Physik 

Zu erforschen, „was die Welt im Innersten zusammenhält“, ist auch heute noch das Hauptanliegen der Physik. Denn die Physik betreibt in erster Linie Grundlagenforschung. Heute beschränkt sie sich dabei nicht mehr auf die unbelebte Materie als Forschungsgegenstand, denn längst existieren interdisziplinäre Verbindungen zu den anderen Naturwissenschaften. Ein Beispiel stellt die Bionik dar, eine Zusammenarbeit mit der Biologie.
Ein weiterer Aspekt der Physik sind zweifelsohne die unzähligen technischen Anwendungen, die aus den physikalischen Gesetzen entwickelt wurden. Beginnend mit dem Ausschalten des Weckers am Morgen, ist unser Tagesablauf von der der Physik geprägt. Deshalb gehört das Verständnis von einfachen Abläufen wie z.B. die Vorgänge in elektrischen Stromkreisen auch in den Bildungskanon der Physik.

Nicht nur die Ergebnisse der klassischen Physik vereinfachen bzw. bereichern unser Leben. Auch die Anwendungen der z. T. sehr abstrakten Gesetze der modernen Physik sind aus unserem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken, denn Quantenmechanik und Relativitätstheorie haben das Mobiltelefon und die Satellitennavigation erst ermöglicht.
Am Beispiel der Kernenergie und natürlich der Atombombe wird deutlich, dass die Physik auch eine philosophische und gesellschaftspolitische Dimension besitzt.
Nicht unerwähnt bleiben soll die enge Verbindung zwischen der Mathematik und der Physik, da die physikalischen Gesetzmäßigkeiten mit Hilfe der Mathematik formuliert werden. Auf die Frage, was ihn am meisten an der Physik fasziniere, antwortete der deutsche Nobelpreisträger Werner Heisenberg sinngemäß, ihn beeindrucke am meisten die Tatsache, dass sich die Natur mit der Mathematik beschreiben ließe.
In der Schule wendet man allerdings weniger Methoden der theoretischen Physik an, vielmehr steht das Experiment im Mittelpunkt der Erkenntnisgewinnung.

 

 Lehrplan Physik Sekundarstufe I (Übersichtsraster)  

Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe I, Klasse 6.2 (Übersichtsraster)

Kontext

Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte

Was sich mit der Temperatur alles ändert

 

·    Aufbau und Funktion eines Thermometers

·    Wärmeausdehnung von Stoffen

·    Aggregatzustände und Teilchenmodell

·    Tages- und Jahresgang der Temperatur

Ohne Energie kein Leben

·    Nahrung und Energie

·    Energieübertragung durch Wärme

·    Energieformen und Energieumwandlungen

Wie fließt der Strom beim Fahrrad?

·    Stromkreise, Leiter , Isolatoren

·    Modellvorstellung vom Stromkreis

·    Reihen- und Parallelschaltung

·    UND-, ODER-, Wechselschaltung

       

Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe I, Klasse 7.1 (Übersichtsraster)

Kontext

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

Gefahren des elektrischen Stroms

·    Sicherer Umgang mit Elektrizität

·    Gefährdungspotentiale

Was der Strom so alles kann

·    Wirkungen des elektrischen Stroms

·    Kurzschluss und Sicherung

·    Elektro- und Dauermagnete

·    Magnetfeld und Magnetfeldlinien

Sicher im Straßenverkehr-Augen und Ohren auf

·    Lichtquellen und Lichtempfänger

·    Licht und Sehen

·    Reflexion und Spiegel

·    Schallquellen und Schallempfänger, Echo

Sonnen- und Mondfinsternis

·    Geradlinige Lichtausbreitung

·    Licht und Schatten

·    Licht und Schatten im Weltraum

Physik und Musik

·    Schwingungen als Ursache von Schall

·    Tonhöhe und Lautstärke

·    Schallausbreitung und Schallgeschwindigkeit

 


Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe I, Klasse 7.2 (Übersichtsraster)

Kontext

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

Licht an Grenzflächen

 

·    Reflexion und Reflexionsgesetz

·    Das Spiegelbild

·    Lichtbrechung

·    Totalreflexion

Von der Lochkamera zum menschlichen Auge

 

·    Das Bild der Lochkamera

·    Mit Linsen sieht man besser

·    Brennpunkt und Brennweite

·    Bildentstehung und Bildkonstruktion

·    Das menschliche Auge – Fehlsichtigkeit/ Korrektur

Optische Instrumente

·    Lupe, Mikroskop und Fernrohr

·    Bildentstehung und Vergrößerung

Die Welt der Farben

·    Lichtbrechung beim Prisma

·    Zerlegung des weißen Lichts

·    Grund- und Komplementärfarben

·    Elektromagnetisches Spektrum (UV, IR)

  

Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe I, Klasse 8.1 (Übersichtsraster)

