PhysikGrundkurs

Physik als Naturwissenschaft und Modelle

Grundlegende, jahrgangsübergreifend integrativ vermittelte Kompetenzen: das Verhältnis der Physik zu anderen Naturwissenschaften, der Modellbegriff und physikalische Größen. Der Rahmenplan behandelt dies nicht als eigenen Stundenblock, sondern eingebettet in die anderen Themenbereiche.

• ·Physik als Naturwissenschaft: Verhältnis zu anderen (Natur-)Wissenschaften, Verhältnis der Physik zur Technik, Teilgebiete der klassischen und nichtklassischen Physik
• ·Modelle in der Physik: Modelle als gedachte Vereinfachung der Realität, Grenzen und Potenzen eines Modells, Fundamentalmodelle (Teilchen- und Atommodelle, Lichtmodelle, Modelle der Stromleitung, Modell Massenpunkt)
• ·Physikalische Größen: Größen als Produkt von Maßzahl und Maßeinheit, SI-Einheitensystem (Grundeinheiten, abgeleitete Einheiten, Einheitenpräfixe)

System – Erhaltungssätze

Energie- und Impulserhaltung in mechanischen Systemen.

• ·Energieformen der Mechanik: potenzielle Energie (Lageenergie, Spannenergie), kinetische Energie, Energiebilanzen, Energieerhaltungssatz
• ·Impuls und Impulserhaltungssatz: Impuls als physikalische Größe, vektorieller Charakter, Impulserhaltungssatz, Rückstoßexperimente

Elektrische und magnetische Felder

Ladung, elektrisches und magnetisches Feld, der Kondensator als Energiespeicher, Induktion sowie die Bewegung geladener Teilchen in Feldern.

• ·Elektrische Felder: Ladung und Stromstärke als physikalische Größen, Coulomb'sches Gesetz, Feldbegriff und Feldlinienmodell (homogenes Feld, Radialfeld, Dipolfeld), Superposition elektrischer Felder
• ·Kondensator: Aufbau als Ladungsspeicher, Kapazität, Kondensator als Energiespeicher, elektrisches Feld im Plattenkondensator, Auf- und Entladevorgang
• ·Magnetische Felder und Induktion: Lorentzkraft, magnetische Flussdichte, Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule, Induktionsgesetz und Lenz'sche Regel
• ·Bewegung geladener Teilchen in Feldern: Bewegung im homogenen elektrischen Längs- und Querfeld (Elektronenstrahlröhre), Kreisbewegung im Magnetfeld, Bestimmung der spezifischen Ladung im Fadenstrahlrohr

Schwingungen und Wellen

Mechanische und elektromagnetische Schwingungen und Wellen, Interferenzphänomene und das elektromagnetische Spektrum.

• ·Mechanische und elektromagnetische Schwingungen: Kenngrößen (Amplitude, Periodendauer, Frequenz), harmonische Schwingungen (Federschwinger), elektromagnetischer Schwingkreis, Energieumwandlungen
• ·Mechanische und elektromagnetische Wellen: Kenngrößen (Wellenlänge, Ausbreitungsgeschwindigkeit), longitudinale und transversale Wellen, lineare Polarisation, elektromagnetisches Spektrum
• ·Phänomene bei der Ausbreitung von Wellen: Reflexion, Brechung und Beugung, stehende Wellen, Interferenz am Doppelspalt und Gitter

Quantenphysik und Materie

Der lichtelektrische Effekt, Welle-Teilchen-Dualismus, Grundvorstellungen der Quantentheorie sowie historische und moderne Atommodelle.

• ·Quantenobjekte: äußerer lichtelektrischer Effekt und Planck'sches Wirkungsquantum, Grundvorstellungen der Quantentheorie (stochastische Vorhersagbarkeit, Interferenz und Superposition), Elektronen und Photonen als Quantenobjekte (Welle-Teilchen-Dualismus)
• ·Atomvorstellungen: historische Entwicklung der Atommodelle, quantenphysikalischer Charakter des Elektrons im Atom (diskrete Energieniveaus, Orbitale), Energiestufenmodell, Wechselwirkung von Atomen mit Photonen (Emission und Absorption von Linienspektren)