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Leistungskurs Impulse Physik Oberstufe Sachsen

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Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 1: Erhaltungssätze und ihre Anwendungen 20 Ustd.
Einblick gewinnen in die Entwicklung der Mechanik
historischer Überblick, der die Bedeutung der
zum grundlegenden Teilgebiet der gesamten
Mechanik als „vorstellbare Physik“ und damit als
Physik
Grundlage für Modellvorstellungen hervorhebt
erste Theorien der Bewegungslehre
- klassische Mechanik
Leistungen und Grenzen
Kapitel: Erhaltungssätze
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
Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf
Bewegungsvorgänge
- Existenzformen mechanischer Energie
- abgeschlossene Systeme
- Energieumwandlungen
potentielle Energie der Lage, Spannenergie, Bewegungsenergie der Translation und der Rotation
innere Energie
qualitative Energiebilanzen
Kennen der physikalischen Größe mechanische
Arbeit
- W  E
- W  F  s  cos 
- grafische Ermittlung
Arbeit als die mit Kraft über die Systemgrenze
übertragene Energie
Übertragen der Kenntnisse auf die Quantifizierung
der Existenzformen der mechanischen Energie
m 2
- Herleitung der Gleichungen: E kin 
v
2
1
E pot  m  g  h ; E sp  D  s 2
2
Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf
mechanische Systeme
Kennen der physikalischen Erscheinung Reibung
- Energieentwertung durch Reibung
- Reibungsarbeit W R  F R  s
FR
FN
1
  cW    A  v 2
2
- Reibungszahlen  
- Luftreibung F R ;Luft
Kennen des Begriffs Wirkungsgrad eines
mechanischen Systems
- mechanische Leistung als Geschwindigkeit der
E
Energieübertragung P 
;P  F v
t
Energieübertragung S. 48-50
- Energieübertragung
- Diagramme zur Energieübertragung
- Kraft und Weg haben verschiedene
Richtungen
Methodenbewusstsein
Zunahme der inneren Energie des Systems
horizontale und geneigte Ebene
Wdh. Folgerungen aus der Grundgleichung der
Mechanik S. 28-29, S.32-33
Haft- und Gleitreibung
Sicherheit im Straßenverkehr
Werteorientierung
Fahrphysik: Höchstgeschwindigkeit radgetriebener
Fahrzeuge
Energieübertragung S. 51-52
- Die Leistung
- Der Wirkungsgrad
- Physik Und Sport
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
- 
Pnutz
Paufg
Impulse Physik Oberstufe
Größenordnungen bei praktischen Sachverhalten
Anwenden des Impulserhaltungssatzes auf
eindimensionale Probleme
- p  m v
- zentrale unelastische und zentrale elastische
Stöße
- Kraftstoß p  F  t
Zweikörperprobleme
Vorzeichen
Problemlösen durch komplexes Anwenden von
Energie- und Impulserhaltungssatz
Verkehrsphysik, Sport, ballistisches Pendel
Massepunkte auf gleicher Wirkungslinie
Lernbereich 2: Kinematik geradliniger Bewegungen 12 Ustd.
Anwenden der experimentellen Verfahren zur
verschiedene Messverfahren: z. B. Stoppuhr,
kinematischen Untersuchung vielfältiger
Lichtschranke, Ultraschallsonde
Bewegungen
- rechnergestütztes Erfassen und Auswerten von
Messwerten
Klassifikation durch Interpretation von Messreihen
grafische Deutung von Durchschnittsund
Momentangeschwindigkeit
gleichförmige, gleichmäßig- und ungleichmäßig
beschleunigte Bewegung
Differenzen- und Differenzialquotient
 MA, Gk 11, LB 1
 MA, Lk 11, LB 1
- gleichförmige Bewegung s t   v  t  s 0
Kapitel: Beschreiben von Bewegungen
Beobachten von Bewegungen S.8-9
- Spuren der Bewegung
- Auf den Standpunkt kommt es an
- Ereignisse in Raum und Zeit
Geradlinige Bewegungen mit konstanter
Geschwindigkeit S.10-11
- Darstellungen im Zeit-Ort-Diagramm
- Die Geschwindigkeit
- Diagramm und Formel
Methoden: Wie genau dürfen, wie genau müssen
Messergebnisse sein? S.13
v 
Übertragen der Kenntnisse auf verschiedene
Bewegungsarten
Impuls S. 53-55
- Wechselwirkung bei Stößen
- Impulserhaltung
- Antrieb durch Rückstoß
- Elastische Stöße
- Impuls und Kraft
Exkurs: Der Weg zum Impulserhaltungssatz 56
Methoden: Raketenflug * 59
 Methodenbewusstsein
Gewinnen der v(t)-und a(t)-Diagramme;
ds
dv
,a 
und die Umkehrung
dt
dt
durch grafische bzw. rechnergestützte
numerische Integration
Exkurs: Der Weg zum Energieerhaltungssatz S. 52
Einsatz GTR oder Computer
realitätsnahe Überholvorgänge; Treffpunkte bzw.
Trefforte (aufeinander zu bzw. zeitversetzt vom
gleichen Ort oder von verschiedenen Orten aus
mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bzw.
Bewegungsarten)
Geradlinige Bewegungen mit veränderlicher
Geschwindigkeit 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.12
Methoden: Bremswege S.17
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
- gleichmäßig beschleunigte Bewegung
a
v t   a  t  v 0 ; s t    t 2  v 0  t  s 0
2
- ungleichmäßig beschleunigte Bewegung
- verschiedene Lösungsstrategien
Impulse Physik Oberstufe
Methoden: Was man aus Diagrammen ablesen
kann S.18
Raketenstart; Fallbewegungen in Luft
Nutzung von Gleichungen unter Kenntnis derer
Gültigkeitsbedingungen
Nutzung von grafischen Darstellungen
systematisches Probieren
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 Vektoren
S.20
Methoden: Beschleunigungsvorgänge im Alltag –
Anfahren mit dem Fahrrad S.21
Lernbereich 3: Newton’sche Gesetze und deren Anwendungen 6 Ustd.
Anwenden der drei Newton’schen Gesetze auf
Zusammenhang zwischen gesellschaftlicher und
vielfältige Beispiele aus dem Alltag
wissenschaftlicher Entwicklung
Beitrag Newtons zur Entstehung eines modernen
astronomischen Weltbildes
- Beschreiben der Wechselwirkungen zwischen
Kraft als vektorielle Größe
einem mechanischen System und seiner
Umgebung durch Kräfte
- Trägheitsgesetz
Beschleunigungssensoren, Airbagsensoren
- Grundgesetz der Mechanik

