Aufbau
Lernbereiche nach Jahrgangsstufe
Jahrgangsstufe 65 Lernbereiche
- Die Naturwissenschaft Physik
- Strahlenoptik
- Eigenschaften und Bewegung von Körpern und Teilchen
- Temperatur und Wärme
- Magnetismus
Jahrgangsstufen 7–86 Lernbereiche
- Kräfte und ihre Wirkungen
- Elektrischer Strom und seine Wirkungen
- Wärme und Aggregatzustände
- Druck und Auftrieb
- Verhalten von Gasen und technische Anwendungen
- Stromkreise und Elektromagnetismus
Jahrgangsstufe 92 Lernbereiche
- Elektromagnetische Induktion und Leitungsvorgänge
- Mechanik der Punktmasse
Jahrgangsstufe 105 Lernbereiche
- Geometrische Optik
- Radioaktivität und Kernenergie
- Gravitation
- Klimaphysik
- Experimentalpraktikum
Jahrgangsstufen 11–1230 Lernbereiche
- Grundlagenkurs Mechanik (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Mechanische Schwingungen und Wellen (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Welleneigenschaften des Lichtes (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Elektrisches Feld (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Magnetisches Feld (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Elektromagnetische Induktion (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Eigenschaften von Quantenobjekten (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Quantenphysikalisches Atommodell (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Experimentalpraktikum (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Aufgabenpraktikum (Grundlegendes Anforderungsniveau)
- Mechanische Schwingungen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Mechanische Wellen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Welleneigenschaften des Lichtes (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Aufbaukurs Mechanik (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Elektrisches Feld (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Magnetisches Feld (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Elektromagnetische Induktion (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Wechselstromwiderstände und elektromagnetische (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Spezielle Relativitätstheorie (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Eigenschaften von Quantenobjekten (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Quantenphysikalisches Atommodell (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Experimentalpraktikum (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Aufgabenpraktikum (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Das Feldkonzept zur Beschreibung von (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Körper in statischen Feldern (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Veränderliche elektromagnetische Felder (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Schwingungen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Wellen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Quantenobjekte (Erhöhtes Anforderungsniveau)
- Atomvorstellungen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
Kompetenzen im Detail
Was Schüler:innen können sollen
Jahrgangsstufe 6
Die Naturwissenschaft Physik
10 Kompetenzen
- 1einfache Erscheinungen und Vorgänge aus Natur und Technik hilfsmittelfrei beobachten und das Beobachtete beschreiben
- 2die Bedeutung physikalischer Weltbetrachtung im Kontext des wissenschaftlichen Fortschritts auch im Sinne einer nachhaltigeren Lebensgestaltung reflektieren
- 3zu grundlegenden physikalischen Größen des Alltags Formelzeichen, gebräuchliche Einheiten und Messgeräte angeben sowie ihre jeweilige Größenordnung abschätzen
- 4für einfache Vorgänge Beobachtungskriterien festlegen
- 5die Eignung von Apps zur Messungen von Längen und Zeiten beurteilen
