende Bunsenflamme, so geht von der Flamme gelbes Licht der Wellenlänge = 589 nm aus. Wie kommt diese Lichtemission zustande?

Aufgabe 1 (neu!)Bringt man NaCl in eine nicht leuchtende Flamme eines Bunsenbrenners, so geht von der Flamme gelbes Licht der Wellenlänge λ = 589 nm aus. Erläutern Sie mit Hilfe des Bohrschen Atommodells das Zustandekommen dieser Lichtemission.

Aufgabe 2 (alt!)Der Abbildung entsprechend wird ein weißer Schirm durch eine Natriumdampflampe und eine Glühlampe gleicher Lichtleistung ausgeleuchtet. An der Stelle, wo sich die Lichtkegel der Lampen kreuzen, wird die Bunsenflamme aus Aufgabe 1) in den Strahlengang beider Lampen gebracht. Dort, wo das Licht der Na-Lampe auftrifft, entsteht ein dunkler Schatten. Dort, wo das Glühlampenlicht auftrifft, entsteht kein Schatten.Erklären Sie diese Beobachtungen ausführlich, und betrachten Sie die Photonen der verschiedenen Lichtquellen einzeln.

Klausuraufgaben: Formulierung

Aufgabe 2 (neu!)Eine Natriumdampflampe und eine Glühlampe senden Licht aus, das sich im Bereich der Bunsenbrennerflamme kreuzt und auf einem Schirm zwei getrennte Bereiche etwa gleicher Helligkeit ausleuchtet. Bringt man nun Natriumchlorid (NaCl) in die Flamme, so sieht man in dem von der Natriumdampflampe beleuchteten Bereich einen dunklen Schatten. In dem Schirmbereich, der von der Glühlampe angeleuchtet wird, erkennt man keine Veränderungen. 2.1. Zeichnen Sie die Versuchsanordnung von oben gesehen.2.2. Analysieren Sie die Wirkung des Lichts der Natriumdampflampe

auf die Natriumatome in der Flamme.2.3. Erklären Sie nun, warum in nur einem der beiden Lichtkegel

ein dunkler Bereich sichtbar ist.2.4. Berechnen Sie die Photonenenergie des Natriumlichts in eV.

Operatoren (Auswahl)

ermittelneinen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis

formulieren

herleitenaus Größengleichungen durch mathematische Operationen

eine physikalische Größe freistellen

interpretieren/deuten

kausale Zusammenhänge in Hinblick auf Erklärungsmöglichkeiten

untersuchen und abwägend herausstellen

nennen/ angeben

Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten ohne Erläuterungen

aufzählen

skizzierenSachverhalte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche

reduziert übersichtlich darstellen

Aufgabe zu Operatoren

• formulieren Sie die Aufgaben mithilfe der Operatoren;

• orientieren Sie sich an den beigefügten Lösungen.

1. Photoeffekt (GK)

oder alternativ :

2. Heißluftmaschine und Wechselstrom (LK)

Zeit/Form: 45 min/Gruppenarbeit (max. 3 Pers./Gruppe)

Vorbereitungen schulinterne Curricula

überprüfen/verändern Methodenlernen, Beachtung der

Operatoren (EPA) Schülerinnen und Schüler informieren

und vorbereiten Klausuren der relevanten Typen und

Umgang mit der Formelsammlung üben Orientierung an den Formaten der

Beispielprüfungsaufgaben