n 
 dp
Fi  m  a 
dt
i 1


- Wechselwirkungsgesetz F A  F B



ortsabhängige Gewichtskraft; F  m  g
grafische Deutung im p(t )-Diagramm
 MA, Gk 11, LB 2
System und Umgebung; Unterscheidung
zwischen Gleichgewichts- und
Wechselwirkungskräften
Kapitel: Ursache von Bewegungen
Trägheit S.26
- Trägheit und Masse
Kraft bewirkt Beschleunigung S.27
- Kraft, Masse, Beschleunigung
Folgerung aus der Grundgleichung der Mechanik
S.28
Exkurs: Die Axiome von Newton S.30
Exkurs: Eine Knautschzone hilft Leben
retten S.31
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 4: Modellbildung und Simulation 8 Ustd.
Kennen der Möglichkeit der Bildung von Modellen
geradlinige Bewegungen
zur numerischen Beschreibung und zur Vorhersage
Kugel fällt in Luft
des Verhaltens dynamischer Systeme
Methodenbewusstsein
Kapitel: Ursache von Bewegungen
Methoden: Einführung in die computergestützte
Modellbildung S.29
Methoden: Simulation der Fallbewegung S.33
- Modellbildung
Nutzung von
- programmierbarem Taschenrechner
- Arbeitsumgebung auf dem Computer –
Modellbildungssystem
- Tabellenkalkulation
physikalische Beschreibung von eindimensionalen
Bewegungen
Umsetzung in einen Algorithmus
grafische Auswertung
- Simulation
Zustandsgrößen, Änderungsraten, Einflussgrößen
Variation von Parametern
Vergleich mit eigenen Prognosen und dem
Realexperiment
System von Differenzen- und Funktionsgleichungen
Ziele der Simulation: Experimentieren auf der
Modellebene, Erklärung, Prognose, Entscheidung
Unterscheidung von zufälligen und
deterministischen sowie von diskreten und
kontinuierlichen Einflüssen
Grenzen
Lernbereich 5: Krummlinige Bewegungen 10 Ustd.
Anwenden des erworbenen Wissens auf die
Kurvenüberhöhungen, Loopingbahn
dynamische Betrachtung von krummlinigen
Bewegungen
2
m v 2

;v    r
- Radialkraft F r 
 m 2 r
T
r
- Kreisbewegung
Kennen der Möglichkeit, Wurfbewegungen
analytisch zu untersuchen
- Superposition
- Bewegungsgleichungen für a, v und s in
Parameterform
s x t   v 0  t  cos 
s y t   
1
 g  t 2  v 0  t  sin   s y ,0
2
Klassifizierung der Wurfarten
Zerlegung des Geschwindigkeitsvektors in
Komponenten
Nutzung des Parametermodus zur
Untersuchung
Kapitel: Ursache von Bewegungen
Die Fallbewegung S.32
Wurfbewegungen 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.36
Exkurs: Weitsprung als Wurfbewegung S.36
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
Übertragen der Kenntnisse auf die Untersuchung
vielfältiger Sachverhalte
Impulse Physik Oberstufe
Bahnkurven im Sport: Wurfsportarten,
Sprungsportarten
Simulation von Wurf- und Kreisbewegungen
Realbedingungen
Bahnkurven im Sport unter Beachtung des
Luftwiderstands (keine Superposition)
Lernbereich 6: Einblick in die Relativitätstheorie 10 Ustd.
Kennen der Postulate und grundlegender
Satellitennavigationssysteme
Aussagen der Speziellen Relativitätstheorie
-
klassisches Relativitätsprinzip
Michelson-Experiment
Relativitätsprinzip
Relativität der Gleichzeitigkeit
Zeitdilatation
Längenkontraktion
Relativität der Masse
Äquivalenz von Masse und Energie E  m  c 2
Einblick gewinnen in ausgewählte Aussagen der
Allgemeinen Relativitätstheorie
Begriff Inertialsystem; Galilei-Transformation
Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
Experimente mit bewegten Atomuhren
Myonenzerfall, Raumzeit
klassische Mechanik als Sonderfall der Speziellen
Relativitätstheorie
Gravitation und gekrümmte Raumzeit; Experimente
mit Atomuhren; schwarze Löcher im
Kosmos; Theorie des Urknalls
 RE/e, Lk 12, LB 2
Kapitel: Relativitätstheorie
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.
Kennen der elektrischen Ladung als wesentliche
Eigenschaft der Materie
- Eigenschaften ruhender Ladungen,
1
q Q
Coulomb’sches Gesetz F 

4  0 r 2
- elektrischer Strom als gerichtete Bewegung von
Kapitel: Elektrisches Feld
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
Ladungen, Stromstärke I 
dQ
dt
Kennen der Faraday´schen Nahwirkungstheorie
zur Beschreibung der Umgebung elektrischer
Ladungen
- Darstellung und Eigenschaften elektrischer Felder

F
- elektrische Feldstärke E 
Q
Einblick gewinnen in Energieumwandlungen im
homogenen elektrischen Feld
- Arbeit an geladenen Körpern im Feld
E el  W ;W  Q  E  s