- 6bei einfachen Vorgängen Vermutungen darüber aufstellen, welche Wirkungen die Veränderung einzelner Bedingungen haben können und diese experimentell überprüfen
- 7Alltagsphänomene der Physik ihren Teilgebieten zuordnen
- 8bei der Bestimmung von Längen und Zeiten geeignete Messgeräte auswählen und diese sachund sicherheitsgerecht einsetzen
- 9die Plausibilität von Messergebnissen einschätzen
- 10die Notwendigkeit der Variablenkontrolle von Experimenten als Beitrag zum Erkenntnisprozess bei einfachen Experimenten, z. B. zur Massenabhängigkeit von Pendeln oder Proportionalität zwischen Masse und Volumen, erkennen
Strahlenoptik
15 Kompetenzen
- 1das Reflexionsgesetz in Alltagssituationen anwenden
- 2altersgerecht Vermutungen zur Ursache optischer Phänomene äußern
- 3die Bilder von Spiegeln, Sammellinsen sowie Lochkameras vergleichen und ihre Qualität bewerten
- 4den Einfluss der Beleuchtung und von reflektierenden Materialien auf die Verkehrssicherheit beurteilen
- 5einfache optische Phänomene in Alltagszusammenhängen erkennen
- 6Ursachen möglicher Messabweichungen nennen
- 7nach Anleitung aus vorgegebenen Medien, z. B. zu den Finsternissen, einzelne Informationen und Daten entnehmen
- 8die Schattenbildung, Reflexion und Bildentstehung mit dem Modell „Lichtstrahl“ erklären und dieses zur zeichnerischen Darstellung des Strahlengangs verwenden
- 9Beobachtungen, physikalische Zusammenhänge und Arbeitsergebnisse in der Alltagssprache unter Einbeziehung erster Fachbegriffe verständlich mitteilen
- 10die Brechung und die Totalreflexion an ebenen Grenzflächen qualitativ beschreiben und mithilfe von Simulationen visualisieren
- 11altersgerechte Präsentationen der Arbeitsergebnisse erstellen
- 12die Bildentstehung am ebenen Spiegel und an der Sammellinse beschreiben und die Eigenschaften von Bildern angeben
- 13einfache Experimente zur Ausbreitung von Licht an Grenzflächen überwiegend angeleitet planen, durchführen und auswerten
- 14Messergebnisse nach Anleitung in Tabellen und Diagrammen darstellen und als Je-desto-Beziehung auswerten
- 15nach vorgegebenem Schema Protokolle von ausgewählten einfachen Experimenten anfertigen
Eigenschaften und Bewegung von Körpern und Teilchen
17 Kompetenzen
- 1die Brown’sche Bewegung als Folge der Stöße der Moleküle deuten
- 2Beispiele für Bewegungen von Körpern angeben und als Ortsveränderung relativ zu einem Bezugspunkt beschreiben
- 3Verhaltensregeln im Straßenverkehr begründen
- 4Reinstoffe und Stoffgemische unterscheiden
- 5typische Stoffeigenschaften angeben
- 6Aggregatzustände mithilfe des Zusammenhalts der Teilchen beschreiben und unter Verwendung digitaler Simulationen visualisieren
- 7gleichförmige und ungleichförmige Bewegungen unterscheiden
- 8Formelzeichen der Größen Masse, Volumen, Dichte, Weg, Zeit und Geschwindigkeit angeben und deren Einheiten umrechnen
- 9Stoffeigenschaften als Ordnungsprinzip anwenden
- 10𝑠(𝑡)-Diagramme anlegen sowie Wege und Zeiten ablesen und Geschwindigkeiten vergleichen
- 11Bewegungen im 𝑠(𝑡)-Diagramm auch unter Verwendung geeigneter digitaler Werkzeuge erfassen und darstellen
- 12aus verschiedenen Messverfahren das geeignete auswählen
- 13Aggregatzustände unterscheiden
- 14Dichten flüssiger und fester Körper aus vorgegebenen oder gemessenen Massen und Volumina berechnen
- 15verschiedene Bewegungsformen von Körpern angeben
- 16Geschwindigkeiten bei gleichförmigen Bewegungen und Durchschnittsgeschwindigkeiten bei ungleichförmigen Bewegungen berechnen
- 17Experimente zur Dichte und zur Geschwindigkeit von Körpern nach Vorgaben durchführen und auswerten
Temperatur und Wärme
12 Kompetenzen
- 1zeitliche Temperaturverläufe auch unter Verwendung geeigneter digitaler Werkzeuge erfassen und darstellen