Kontext

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

Elektrizität - messen, verstehen, anwenden

·    Atommodell und elektrische Ladungen

·    Kräfte zwischen geladenen Körpern

·    Modellvorstellung des elektrischen Stroms

·    Stromstärke und Spannung

·    elektrischer Widerstand und ohmsches Gesetz

·    Messen und berechnen  elektrischer Größen

Elektroinstallation und Sicherheit im Haus

·    Reihen und Parallelschaltung im Haushalt

·    Das Geheimnis der drei Leitungen

·    Elektrische Sicherheit

  

Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe I, Klasse 8.2 (Übersichtsraster)

Kontext

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

100 Meter in 10 Sekunden

·    Messdatenerfassung

·    Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit

·    Zeit-Weg und Zeit-Geschwindigkeits-Diagramme

Kräfte und einfache Maschinen

·    Kraftwirkungen und Kraftmessung

·    Kraft als vektorielle Größe

·    Gewichtskraft, Masse und Ortsfaktor

·    Zusammenwirken von Kräften

·    Kräfte einsparen mit dem Flaschenzug

Das Teilchenmodell

·    Aggregatzustände und Teilchenmodell

·    Brownsche Molekularbewegung

Der Druck, Erfahrungen beim Tauchen

·    Definition und Messung des Drucks

·    Allseitige Druckausbreitung

·    Der Schweredruck

Aufrieb und Schwimmen

·    Archimedes und der Auftrieb

·    Sinken, schweben, steigen, schwimmen

 

Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe I, Klasse 8.2 (Übersichtsraster)

Kontext

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

100 Meter in 10 Sekunden

·    Messdatenerfassung

·    Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit

·    Zeit-Weg und Zeit-Geschwindigkeits-Diagramme

Kräfte und einfache Maschinen

·    Kraftwirkungen und Kraftmessung

·    Kraft als vektorielle Größe

·    Gewichtskraft, Masse und Ortsfaktor

·    Zusammenwirken von Kräften

·    Kräfte einsparen mit dem Flaschenzug

Das Teilchenmodell

·    Aggregatzustände und Teilchenmodell

·    Brownsche Molekularbewegung

Der Druck, Erfahrungen beim Tauchen

·    Definition und Messung des Drucks

·    Allseitige Druckausbreitung

·    Der Schweredruck

Aufrieb und Schwimmen

·    Archimedes und der Auftrieb

·    Sinken, schweben, steigen, schwimmen

   

Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe I, Klasse 9.1 (Übersichtsraster)

Kontext

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

Werkzeuge und Maschinen

·    Arbeit, Energie, Leistung

·    Energieumwandlungen und Energieerhaltung

·    Wirkungsgrad

unsere Energieversorgung

·    Innere Energie und spezifische Wärme

·    Aggregatszustandsänderungen

·    konventionelle Energieanlagen

Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie

·    Magnetische Wirkung des elektrischen Stroms

·    Spule und Elektromotor

·    Elektromagnetische Induktion und Generator

·    Transformator und Verteilung

  

Unterrichtsvorhaben der Sekundarstufe I, Klasse 9.2 (Übersichtsraster)

Kontext

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

Perspektiven für die Energieversorgung

·   Wärmepumpe

·   Solarzelle und Sonnenkollektor

·   Brennstoffzelle

·   Windenergieanlage

Radioaktivität

·    Aufbau der Atomkerne

·    Ionisierende Strahlen

·    Radioaktiver Zerfall und Halbwertszeit

Energie aus dem Atomkern

·    Kernkraft und Massendefekt

·    Kernspaltung und Kettenreaktion

·    Nutzen und Risiken der Kernenergie

Strahlen in Medizin und Technik

·    Strahlenschäden und Strahlenschutz

·    Nutzung ionisierender Strahlung (Medizin)

 

 

Lehrplan Physik Sekundarstufe II (Übersichtsraster)  

Unterrichtsvorhaben der Einführungsphase (Übersichtsraster)

Kontext und Leitfrage

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

Physik und Straßenverkehr

Wie lassen sich Bewegungen vermessen und analysieren?

 

Mechanik

·    Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit

·    Bewegung mit konstanter Beschleunigung

·    Kräfte und Bewegungen

·    Energie und Impuls, Erhaltungssätze

Auf dem Weg in den Weltraum

Wie kommt man zu physikalischen Erkenntnissen über unser Sonnensystem?

 

Mechanik

·    Kreisbewegungen

·    Zentralkräfte

·    Gravitation

·    Sonnensystem

Schall

Wie lässt sich Schall physikalisch untersuchen?

 

Mechanik

·    Schwingungen

·    Kräfte und Schwingungen

·    Schwingungsenergie

·    Wellen

  


Unterrichtsvorhaben der Qualifikationsphase 1 - Grundkurs (Übersichtsraster)

Kontext und Leitfrage

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

Erforschung des Lichts

Wie kann das Verhalten von Licht beschrieben und erklärt werden?