Anwenden der Kenntnisse auf die Untersuchung
spezieller Felder
U
- homogenes Feld E 
d
- Radialfeld
Impulse Physik Oberstufe
Faradays Feldidee
Feldlinienbilder, Influenz, Polarisation
Faraday’scher Käfig; Gewitter
Die Änderung der potentiellen Energie des
Systems Körper-Feld ist nur von Anfangs- und
Endpunkt abhängig.
Plattenkondensator
-
Nachweis elektrischer Felder
Beschreibung elektrischer Felder
Die elektrische Feldstärke
Abschirmung elektrischer Felder
Die elektrische Feldkonstante
Das Coulomb’sche Gesetz
Energie und Spannung im elektrischen Feld
S.104-105
- Energie im elektrischen Feld
- Wegunabhängigkeit der Energiedifferenz
- Die Energie im radial-symmetrischen Feld
- Die elektrische Spannung
Exkurs: Die elektrische Spannung in Biologie und
Medizin S.106
Der Kondensator, ein Ladungsspeicher S.107108
- Die Kapazität eines Kondensators
- Isolatoren erhöhen die Kapazität
Der Kondensator im Stromkreis S.109
Kennen der Möglichkeit, durch Kondensatoren
Ladungen und Energie zu speichern
Q
U
- SE: Entladen eines Kondensators
verschiedene Bauformen
- Modellbildung und Simulation der
Kondensatorentladung
Vergleich von Realexperiment und Modell
- Kapazität C 
- Isolatoren im elektrischen Feld
- Kapazität des Plattenkondensators
A
C  0 r 
d
- Energiezufuhr während des Aufladevorgangs
1
Herleitung der Gleichung E el   C  U 2
2
rechnergestütztes Experimentieren
Dielektrikum  0 ; qualitative Diskussion
Methoden: Der Kondensator in der Modellbildung
S.110
Exkurs: Blitze und Gewitter S.111
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 8: Magnetisches Feld 10 Ustd.
Einblick gewinnen in die Entwicklung des
Wissens über Magnetismus und dessen Anwendung
- Eigenschaften der Permanentmagnete
Kapitel: Magnetisches Feld
Das magnetische Feld S.124-125
- Die Wechselwirkung zwischen Magneten
- Feldlinien beschreiben Magnetfelder
- Magnetfeld elektrischer Ströme
- Magnetismus in der Umgebung bewegter
Ladungen
Übertragen der Kenntnisse über physikalische
Felder auf die Beschreibung der Umgebung von
Permanentmagneten und stromdurchflossenen
Leitern
- magnetisches Feld
- Darstellung und Eigenschaften magnetischer
- Felder

F
- magnetische Flussdichte B ; B 
I 
- Flussdichte im Innenraum einer langen schlanken
N I
Spule B   0 

- Materie im Magnetfeld  r ;
magnetische Feldstärke; Hysterese
Erdmagnetfeld, Magnetisierung, Elementarmagnete,
Kräfte
gerader Leiter, Spule, Elektronenstrahl
Quantitative Beschreibung des Magnetfeldes
S.126-127
- Magnetfelder lenken Ströme ab
- Die magnetsiche Flussdichte
- Die Lorentzkraft
Beispiele für Flussdichten
 ist die effektive Leiterlänge
Winkelabhängigkeit
 MA, Gk 12, LB 3
 MA, Lk 12, LB 3
experimentelle Bestimmung von  0 
Exkurs: Supraleitung S.133


Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen
 r und  r ; Klassifizierung von Stoffgruppen
Prinzip der Datenspeicherung auf Festplatten
Lernbereich 9: Geladene Teilchen in Feldern 12 Ustd.
Einblick gewinnen in die Geschichte der
experimentellen Bestimmung fundamentaler
Naturkonstanten
- Millikan-Versuch
Übertragen der Kenntnisse zur kinematischdynamischen Betrachtung von Bewegungsvorgängen
bzw. deren Untersuchung mit Hilfe von
Erhaltungssätzen
- geladene Teilchen im homogenen Magnetfeld
Lorentzkraft auf freie Ladungen
Magnetische Felder spezieller Leiteranordnungen
S.131-132
- Das Magnetfeld langer Spulen
- Materie im magnetischen Feld
Elementarladung e
Polarlichter
magnetische Linse
Elektronenmikroskop
Fokussierung von Elektronenstrahlen
Kapitel: Elektrisches Feld
Kapitel: Magnetisches Feld
Ladungsträger im elektrischen Feld S.112-114
- Elektronen und Protonen als Ladungsträger
- Ladungsträger im elektrischen Feld
- Ablenkung in einer Elektronenstrahlröhre
Quantitative Beschreibung des Magnetfeldes
S.126-127
- Magnetfelder lenken Ströme ab
- Die magnetsiche Flussdichte
- Die Lorentzkraft
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
F L  Q  v  B  sin 
vs
Kreisbahnen r 
Q
B
m
- geladene Teilchen im homogenen elektrischen
Feld
1
Beschleunigung im Längsfeld Q  U   m v 2
2
Ablenkung im Querfeld
- geladene Teilchen im Einfluss beider Felder
e
spezifische Ladung des Elektrons
m
Impulse Physik Oberstufe
Lorentzkraft als Radialkraft
vs ... senkrechte Komponente der Geschwindigkeit
qualitative Diskussionen zu inhomogenen Feldern
Braun’sche Röhre
Einheit 1eV
Analogie zu Wurfbewegungen
n e d
U H
I
Geschwindigkeitsfilter
Hall-Effekt B 
Sich positionieren zum Verhältnis von Aufwand und
Nutzen technischer Anwendungen
- Prinzip eines Linear- oder Zirkularbeschleunigers
- Massenspektrometer
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
Linearmotor, Transrapid, Zyklotron DESY
Herstellung von Radiopharmaka
Lernbereich 10: Elektromagnetische Induktion 15 Ustd.
Kennen des Induktionsgesetzes
 Kl. 9, LB 2
- Betrag der Induktionsspannung durch zeitliche
Generatorprinzip
Änderung der wirksamen Fläche
dA
U ind  N  B 
; A  A0  cos 
dt
Transformatorprinzip
- Betrag der Induktionsspannung durch zeitliche
Änderung der magnetischen Flussdichte
dB
U ind  N  A 
dt
d
vereinfachte Betrachtung ohne Vorzeichen
- Induktionsgesetz U ind  N 
dt
magnetischer Fluss   B  A
Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf
Elektrizitätsleitung in festen Stoffen S.128-130
- Der Hall-Effekt
- Das Vorzeichen der Ladungsträger
- Die Anzahl der Ladungsträger
- Elektrizitästleitung in Metallen
- Die Hall-Sonde
Unmöglichkeit eines Perpetuum mobile
Kapitel: Induktion
Elektrische Spannung durch Magnetfelder
S.142-144
- Induktionsspannung
- Induktionsspannung und Bewegung
- Induktionsspannung und Änderung des Feldes
- Induktionsspannung und Änderung der Fläche
- Der magnetische Fluss
Methoden: Induktionsspannung und
Differenzialrechnung S.144
Induktion und Energie S.145-146
- Lenz’sche Regel
- Lorentzkraft und Lenz’sche Regel
- Induktionsgesetz und Lenz’sche Regel
Wirbelströme S.147
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
Induktionsvorgänge
- Lenz’sches Gesetz; U ind  N 
d
dt
- Induktionsspannung und Lorentzkraft
U ind  B  v s  
- Selbstinduktion als induktive Rückwirkung auf den
eigenen Stromkreis
experimentelle Befunde, rechnergestütztes
Experimentieren
dI
N 2 A
Herleitung U  L  ; L   0   r 
dt