- 2Längenund Volumenänderung von Stoffen bei Temperaturänderung mit dem Teilchenmodell erklären
- 3Zusammenhang zwischen der Bewegung der Teilchen und der Temperatur eines Körpers erfassen
- 4Bedeutung der Anomalie des Wassers erläutern
- 5Unterschied zwischen Temperaturmessung und Temperaturempfindung erkennen und adäquate Handlungsstrategien, z. B. zur Gesunderhaltung, ableiten
- 6Aggregatzustände von ausgewählten Stoffen bei vorgegebener Temperatur angeben
- 7Thermometer geeignet auswählen sowie sachund sicherheitsgerecht verwenden
- 8Wärmeaustausch zwischen Körpern verschiedener Temperaturen beschreiben
- 9natürliche und technische Wärmequellen angeben
- 10Arten der Wärmeübertragung nennen und Beispielen zuordnen
- 11Aufbau eines Flüssigkeitsthermometers beschreiben und die Funktionsweise erklären
- 12Experimente zur Temperaturmessung nach Anleitung durchführen und auswerten
Magnetismus
14 Kompetenzen
- 1den Wirkungsbereich eines Magneten als magnetisches Feld modellieren
- 2Magnetfelder als realexistierend erfahren
- 3Feldlinienbilder von Magneten skizzieren und interpretieren
- 4Bedeutung des Kompasses in historischen, gesellschaftlichen und alltäglichen Zusammenhängen reflektieren
- 5das System „Magnet – Magnetfeld“ beschreiben
- 6Experimente zum Dauermagnetismus planen, durchführen und auswerten
- 7das magnetische Feld mithilfe des Feldlinienmodells auch unter Nutzung von Simulationssoftware darstellen
- 8die Eignung von Apps zur Bestimmung von Himmelsrichtungen beurteilen
- 9die Wechselwirkung eines Magneten mit verschiedenen Körpern charakterisieren
- 10unerwünschte Wirkungen von Magneten erkunden und in geeigneter Weise dokumentieren
- 11die Entwicklung des Kompasses sowie seine Nutzung in der Geschichte im Internet recherchieren und adressatengerecht präsentieren
- 12störende Einflüsse bei der Bestimmung der Nordrichtung mit dem Kompass erkennen und minimieren
- 13Anwendungen von Dauermagneten im Alltag beschreiben
- 14Apps zur Bestimmung von Himmelsrichtungen nutzen
Jahrgangsstufen 7–8
Kräfte und ihre Wirkungen
16 Kompetenzen
- 1die Ortsabhängigkeit der Gewichtskraft eines Körpers und den Unterschied zur Masse eines Körpers erklären
- 2die Erfahrbarkeit einer Kraft durch Wirkungen beschreiben
- 3das Prinzip einer Kraftmessung erläutern
- 4die Verwendung von kraftumformenden Einrichtungen für die nachhaltige Lebensgestaltung, z. B. Rollstuhlrampen, beurteilen und bewerten
- 5die Gewichtskraft eines Körpers mit der Anziehung zwischen Körper und Erde erklären
- 6Zusammenhänge zwischen der mechanischen Arbeit und der mechanischen Energie angeben
- 7einschätzen, welche Idealisierungen für die Beschreibung praktischer Probleme mithilfe des Energieerhaltungssatzes der Mechanik notwendig sind
- 8die Gewichtskraft eines Körpers berechnen
- 9Experimente zum gegenseitigen Einwirken von Körpern planen oder nach Vorgaben durchführen und auswerten
- 10Kräfte mit Kraftpfeilen darstellen und deren Länge und Richtung als Kraftbetrag und Kraftrichtung interpretieren
- 11die Goldene Regel der Mechanik formulieren und auf Beispiele anwenden
- 12Kräfte mittels Pfeildarstellung addieren und subtrahieren
- 13das Hebelgesetz auf einseitige und zweiseitige Hebel anwenden
- 14die mechanische Arbeit für einfache Fälle berechnen
- 15den Energieerhaltungssatz der Mechanik in abgeschlossenen mechanischen Systemen formulieren
- 16den Wirkungsgrad einer Anlage als Quotient aus nutzbarer und aufgewandter Arbeit berechnen
Elektrischer Strom und seine Wirkungen
15 Kompetenzen
- 1Phänomene der statischen Elektrizität erkennen und auf Ladungstrennungen zurückführen
- 2Naturerscheinungen mithilfe von Entladungsvorgängen beschreiben
- 3das elektrische Feld mithilfe des Feldlinienmodells auch unter Nutzung von Simulationssoftware darstellen