 

Quantenobjekte

·    Lichtwellen und Interferenz

·    Wellenlängenbestimmung

·    Lichtspektren

·    Photoeffekt und Photon

 

Erforschung des Elektrons

Wie können physikalische Eigenschaften wie die Ladung und die Masse eines Elektrons gemessen werden?

 

Quantenobjekte

·    Das Elektron als geladenes Teilchen

·    Elektronen in elektrischen und magnetischen Feldern

·    Bestimmung von Ladung und Masse des Elektrons

Photonen und Elektronen als Quantenobjekte

Kann das Verhalten von Elektronen und Photonen durch ein gemeinsames Modell beschrieben werden?

 

Quantenobjekte

·    Elektron und Photon (Teilchenaspekt, Wellenaspekt)

·    Quantenobjekte und ihre Eigenschaften

Energieversorgung und Transport mit Generatoren und Transformatoren

Wie kann elektrische Energie gewonnen, verteilt und bereitgestellt werden?

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Elektrodynamik

·    Spannung und elektrische Energie

·    Elektromagnetische Induktion

·    Induktionsgesetz

·    Wirbelströme

·    Spannungswandlung

  

Unterrichtsvorhaben der Qualifikationsphase 2 - Grundkurs (Übersichtsraster)

Kontext und Leitfrage

Inhaltsfelder, Inhaltliche Schwerpunkte

Erforschung des Mikro- und Makrokosmos

Wie gewinnt man Informationen zum Aufbau der Materie?

 

Strahlung und Materie

·    Energiequantelung der Atomhülle

·    Spektrum der elektromagnetischen Strahlung

·    Atommodelle

·    Periodensystem der Elemente

Mensch und Strahlung

Wie wirkt Strahlung auf den Menschen?

 

Strahlung und Materie

·    Kernumwandlungen

·    Ionisierende Strahlung

·    Zerfallsgesetz, Zerfallsreihen

·    Schutz vor ionisierender Strahlung

Forschung am CERN und DESY

Was sind die kleinsten Bausteine der Materie?

Strahlung und Materie

·    Standardmodell der Elementarteilchen

Navigationssysteme

Welchen Einfluss hat Bewegung auf den Ablauf der Zeit?

 

Relativität von Raum und Zeit

·    Konstanz der Lichtgeschwindigkeit

·    Zeitdilatation

Teilchenbeschleuniger

Ist die Masse bewegter Teilchen konstant?

 

Relativität von Raum und Zeit

·    Veränderlichkeit der Masse

·    Energie-Masse Äquivalenz

  

Zur ausführlichen Fassung des Lehrplans Physik

Unterrichtsvorhaben für den Profilunterricht Jg. 6 - Physik 

Aus unten den aufgeführten Unterrichtsvorhaben können die unterrichtenden Kolleginnen und Kollegen eine Auswahl treffen und mit unterschiedlicher zeitlicher Dauer und inhaltlicher Tiefe durchführen.

1.      Einführungskurs - Messen in der Physik

a.       physikalische Größen und Einheiten

b.      Messung von Länge, Masse, Volumen, Zeit, Kraft und elektrischer Spannung

c.       Kennenlernen von Messgeräten (Messschieber, Kraftmesser, Voltmeter, ...)

d.      richtiges Ablesen, Ablesegenauigkeit

2.      Flug und Fliegen

a.       Geschichte der Fliegerei

b.      Aufbau und Steuerung von Flugzeugen

c.       Bau eines einfachen Gleitfliegers aus Balsaholz oder eines Bumerangs

d.      Warum fliegt ein Flugzeug (Auftrieb und Luftwiderstand)

e.       Antriebskonzepte

3.      Astronomie und Weltraumfahrt

a.       Erste Orientierung am Sternenhimmel

b.      astronomische Geräte

c.       Die scheinbare Bewegung der Gestirne

d.      Weltbilder, unser Planetensystem

e.       Urknall, Entstehung und Lebenslauf einer Sonne

f.       Geschichte der Weltraumfahrt, Satelliten

g.      ggf. Besuch einer Sternwarte

4.      elektronische Bauelemente

a.       Eigenschaften von Halbleitern

b.      LED, Fahrradstandlicht

c.       die Halbleiterdiode,

d.      Gleich- und Wechselspannung, Gleichrichtung,

e.       der Transistor

f.       Anwendungen des Transistors (Schalter, Verstärker, Blinklicht)

5.      Wetter

a.       Abhängigkeit des Menschen vom Wetter, Bauernregeln

b.      Was ist Wetter, Wetterelemente, Messung und Aufzeichnung

c.       Luftdruck und Wind

d.      Bewölkung und Niederschlag 

e.       Die Wetterkarte