Modellbildung und Simulation des Einschaltvorgangs einer Spule im Gleichstromkreis
- Energiespeicherung im Magnetfeld
1
lange, stromdurchflossene Spule E   L  I 2
2
Impulse Physik Oberstufe
Wirbelströme: Induktionsherd, Hometrainer,
Free-Fall-Tower
Induktion durch Leiterbewegung
Drei-Finger-Regel
Der Transformator S.156-157
Methoden: Der Wechselstromkreis mit Widerstand
und Spule in der Modellbildung S.162
I(t )-und U(t)-Diagramme
Ausschaltvorgang einer Spule im Gleichstromkreis
Lernbereich 11: Physikalisches Praktikum 13 Ustd.
Problemlösen durch Experimentieren
Problemlösestrategien
- Aufgaben aus Mechanik und Elektrizitätslehre
Experimente zu beschleunigter Bewegung,
Wurfbewegungen, Stoßvorgängen; Entladung
eines Kondensators; Verhalten von Spulen beim
Ein- und Ausschalten bzw. im Wechselstromkreis;
Kennlinie von Bauelementen (je nach
Wahlthema)
- 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
Selbstinduktion S.148-149
- Ein- und Ausschalten
- Die Induktivität von Spulen
- Spulen beeinflussen die Stromstärke
- Energie im magnetischen Feld
Addition der absoluten Messunsicherheiten bei
Summen und Differenzen bzw.
Addition der relativen Messunsicherheiten bei
Produkten und Quotienten
Material: siehe entsprechende Abschnitte im
Buch, insbesondere:
Exkurs: Eine Knautschzone hilft Leben
retten S.31
Wechselstromkreis mit Kondensator oder Spule
S.152-153
Methoden: Wie genau dürfen, wie genau müssen
Messergebnisse sein? S.13
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
Wahlpflicht 1: Physik des Fahrens 10 Ustd.
Einblick gewinnen in Probleme des Straßenverkehrs
sowie in die Hauptursachen für Unfälle
Impulse Physik Oberstufe
Recherche bzw. Diskussion mit Fahrschule oder
Verkehrspolizei; Faustformeln
Werteorientierung
Anwenden der Kenntnisse zu Modellbildung und
Simulation auf Bewegungsprobleme bei Beteiligung
von mindestens drei Fahrzeugen
Überholvorgänge mit Gegenverkehr und
Beschleunigungsphasen
Kennen der Probleme bei der Übertragung der
Antriebskraft des Motors auf die Unterlage
Autos und Eisenbahn
- Anfahren und Bremsen
- Kurvenfahrten
Vergleich des Fahrverhaltens von heck- und
frontgetriebenen Fahrzeugen
Schienenfahrzeuge
Material: siehe entsprechende Abschnitte im
Buch, insbesondere:
Methoden: Überholen? … Im Zweifel nie! S.12
Methoden: Bremswege S.17
Methoden: Beschleunigungsvorgänge im Alltag –
Anfahren mit dem Fahrrad S.21
a max  g
Kurvenüberhöhung, Kurvenradius
Kennen der Wirkprinzipien elektronischer
Fahrsicherheitssysteme
und Beurteilen ihrer Möglichkeiten
Airbag, Antiblockiersystem (ABS)
Antischlupfregelung (ASR)
elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
Wahlpflicht 2: Leitungsvorgänge in Halbleitern 10 Ustd.
Einblick gewinnen in die Grundlagen der
Leitungsvorgänge in Halbleitern
- Erklärung der elektrischen Leitungsvorgänge
Bandaufspaltung im Festkörper
Energiebänder, Bandlücken
Eigenleitung, n- und p-Leitung
reine und dotierte Halbleiter
- Vorgänge im pn-Übergang im Bändermodell
Sperr- und Durchlasspolung
- SE: Halbleiterdiode
Beurteilen der Möglichkeiten des Einsatzes von
Bipolar- und Unipolartransistor
- npn-Bipolartransistor und MOSFET
Wirkprinzipien
Kennlinien
Schaltungsbeispiele
Prinzip des Addierers mit FET
Reglungsschaltungen mit FET
Material: siehe entsprechende Abschnitte im
Buch, insbesondere:
Diode und Transistor S.116
Exkurs: Feldeffekttransistoren S.118
Vom Atom zur Materie S.274
Halbleiter S.276
p-n-Übergang und Leuchtdioden S.278
Jahrgangsstufe 11 Leistungskurs
Wahlpflicht 3: Wechselstromkreis 10 Ustd.
Anwenden der Kenntnisse im selbstständigen
Experimentieren auf Untersuchungen an
Ohm’schem Bauelement, Spule und Kondensator
im Wechselstromkreis
frequenzabhängige Widerstände
1
XC 
;X L   L
 C
Reihenschaltungen von R, L, C (Siebkette)
U
Z 2  R 2  X L  X C 2 ; Z  eff
I eff
Reihenresonanz und deren Anwendung bei
Frequenzfiltern
Phasenverschiebung  , Zeigerdiagramme
-
Impulse Physik Oberstufe
vom Experiment zur Gleichung
U eff ; I eff ; Blackbox; Erklärungen
Ohm’scher Widerstand, Blindwiderstand,
Scheinwiderstand
Lautsprechermehrwegesysteme
 MA, Kl. 10, LBW 1
Material: siehe entsprechende Abschnitte im
Buch, insbesondere:
Wechselspannung und Wechselstrom S.150
Methoden: Mathematische Beschreibung der
Wechselspannung S.151
Wechselstromkreis mit Kondensator oder Spule
S.152
Methoden: Mathematische Betrachtung von
Kondensator und Spule im Wechselstromkreis
S.153
Exkurs: Reale Spulen S.154
Exkurs: Ein Frequenzbereich wird bevorzugt
durchgelassen oder ausgeschlossen S.155
Methoden: Der Wechselstromkreis mit Widerstand
und Spule in der Modellbildung S.162
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 1: Mechanische und elektromagnetische Schwingungen 15 Ustd.
Kapitel: Schwingungen
Kapitel: Induktion
Schwingungen S.76-79
- Die Beschreibung von Schwingungen
- Periodische Bewegung
- Die harmonische Schwingung
- Kräfte bei der harmonischen Schwingung
Methoden: Modellbildung zum linearen
Kraftgesetz S.78
- Vergleich der Schwingung mit der
Kreisbewegung
Methoden: Lösung der Grundgleichung der
Mechanik für den harmonischen Oszillator S.79
- Energie und harmonischer Oszillator
Das Fadenpendel S.81
Überlagerung von Schwingungen S.82-84
Exkurs: Prinzip der digitalen Tonwiedergabe S.84
Erzwungene Schwingungen S.85-87
Exkurs: Schwingungen in der Musik S.88
Kennen der Merkmale zur Beschreibung
harmonischer, mechanischer Schwingungen
- lineares Kraftgesetz F  D  y
- y t   y max  sin  t 
ungedämpfte Schwingungen
Richtgröße D für verschiedene Schwinger
dy
d 2y
; a t  
dt
dt
 MA, Lk 12, LBW 3
v t  
- Energieerhaltung
Anwenden der Kenntnisse zur Modellbildung auf
die Untersuchung gedämpfter Schwingungen
- Simulation von Reibungseffekten
unterschiedliches Abklingverhalten
Vergleich mit Realexperiment
Dämpfung durch konstante bzw. durch
geschwindigkeitsabhängige
Kräfte
Einsatz GTR oder Computer zum Untersuchen
mechanischer Schwingungen
Kennen der Voraussetzungen für das Entstehen
von Resonanz
- erzwungene Schwingung f 0 , f E