- 4grundlegende Verhaltensweisen und Sicherheitsmaßnahmen beim Umgang mit elektrischen Geräten erläutern und begründen
- 5Blitze und andere elektrische Schläge als Beispiele für Entladeströme angeben
- 6das elektrische und das magnetische Feld vergleichen
- 7die elektrische Ladung mithilfe der Elementarladung beschreiben
- 8die Teile des einfachen Stromkreises und die Energieumwandlungen fachsprachlich genau beschreiben
- 9die elektrische Spannung als Antrieb des Stromflusses erkennen
- 10die Beeinflussung des elektrischen Stromes durch den Antrieb und die Hemmung beschreiben
- 11die Wirkungen des elektrischen Stromes erläutern
- 12mithilfe des Feldlinienmodells das Feld eines Plattenkondensators beschreiben
- 13das elektrische Feld für die Erläuterung von Kraftwirkungen zwischen geladenen Körpern nutzen
- 14Experimente zur Messung elektrischer Größen nach Anleitung durchführen und auswerten
- 15Größenordnungen der Spannung und der Stromstärke bei elektrostatischen Phänomenen und in Stromkreisen angeben
Wärme und Aggregatzustände
14 Kompetenzen
- 1Aggregatzustandsänderungen eines Körpers mit dem Teilchenmodell beschreiben
- 2Energieerhaltungssatz auf thermodynamische Vorgänge anwenden
- 3Aufbau und die prinzipielle Wirkungsweise eines Sonnenkollektors und eines Treibhauses beschreiben
- 4Bedeutung der spezifischen Wärmekapazität von Wasser und anderen Stoffen in Natur und Technik beurteilen
- 5Wärmezufuhr und -abgabe bei Aggregatzustandsänderungen angeben
- 6zufällige und systematische Messabweichungen und deren Ursachen erkennen
- 7Nutzung der Sonnenergie als Maßnahme zur Bekämpfung des Klimawandels erkennen
- 8Bedingungen für das Auftreten ausgewählter Wetterphänomene (z. B. Nebel, Hagel) angeben
- 9Analogiebetrachtungen zwischen elektrischem Strom und Wärmestrom vornehmen
- 10Tabellenwerte aus dem Tafelwerk ermitteln
- 11Experimente zu Temperaturverlauf und Wärmeaustausch nach Anleitung durchführen und auswerten
- 12einfache thermodynamische Systeme hinsichtlich der Durchlässigkeit ihrer Grenzen kennzeichnen
- 13Beeinflussung des Wärmestromes durch Antrieb und Hemmung beschreiben
- 14einfache Bilanzen für Wärmeaustauschprozesse aufstellen und einzelne Größen berechnen
Druck und Auftrieb
13 Kompetenzen
- 1mithilfe der Druckgleichung Aussagen über die Vergrößerung und die Verkleinerung des Druckes formulieren
- 2Experimente zum Auftrieb planen sowie nach Vorgaben durchführen und auswerten
- 3die Entwicklung der Luftfahrt in Verbindung mit historischen Persönlichkeiten recherchieren und auch unter Verwendung digitaler Werkzeuge präsentieren
- 4Einfluss von abschmelzenden Polkappen auf den Meeresspiegel modellhaft reflektieren
- 5konkrete Druckwerte berechnen und gebräuchliche Einheiten des Druckes angeben
- 6Kräfte an Tragflächen von Flugzeugen und Flügeln von Windkraftanlagen in strömender Luft erklären und ihre Nutzung erläutern
- 7Anwendungen für das Sinken, Schweben, Aufsteigen und Schwimmen in Natur und Technik recherchieren und präsentieren
- 8den Druck in Gewässern und in der Luft als Schweredruck deuten
- 9Beispiele für die allseitige Ausbreitung des Druckes in Flüssigkeiten und Gasen angeben
- 10das Sinken, Schweben, Steigen und Schwimmen eines Körpers in einer Flüssigkeit erklären
- 11Auftriebskräfte auf Druckunterschiede zurückführen
- 12einen Zusammenhang zwischen der Schwimmfähigkeit eines Körpers und den Dichten von Körper und Flüssigkeit herstellen
- 13das Aufsteigen eines Ballons mithilfe der Gesamtdichte des Ballons und der Gasdichte erklären
Verhalten von Gasen und technische Anwendungen
9 Kompetenzen
- 1das Vielteilchensystem auf Gase übertragen
- 2Zusammenhänge zwischen den Zustandsgrößen qualitativ auch unter Verwendung von Computersimulationen ableiten
- 3Energieflussdiagramme bei technischen Anwendungsbeispielen darstellen bzw. auswerten
- 4die Umweltproblematik von Verbrennungsmotoren reflektieren
- 5Veränderungen von Zustandsgrößen bei ausgewählten thermodynamischen Prozessen an Beispielen berechnen
- 6den 1. Hauptsatz der Thermodynamik zur Beschreibung ausgewählter Prozesse anwenden
- 7bei der Beschreibung von technischen Anwendungen und der Erklärung der jeweiligen Funktionsweise auch geeignete digitale Medien nutzen
- 8den prinzipiellen Aufbau eines Verbrennungsmotors beschreiben und seine Funktionsweise analysieren
- 9den prinzipiellen Aufbau eines Kühlschrankes oder einer Wärmepumpe beschreiben und seine/ihre Wirkungsweise erklären
Stromkreise und Elektromagnetismus
17 Kompetenzen
- 1den elektrischen Widerstand eines Bauelementes mithilfe des Teilchenmodells beschreiben
- 2das elektromotorische Prinzip durch experimentelle Untersuchungen ableiten
- 3den Aufbau eines Gleichstrommotors auch mithilfe von Simulationen beschreiben und seine prinzipielle Wirkungsweise erklären
- 4den Energiebedarf im Haushalt nach Leistung und Zeitdauer ermitteln und daraus das energiebewusste Handeln im Sinne eines nachhaltigen Konsums begründen
- 5den elektrischen Widerstand eines Bauelementes aus Spannung und Stromstärke berechnen
- 6zufällige und systematische Messabweichungen und deren Ursachen erkennen
- 7Anwendungen von Elektromotoren recherchieren und die Ergebnisse präsentieren
- 8die Umweltproblematik von Elektromotoren im Zusammenhang mit der Elektromobilität reflektieren
- 9die Abhängigkeiten des elektrischen Widerstandes eines geraden Leiters beschreiben und anwenden
- 10das Energieflussdiagramm eines Elektromotors erläutern und den Wirkungsgrad bestimmen
- 11die Funktionsweise der Potenziometerschaltung erläutern
- 12Stromstärken, Spannungen, Widerstände und Leistungen berechnen
- 13die Energieaufteilung in Reihenund Parallelschaltungen beschreiben
- 14das Magnetfeld um stromführende Leiter und um Spulen beschreiben und mit dem Feld eines Dauermagneten vergleichen
- 15den Zusammenhang von Magnetfeld, Stromstärke und Kraftwirkung hinsichtlich Betrag und Richtung erläutern (UVW-Regel)
- 16Experimente zum Zusammenhang zwischen elektrischen Größen nach Anleitung durchführen und auswerten
- 17elektrische Messgeräte sachund sicherheitsgerecht einsetzen
Jahrgangsstufe 9
Elektromagnetische Induktion und Leitungsvorgänge
14 Kompetenzen
- 1das Entstehen einer Induktionsspannung erläutern
- 2Experimente zur Ermittlung der Abhängigkeiten der Größe der Induktionsspannung auch unter Verwendung von Computersimulationen auswerten
- 3den prinzipiellen Aufbau von Wechselstromgenerator und Transformator beschreiben und deren Wirkungsweisen erklären
- 4die Vorteile der Transformierbarkeit der elektrischen Wechselspannung für eine widerstandsfähige Energieversorgung an Beispielen erläutern
- 5die Selbstinduktion als Rückwirkung des Magnetfeldes der felderzeugenden Spule beschreiben
- 6den Einsatz von Glühlampen und Leuchtdioden (LED) unter den Aspekten der Nachhaltigkeit vergleichen
- 7für den Wechselstromgenerator den zeitlichen Verlauf von Spannung und Stromstärke darstellen und die Bedeutung der Effektivwerte beschreiben
- 8für den idealen Transformator Spannungen, Stromstärken, Windungszahlen und übertragene Leistungen berechnen
- 9die Wirkung der Belastung auf die Vorgänge im Transformator beschreiben
- 10den Aufbau von reinen und dotierten Halbleitern beschreiben und elektrische Eigenschaften ableiten
- 11das Entstehen einer Grenzschicht beim p-n-Übergang erklären
- 12die Freisetzung zusätzlicher Ladungsträger durch Lichteinfall beschreiben
- 13den Platzbedarf für Solarzellen zur nachhaltigen Energieversorgung mithilfe einfacher Modellrechnungen ermitteln