- Phasenverschiebung  
2
Übertragen der Kenntnisse auf die Vorgänge im
elektromagnetischen Schwingkreis
1
- Eigenfrequenz f 0 
2    L C
- Energieerhaltung
- Rückkopplungsprinzip
Rückkopplungsprinzip
Visualisierung durch Simulationen
rechnergestütztes Messen
Rückkopplungsschaltung
Der elektrische Schwingkreis S.158-160
Methoden: Herleitung und Lösung der
Thomson‘schen Schwingungsgleichung S.159
Methoden: Analogie zwischen mechanischen und
elektromagnetischen Schwingungen S.160
Exkurs: Rückkopplung S.161
Methoden: Der Wechselstromkreis mit Widerstand
und Spule in der Modellbildung S.162
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 2: Wellen als vielschichtige Naturerscheinung 15 Ustd.
 Kl. 10, LB 1
 Kl. 10, LB 3
 Kl. 10, LB 4
 GEO, Gk 11, LB 1
Interpretation y(x)-und y(t )-Diagramm
Kapitel: Wellen
Kapitel: Wellenmodell des Lichtes
Die Ausbreitung von Störungen S.168-170
- Störungen
- Ausbreitung einer Welle
Methoden: Mathematische Beschreibung von
Wellen S.169
- Die Ausbreitung von Schallwellen
- Die Reflexion von Wellen
Exkurs: Erdbeben S.171
Wasserwellen, Schallwellen
Absorption, Streuung
Harmonische Wellen 172-174
- Periodische Wellen
- Harmonische Wellen
- Energie einer harmonischen Welle
Methoden: Die Wellengleichung S.174
Der Dopplereffekt S.175
Überlagerung von Wellen S.176-177
Stehende Wellen S.178-179
Beurteilen von Wellen mit Hilfe charakteristischer
Merkmale
- Beschreiben einer linear fortschreitenden

x 
t
- Welle y x ,t   y max  sin2    
 
T

- Transversal- und Longitudinalwellen
Anwenden des Huygens’schen Prinzips auf die
Reflexion, Brechung und Beugung von Wellen
- Wellenfront und Wellennormale,
Phasengeschwindigkeit v    f
- Herleitung des Reflexions- und des
sin  v 1
Brechungsgesetzes

sin  v 2
Anwenden der Interferenz auf stehende Wellen
- festes und loses Ende
- Bäuche und Knoten
geometrische Herleitung
Ableitung aus der Wellengleichung
schwingende Saite, Blasinstrumente
Nachweis bei Hertz’schen Wellen und
Mikrowellen
Strahlen und Wellen S.198-199
- Das Strahlemodell des Lichtes zeigt Grenzen
Übertragen der Kenntnisse über Welleneigenschaften auf Licht
- Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts
- Lichtstrahl als Wellennormale
Nachweis des Reflexions- und Brechungsgesetzes für Licht
c sin  n 2
n  0;

c sin 
n1
- Beugung und Interferenz von Licht
Interferenz am Doppelspalt und am Gitter
s
k 
tan  k  k ; sin  k 
e
b
Das Huygens’sche Prinzip S.180-181
- Wellenphänomene
- Elementarwellen
- Reflexion von Wellen
- Brechung von Wellen
Methoden zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit
 Kl. 10, LB 3
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
Interferenz durch Reflexion an dünnen Schichten
Bestimmung der Wellenlänge von Licht
- Kohärenz des Lichts
- Licht als transversale Wellenerscheinung,
Polarisation
Anwenden der Kenntnisse über Strahlen- und
Wellenoptik zum Erklären optischer Geräte
Impulse Physik Oberstufe
Seifenhaut, Ölfilm
Beugung von Licht S.208-209
- Licht dringt in Schattenräume
- Die Beugung am Einzelspalt
Spaltblende; Laser
Brewster’sches Gesetz
Strahlengänge an optischen Geräten
Entspiegeln von Linsen, LCD-Anzeige
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 Querwellen
beschrieben
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 und
Planung von Versuchsabläufen
Nachweis des Brechungsgesetzes;
Dispersionskurve
eines Prismas; Bestimmen der Wellenlänge
monochromatischen Lichts
Methodenbewusstsein: Messen
Addition der absoluten Messunsicherheiten bei
Summen und Differenzen bzw.
Addition der relativen Messunsicherheiten bei
Produkten und Quotienten
Lernbereich 4: Grundlagen der Quantenphysik 15 Ustd.
Kennen der Photonen als Quantenobjekte
Umkehrung des lichtelektrischen Effektes bei
Leuchtdioden
- äußerer lichtelektrischer Effekt
Gegenfeldmethode
- Einstein’sche Gleichung und ihre Interpretation
E kin  h  f  W A
Grenzfrequenz
Einsteins Lichtquantenhypothese E  h  f
Material: Kapitel Wellenmodell des Lichtes
Gewinnen der Gleichung aus empirischen Befunden
Widersprüche zur Wellentheorie des Lichts
aufzeigen
Kapitel: Quantenobjekte
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
h f
h
- Masse und Impuls des Photons m  2 ; p 