- 14Experimente an ausgewählten Geräten und Bauelementen nach Vorgaben durchführen und auswerten
Mechanik der Punktmasse
19 Kompetenzen
- 1das Modell „Punktmasse“ beschreiben
- 2hypothesengeleitete Experimente zu Bewegungsvorgängen mit und ohne Reibung planen sowie nach Vorgabe durchführen und auswerten
- 3Alltagserfahrungen mithilfe der Newton’schen Axiome erklären
- 4auf den Straßenverkehr bezogene Sachund Anwendungsaufgaben selbstständig lösen und die Ergebnisse auch unter Verwendung digitaler Werkzeuge sachgerecht beurteilen
- 5die Kraft als Wechselwirkungsgröße beschreiben und in verschiedenen Bezugssystemen erkennen
- 6die Abgeschlossenheit von mechanischen Systemen im Kontext der Erhaltungssätze bewerten
- 7Bewegungen von Körpern in geeigneten Diagrammen veranschaulichen und Flächen unter den Graphen interpretieren
- 8die Bedeutung der Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Reibung im Alltag reflektieren
- 9die Kräftezerlegung an Beispielen erläutern und mithilfe geeigneter digitaler Werkzeuge visualisieren
- 10den Wirkungsgrad als Verhältnis von nutzbarer und aufgewandter Leistung erkennen
- 11die Leistung bei mechanischen Vorgängen im Sport beurteilen
- 12die Unmöglichkeit eines Perpetuum mobile 1. Art mit dem Energieerhaltungssatz begründen und erkennen, dass jeder mechanische Vorgang mit einer Wärmeabgabe verbunden ist
- 13konkreten Bewegungen ihre zugehörigen Bahnformen und Bewegungsarten zuordnen
- 14verschiedene Bewegungen als ungestörte Überlagerung einzelner Bewegungen beschreiben
- 15die gleichförmige Kreisbewegung als beschleunigte Bewegung über die Radialkraft charakterisieren
- 16Bewegungszustandsänderungen auf Wechselwirkungen zurückführen
- 17die Größengleichungen für die potenzielle und die kinetische Energie angeben und anwenden
- 18den Energieerhaltungssatz unter Einbindung der mechanischen Arbeit anwenden
- 19die bei konkreten Bewegungsvorgängen auftretende Reibungsarbeit berechnen
Jahrgangsstufe 10
Geometrische Optik
11 Kompetenzen
- 1Hypothesen zum Strahlenverlauf an Linsen formulieren und geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung planen, durchführen und auswerten
- 2Daten angemessen auch mithilfe digitaler Werkzeuge aufbereiten und veranschaulichen
- 3die Bedeutung der Lichtleiter für die globale Kommunikation und
- 4Licht mit dem Strahlenmodell beschreiben
- 5die Reflexion und die Brechung von Licht beschreiben
- 6das Brechungsgesetz quantitativ herleiten
- 7den Aufbau eines Fernrohres beschreiben und die Funktionsweise mit dem Strahlenmodell erläutern
- 8das Fermat’sche Prinzip als grundlegendes Naturgesetz anschaulich beschreiben
- 9Experimente zur Ausbreitung des Lichtes planen, durchführen und quantitativ auswerten
- 10die Abbildungsgleichung und den Abbildungsmaßstab für dünne Linsen herleiten und anwenden
- 11Grenzen des Strahlenmodells am Beispiel der Dispersion exemplarisch erkennen
Radioaktivität und Kernenergie
15 Kompetenzen
- 1den Aufbau von Atomkernen mithilfe des Periodensystems der Elemente beschreiben
- 2Experimente zu Eigenschaften radioaktiver Strahlung planen und auswerten
- 3die prinzipielle Wirkungsweise von Anwendungen radioaktiver Strahlung recherchieren und präsentieren
- 4Gefahren und Nutzen der Anwendung radioaktiver Strahlung einordnen, bewerten und Verhaltensregeln ableiten
- 5die Vorgänge im Atomkern bei der Entstehung der verschiedenen Strahlungsarten mit Zerfallsgleichungen beschreiben
- 6aus Daten die Aktivität (Mittelwert und Streuung) eines radioaktiven Präparates bestimmen sowie ihre zeitliche Veränderung mithilfe digitaler Werkzeuge analysieren
- 7die Ambivalenz der Anwendung von Radionukliden in der Medizin diskutieren
- 8die Energiebereitstellung durch Kernumwandlung unter den Aspekten der Nachhaltigkeit auch unter Verwendung digitaler Werkzeuge recherchieren, diskutieren und beurteilen
- 9den radioaktiven Zerfall als stochastischen Prozess erläutern
- 10Halbwertszeiten radioaktiver Isotope graphisch aus Zerfallskurven bestimmen und zur Lösung anwendungsbezogener Fragestellungen nutzen
- 11das Prinzip der C14-Methode zur Altersbestimmung erläutern und die Genauigkeit dieser Methode diskutieren
- 12die Energiefreisetzung bei Kernspaltung oder Kernfusion mit der Verringerung der Kernmasse erklären
- 13die Zerfallskurve darstellen und interpretieren
- 14die Eigenschaften radioaktiver Strahlung (Durchdringungsvermögen, Ionisierungsvermögen, Verhalten in elektrischen und magnetischen Feldern) beschreiben
- 15Möglichkeiten zum Nachweis radioaktiver Strahlung erklären
Gravitation
10 Kompetenzen
- 1das Gravitationsgesetz qualitativ mit dem Feldlinienmodell sowie quantitativ mit der Gravitationskraft auf einen Körper und mit der Gravitationsfeldstärke beschreiben
- 2den Ortsfaktor der Fallbeschleunigung als Gravitationsfeldstärke an einem Ort einordnen
- 3die Kepler’schen Gesetze und das Gravitationsgesetz am Beispiel des heliozentrischen Weltbildes aus astronomischer Sicht darstellen und auf weitere Systeme anwenden
- 4Einsatz von Satelliten im niedrigen und mittleren Erdorbit für die Klimaforschung und die Navigation auch in digitalen Medien recherchieren und bewerten
- 5Berechnungen im homogenen Feld durchführen
- 6Missionen der Raumfahrt recherchieren und präsentieren
- 7das Gravitationsgesetz für Berechnungen anwenden
- 8die Bedeutung einer globalen Wetterbeobachtung erkennen und dieses Wissen zur Analyse von Veränderungen von Ökosystemen in Bezug auf die Folgen des Klimawandels nutzen
- 91. kosmische Geschwindigkeit herleiten
- 10Bahnformen von Satelliten in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit vergleichen
Klimaphysik
21 Kompetenzen
- 1Bestandteile des elektromagnetischen Spektrums nennen und bezüglich der Energie charakterisieren
- 2Experiment zur Bestimmung der Solarkonstanten am Schulort weitgehend selbstständig planen, durchführen und auswerten
- 3Energieflüsse in der Erdatmosphäre graphisch darstellen und daran den Einfluss von Treibhausgasen auf die Temperatur der Erdoberfläche im Strahlungsgleichgewicht erkennen
- 4Reflexionsund Absorptionsvermögen von Körpern in Abhängigkeit von ihrer Farbe beschreiben
- 5geeignete Simulationssoftware zur Darstellung des Treibhauseffektes und des Strahlungshaushaltes der Erde sowie zur unterschiedlichen Absorption von Strahlung durch Moleküle in der Luft nutzen
- 6in physikalisch schlüssigen Argumentationen die Vorgänge erklären, die zur Erwärmung der Erdatmosphäre führen
- 7Strahlungshaushalt der Erde darstellen
- 8einer fachwissenschaftlichen Quelle Informationen zu Ursprung und Konsequenzen anthropogener Einflüsse auf das Klima der Erde entnehmen und die physikalisch schlüssige Argumentationsweise in dieser Quelle analysieren
- 9experimentelle Untersuchungen sowie durch andere fachtypische Arbeitsweisen (z. B. Auswertung vorgegebener oder recherchierter Quellen) gewonnene Ergebnisse selbständig dokumentieren, ggf. unter Verwendung angemessener Formen der Mathematisierung
- 10Eis-Albedo-Wechselwirkung erläutern
- 11Arbeitsergebnisse sachund adressatengerecht in mündlichen Beiträgen, Referaten oder anhand von Dokumentationen auch unter Nutzung digitaler Medien präsentieren
- 12ein vorgegebenes Experiment zum Einfluss von CO als Infrarot- Absorber auf die Temperatur eines abgeschlossenen Systems durchführen und auswerten sowie Schlussfolgerungen über das physikalische System Erdatmosphäre ziehen
- 13Maßnahmen zur Einhaltung aktueller Klimaschutzziele auf individueller und gesellschaftlicher Ebene zusammenstellen und ihre Relevanz diskutieren