c
Kennen der Elektronen als Quantenobjekte
- Elektronenbeugung
Impulse Physik Oberstufe
- das Taylor’sche Experiment
Kometenschweif
Interferenzerscheinungen bei Neutronen und
Atomen
h
p
- Unterschiede zwischen Elektronen und
- Photonen
- De-Broglie-Wellenlänge  
Kennen des Zusammenhangs von Wellen- und
Teilcheneigenschaften
- Doppelspaltexperiment bei geringer Intensität
Interferenz einzelner Photonen
Interferenz einzelner Elektronen
Einblick gewinnen in Interpretationsprobleme der
Quantenphysik
Quantenobjekte S.234-235
- Eigenschaften von Quantenobjekten
- Entstsehung von Interferenz
- Große Quantenobjekte
Richard Feynman: „Quantenobjekte sind weder
Welle noch Teilchen, sondern etwas Drittes!“
Wahrscheinlichkeitsinterpretation,
Computersimulation
Messungen an Quantenobjekten S.239-240
- Möglichkeit und Unbestimmtheit
- Die Heisenberg’sche Unbestimmtheitsrelation
Exkurs: Auswirkungen der Heisenberg‘schen
Unbestimmtheitsrelation S.241
Nichtlokalität der Quantenobjekte; Kopenhagener
Deutung; Quantenphysik und Philosophie
Photonen im Interferometer S.242-243
- Das Interferometer
- Markierung von Photonen
- Komplementarität
- Klassische Eigenschaften
- Besonderheiten des quantenphysikalischen
Messprozesses
- Heisenberg’sche Unschärferelation
Verschränkung S.244
- Spukhafte Fernwirkung
Exkurs: Deutungen S.245
Lernbereich 5: Grundlagen der Atomphysik 18 Ustd.
Einblick gewinnen in die Entwicklung der
Ölfleckversuch
Atomvorstellung
- Entdeckung des Elektrons
- Entdeckung des Atomkerns
Kennen experimenteller Befunde zum Energieaustausch mit Atomen
- quantenhafte Emission von Licht
Linienspektren
Wasserstoff-Spektrum,
Zwei-Wege-Experimente S.232-233
- Photonen und Elektronen
- Alltagserfahrungen
- Das Doppelspaltexperiment mit Neutronen
Thomson’sches Atommodell,
Rutherford’sches Atommodell,
Kapitel: Atomphysik
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
Balmer-Serie
Spektraluntersuchungen S.258-259
- Emission und Absorption
- Energieniveaus im Atom
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
1 
 1
Serien-Formel f  R y   2  2 
n 
m
- Resonanzabsorption
- Franck-Hertz-Versuch
Beurteilen der Leistungsfähigkeit und Grenzen
des Bohr’schen Atommodells
- Energie auf Bohr’schen Bahnen
m e 4 1
E n   e2 2  2
8h   0 n
- Notwendigkeit des Übergangs zum
quantenmechanischen Atommodell
Einblick gewinnen in Grundannahmen des
quantenphysikalischen Atommodells
- Elektronen im Potentialtopf
- Energie im Potentialtopf
- Coulomb-Potential
- Orbitale
Anwenden der Kenntnisse auf Lumineszenzvorgänge
- Fluoreszenz
- Phosphoreszenz
Kennen des Prinzips der Entstehung, der
Eigenschaften und der Nutzung der Laserstrahlung






mit Neon und Quecksilber
Bohr’sche Postulate
Energietermschema
Untersuchung von Wasserstoff S.260
- Das Wasserstoffspektrum
Exkurs: Leistungen und Grenzen des Bohr‘schen
Atommodells S.261
Das Modell des Potenzialtopfs S.262-263
- Elektronen in Atomen
- Potenzialtopf
- Eigenschaften gebundener Elektronen
- Dreidimensionaler Potenzialtopf
- Elektronenorbitale
natürliche Breite der Spektrallinien
Methodenbewusstsein: Arbeit mit Modellen
Hauptquantenzahl n
h2
En 
n2
2
8m e  a
Schrödingergleichung und Wasserstoffatom
S.264-265
- Verbessertes Wasserstoff-Atommodell
Methoden: Schrödingergleichung und
Modellbildung S.265
- Orbitale und Quantenzahlen
Exkurs: Atome mit mehreren Elektronen S.266
Exkurs: Ordnung im Periodensystem S.267
Farbstoffe S.271
- Absorption und Emmission von Licht
Nachweis von UV-Licht, Sicherheitsmerkmale
von Banknoten, nachleuchtende Warnschilder
Chemo- und Elektrolumineszenz, Lumineszenzen
im Tierreich
optische Speichermedien
Laser S.272
- Eigenschaften des Laserlichtes
- Das Laserprinzip
Exkurs: Laser in Umwelt und Technik S.273
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
Lernbereich 6: Eigenschaften der Atomkerne 17 Ustd.
Beurteilen der Radioaktivität als Erscheinung der
Henri Becquerel und Marie Curie
Natur
Kapitel: Kernphysik
Atomkerne S.286
- Eigenschaften des Atomkerns
- Nachweis und Eigenschaften, Strahlungsarten
,  , 
Geiger-Müller-Zählrohr
Nebelkammer
- Quellen natürlicher Radioaktivität, Nulleffekt
ionisierende Wirkung, Durchdringungsfähigkeit,
Ablenkung in elektrischen und magnetischen
Feldern
Szintillationszähler
Blasenkammer
Höhenstrahlung, Bodenstrahlung, Eigenstrahlung
Anwenden der Kenntnisse zu Eigenschaften von
Atomkernen 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-Zerfall
Beta-Zerfall, Neutrino
Nutzung des Tröpfchenmodells
 Lk 11, LB 9
ausgewählte Zerfallsreihen; Tunneleffekt
Übertragen energetischer Betrachtungen auf
Kernprozesse
- Massedefekt und Bindungsenergie E B  m  c 2
- Bindungsenergie pro Nukleon in Abhängigkeit von
der Massenzahl
Anwenden der Kenntnisse bei der Nutzung
radioaktiver Strahlung
- Altersbestimmung von Gesteinen und
archäologischen Befunden
Zerfallsgesetz, Halbwertszeit N t   N 0  e  t
dN
Aktivität A  
dt
- Wechselwirkung von Strahlung und Materie
Kernspaltung, Kernfusion, künstliche Isotope
C-14-Methode, Uran-Blei-Methode
Nachweis der Radioaktivität S.287-290
- Radioaktive Strahlung
- Ionisationskammer
- Das Geiger-Müller-Zählrohr
- Nebelkammer
- Halbleiter-Detektoren und Szintilationszähler
- Zählstatistik
Exkurs: Biologische Folgen ionisierender Strahlung
S.290
Eigenschaften der Strahlung eines radioaktiven
Präparates S.291-292
- Unterscheidung verschiedener Strahlungsarten
- Eigenschaften von -Strahlung
- Eigenschaften von -Strahlung
- Eigenschaften von -Strahlung
Wechselwirkung der -Strahlung mit Materie
S.293-294
- Schwächung von -Strahlung
- Die Energie der -Strahlung
Methoden: Theorie führt zu Gesetzen S.294
Exkurs: Dosimetrische Größen S.295
Die Struktur der Atomkerne S.296-298
- Eingesperrte Nukleonen
- Der Energiesatz beim -Zerfall
- -Strahlung durch Tunneleffekt
Exkurs: Die Entdeckung des Neutrons S.298
N als Erwartungswert, statistisches Gesetz
Radioaktiver Zerfall S.299-300
- Zerfallsgesetz und Radioaktivität
- Aktivität
- Natürlicher Kernzerfall
Exkurs: Altersbestimmung mit radioaktiven Stoffen
S.301
Alpha-Peek, Ionisation
Energie aus dem Atomkern S.302-303
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Abklingverhalten
Absorptionsvorgänge
Strahlenschutz, Äquivalentdosis D q 
E
q
m
Impulse Physik Oberstufe
Qualitätsfaktor q
Sich positionieren zu Chancen und Risiken der
Nutzung der Radioaktivität
zivile und militärische Anwendungen
Einblick gewinnen in Eigenschaften von
Elementarteilchen
Quark-Modell
Sich positionieren zu Aufwand und Nutzen für
das Erreichen wissenschaftlicher Fortschritte
- Kernspaltung und Kernfusion
- Forschung zur Wechselwirkung zwischen
Elementarteilchen
Reflexions- und Diskursfähigkeit
Werteorientierung
Ausblick auf den Stand der Wissenschaft zu den
Grundkräften der Natur
Lernbereich 7: Thermodynamik 20 Ustd.
Kennen des allgemeinen Gasgesetzes
- Zustandsgleichung für das ideale Gas
p V
 konst .
T
- isochore, isobare und isotherme
Zustandsänderung
- p V  n  R 0 T
Anwenden der Kenntnisse der kinetischen
Gastheorie auf makrophysikalisch beobachtbare
Erscheinungen
- Grundannahmen des Modells „ideales Gas“
- Grundaussagen der kinetischen Gastheorie
kinetisch-statistische Deutung der Größe Druck
Normzustand eines Gases
V  V 0    T
- Massendefekt und Bindungsenergie
- Kernspaltung und Kettenreaktion
Exkurs: Leichtwasser-Kernreaktoren 304
Exkurs: 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 Modellbildung
S.313
Kapitel: Thermodynamik
Das thermische Verhalten von Gasen S.320-321
- Zustandsgrößen und Gasgesetze
- Absolute Temperatur
- Die universelle Gasgleichung
 CH, Kl. 9, LB 2
Avogadro’sche Zahl, spezifische Gaskonstante
p V  m  R S T
Druck und Temperatur im Teilchenmodell S.322323
- Die Brown’sche Molekularbewegung
- Temperatur und Teilchenbewegung
Methoden: Berechnung des Gasdrucks im
Teilchenmodell S.323
Grad der Übereinstimmung des Modells mit
realen Gasen
Innere Energie S.324
- Die spezifische Wärmekapazität
- Schmelzen und Verdampfen
- Molare Wärmekapazitäten
Teilchenmodell; qualitative Deutung
Nutzen von Simulationsprogrammen
Entropie S.326-328
- Die Richtung von Vorgängen
- Entropie und Wahrscheinlichkeit
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Gleichverteilung der Teilchen eines idealen Gases
Impulse Physik Oberstufe
statistischer Charakter des Teilchenverhaltens
Energieverteilung der Teilchen im idealen Gas
- Herleitung der Grundgleichung der kinetischen
- Gastheorie
2
1
p V   N  E kin ; p V   N  mT v 2
3
3
Kühlschrank und Wärmepumpe S.329
Die Umsetzung von Energie durch Motoren S.330331
- Der Stirlingmotor
1
  v 2
3
- Zusammenhang: Teilchengeschwindigkeit
- und Gasdruck
p 
- mittlere kinetische Energie der Teilchen
einatomiger Gase und Temperatur
3
E kin   k T ; Boltzmann-Konstante k
2
Versuch von Stern
Crookes’sches Radiometer
Osmose, Brown’sche Bewegung
- Diffusion
Anwenden des ersten Hauptsatzes der
Thermodynamik
- erster Hauptsatz U  Q  W
V2

V
Volumenarbeit W   p V dV
1
spezielle Zustandsänderungen
 MA, Gk 12, LB 1
 MA, Lk 12, LB 1
Ausblick: Flüssigkeiten und Festkörper
Wärme Q  m  c  T
c p und cV
innere Energie
U  m  cV T
- Stirling’scher Kreisprozess
p(V)-Diagramm
- Wirkungsgrad von Kreisprozessen
- Zustände
- Entropie und Wahrscheinlichkeit
Methoden: Berechnung der Arbeit bei isothermer
Expansion S.328
Berechnung
reale Wirkungsgrade
Erster und zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
S.332-333
- Die Theorie zeigt Grenzen auf
- Thermodynamischer Wirkungsgrad
Methoden: Wirkungsgrad des idealen Heißluftmotors S.333
Energieversorgung S.334-335
Strahlungsgesetze S.336-339
Methoden: Linearisierung – ein Verfahren zum
Aufdecken funktionaler Zusammenhänge S.337
Nutzung der Sonnenenergie S.340
Exkurs: Thermische Nutzung der Sonnenenergie
S.341
Exkurs: Elektrische Energie aus der Sonne S.341
Methoden: Das Abkühlen von Kaffee S.342
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
maximaler Wirkungsgrad einer
T
Wärmekraftmaschine   1  2
T1
Carnot’scher und Stirling’scher Kreisprozess
Betrachtung eines technischen Kreisprozesses im
p(V)-Diagramm
idealisierte und reale Kreisprozesse
Wärmepumpe, Otto-Motor, Diesel-Motor
Kennen des zweiten Hauptsatzes der
Thermodynamik
- reversible und irreversible Prozesse
Sich positionieren zur Verwendung und Bedeutung
von Wärmekraftmaschinen und zur gegenwärtigen
Energienutzung
Lernbereich 8: Deterministisches Chaos 5 Ustd.
Einblick gewinnen in das Verhalten nichtlinearer
Systeme
- lineare und nichtlineare Systeme
- deterministisches Chaos
nichtlineare Rückkopplung
- Chaos und Ordnung
Übergang ins Chaos
Attraktoren
- eingeschränkte Vorhersagbarkeit
Sensitivität bezüglich der Anfangsbedingungen
Möglichkeit von Kurzzeitvorhersagen
Erkennen der Chaosfähigkeit
historische Bedeutung der Dampfmaschine,
Trends in der Entwicklung von
Verbrennungsmotoren
 GE, Lk 11, LB 2
Kausalitätsprinzip, Determinismus und
deterministisches Chaos
mechanische und elektromagnetische Systeme
Einsatz GTR oder Computer
Simulation zur Reflexion am Billardtisch mit
kreisförmigem Hindernis
erzwungene Schwingung in nichtlinearen Systemen:
Schwingkreis mit nichtlinearen Bauelementen,
Drehpendel mit Unwucht
logistische Gleichung und Verhulst-Dynamik
Zeitreihenanalyse und Herzrhythmus
Räuber-Beute-Modelle
Bifurkationsdiagramm
Wettervorhersage; Nichtlinearität bei Doppelpendel
und getriebenem Einfachpendel
Magnetpendel
Kapitel: Schwingungen
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.92
Methoden: Anharmonische Schwingungen S.93
Exkurs: Der chaotische Schwingkreis S.161
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Impulse Physik Oberstufe
Wahlpflicht 1: Optische Phänomene 10 Ustd.
Kennen von optischen Phänomenen der Atmosphäre
- Regenbogen
Veranschaulichung der Entstehung mit
Computerprogramm
- Halos, Höfe und Glorien
Entstehung
- Abend- und Morgenrot
Rayleigh-Streuung
Wiederholung und Material:
Strahlenoptik aus der Mittelstufe
Kapitel Wellenmodell des Lichtes
Insbesondere:
Streuung S.210-21
Anwenden der Eigenschaften der Lichtausbreitung
auf Täuschungen
- Spiegelung und Brechung
Anknüpfen an Strahlenoptik und Wellenoptik
Eigenschaften der Spiegelbilder
Fata Morgana, Tiefentäuschung im Wasser
- Beugung
Lupeneffekt an kleiner Lochblende
- geometrisch optische Täuschungen
Darstellungen von Täuschungen nach Escher,
Ponzo, Zöllner, Müller-Lyer, Poggendorff,
Delboeuf u. a.; Anamorphosen, Ames-Raum
Einblick gewinnen in Probleme der optischen
Wahrnehmung der Umwelt sowie in die
Hauptursachen für Täuschungen
Wahlpflicht 2: Anwendungen der Physik 10 Ustd.
Übertragen der Kenntnisse über Wellen auf
Anwendungen in Technik und Medizin
Recherche und eigene Erfahrungen bei
Täuschungen
Darstellung von 3-D-Bildern z. B. durch
Farbkontraste, Pulfrich-Effekt, Perspektive
Erkunden und Vertiefen der Phänomene als
Grundlage für das Übertragen auf Anwendungen
- Wellenlänge von Schallwellen, Doppler-Effekt für
Schallwellen
- Sichtbarmachen von Gewebe durch Ultraschall
Laufzeitunterschiede
Frequenzverschiebung
- Erzeugung und Eigenschaften der Röntgenstrahlen
Untersuchung von Schweißnähten
Computertomographie
Material: Kapitel Wellen, Wellenmodell des Lichtes
Insbesondere:
Harmonische Wellen S.172-174
Methoden: Die Wellengleichung S.174
Darstellung der Informationen durch
rechnergestützte Auswertung
Impuls-Echo-Verfahren
Dopplereffekt-Verfahren
Der Dopplereffekt S.175
Ultraschall S.182-183
- Eigenschaften von Ultraschall
- Interferenz bei Ultraschall
Elektromagnetische Wellen S.184-185
Die Entstehung elektromagnetischer Wellen
S.186-188
Exkurs: Wellen im Alltag S.188-189
Jahrgangsstufe 12 Leistungskurs
Einblick gewinnen in weitere Verfahren
Wahlpflicht 3: Stochastik in der Physik 10 Ustd.
Einblick gewinnen in den Zusammenhang zwischen
Determinismus und Stochastik naturwissenschaftlicher Erkenntnisse
Kennen des stochastischen Charakters
physikalischer Erscheinungen
- Kerne und Teilchen
- Radioaktiver Zerfall als spontaner stochastischer
N
Prozess w  
   t
N
stochastischer Charakter des -Zerfalls, Erklärung
mit dem Tunneleffekt
Impulse Physik Oberstufe
selbstständiger Wissenserwerb
Vorträge mit Bildschirmpräsentation
Ortung und Entfernungsmessung, Radar und
Satellitennavigation; Prüfung und Bearbeitung
von Werkstoffen durch Ultraschall; Röntgendiagnostik, radiologische Diagnoseverfahren in der
nuklearmedizinischen Diagnostik
Exkurs: Informationsübertragung mit
elektromagnetischen Wellen S.190-192
Kosmos und Mikrokosmos
Material: Kapitel Kernphysik, Kapitel
Thermodynamik
Insbesondere:
an ausgewählten Beispielen
Nachweis der Radioaktivität S.287-290
- Zählstatistik
w ... Wahrscheinlichkeit des Zerfalls von einem
Kern im Zeitintervall
Wahrscheinlichkeitswelle, Quantenphänomen
Absorption von -Strahlung
stochastische Strahlenwirkungen und
stochastisches Strahlenrisiko
- Thermodynamik
V 
zweiter Hauptsatz w   1 
V 
N
w ... Wahrscheinlichkeit alle Teilchen in V1
anzutreffen
Simulationen, Verteilungen
Zusammenhang zwischen Irreversibilität und
Wahrscheinlichkeit
Prinzip von Boltzmann
Entropie S
Entropiezunahme im abgeschlossenen System
Energieentwertung
Zerfall und Entstehung von Strukturen
Entropieabnahme in offenen Systemen
Fließgleichgewicht
Röntgenstrahlung S.216-217
Charakteristisches Röntgenspektrum S.268-269
Exkurs: Röntgen in der Medizin S.270
Wechselwirkung der -Strahlung mit Materie
S.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 Stoffen
S.301
Entropie S.326-328
- Die Richtung von Vorgängen
- Entropie und Wahrscheinlichkeit
- Zustände
- Entropie und Wahrscheinlichkeit
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