- 14das Stefan-Boltzmann-Gesetz insbesondere für die Strahlungsleistung der Erde mit und ohne Atmosphäre sowie mit CO -angereicherter Atmosphäre exemplarisch anwenden und grafisch darstellen
- 15natürlichen und anthropogenen Treibhauseffekt definieren und klar voneinander abgrenzen
- 16mit Argumenten auf der Basis physikalischer Erkenntnisse auseinandersetzen und die Interessenlagen der Autoren erörtern
- 17Ursachen des anthropogenen Treibhauseffektes erklären
- 18einen begründeten Standpunkt bei mündlichem und schriftlichem Meinungsaustausch einnehmen
- 19Nutzen und Risiken einer technischen Anwendung hinsichtlich des Klimawandels nach selbständig ausgewählten Kriterien abwägen sowie die Konsequenzen für Mensch und Umwelt diskutieren
- 20Rückkopplungsprozesse im Klimasystem an einem Beispiel (abschmelzende Eisflächen, Permafrost, Wasserdampf, Methanhydrate in den Ozeanen) beschreiben
- 21Kippelemente im Klimasystem mithilfe vorgegebener Quellen benennen
Experimentalpraktikum
15 Kompetenzen
- 1Einheiten, Merkmale und Messmöglichkeiten wesentlicher physikalischer Größen angeben
- 2Experimente zu gegebenen Problemstellungen planen
- 3Lehrbücher, Kompendien und andere Quellen zur Vorbereitung und Auswertung der Experimente nutzen
- 4Risiken und Sicherheitsmaßnahmen beim Experimentieren mithilfe physikalischen Wissens bewerten und entsprechend berücksichtigen
- 5Zusammenhänge zwischen ausgewählten elektrischen, mechanischen, optischen und thermodynamischen Größen darstellen und zur Beschreibung realer Vorgänge nutzen
- 6vorgegebene Größen zielgerichtet verändern bzw. konstant halten
- 7das Vorgehen zur Lösung physikalischer Probleme unter Einbeziehung von Experimenten diskutieren
- 8selbstständig Experimente nach Vorgaben durchführen und auswerten: • Bestimmung einer physikalischen Größe • Bestimmung des Zusammenhangs zwischen zwei physikalischen Größen
- 9den Einfluss von Messabweichungen auf das Ergebnis beschreiben und Möglichkeiten zur Verringerung aufzeigen
- 10verschiedene Möglichkeiten der Durchführung eines Experimentes vergleichen und bewerten
- 11das Vorgehen und die Ergebnisse von Experimenten in verschiedenen Formen zusammenhängend darstellen und präsentieren
- 12aus Messwerten einfache mathematische Zusammenhänge ableiten
- 13Messwerte mithilfe digitaler Werkzeuge erfassen, dokumentieren und auswerten
- 14bereitgestellte elektrische und nichtelektrische Messgeräte sicher einsetzen
- 15aus Messwerten in vorgegebenen mathematischen Zusammenhängen Konstanten ermitteln und damit z. B. Abhängigkeiten nachweisen
Jahrgangsstufen 11–12
Grundlagenkurs Mechanik (Grundlegendes Anforderungsniveau)
12 Kompetenzen
- 1die vektorielle Größe Kraft in verschiedenen Bezugssystemen erkennen und beschreiben
- 2für Würfe Bahngleichungen entwickeln und daraus die Wurfweite und die Wurfhöhe mathematisch ableiten
- 3die Newton’schen Axiome begründet anwenden
- 4Vorsichtsmaßnahmen im Straßenverkehr mit physikalischen Gesetzen begründen
- 5kinematische Abläufe mit dem Modell „Punktmasse“ beschreiben
- 6Bilanzgleichungen für die Erhaltungsgröße Energie aufstellen und auswerten
- 7Bewegungsdiagramme zeichnen, interpretieren und daraus Größen ermitteln
- 8Bewegungen als ungestörte Überlagerung einzelner Bewegungen beschreiben
- 9die Abgeschlossenheit von mechanischen Systemen im Kontext des Energieerhaltungssatzes bewerten
- 10die gleichförmige Kreisbewegung als gleichmäßig beschleunigte Bewegung charakterisieren und in verschiedenen Bezugssystemen beschreiben
- 11den Impuls als Zustandsgröße charakterisieren
- 12die Energieerhaltung in einem abgeschlossenen System beschreiben und anwenden
Mechanische Schwingungen und Wellen (Grundlegendes Anforderungsniveau)
17 Kompetenzen
- 1die Entstehung mechanischer Schwingungen beschreiben
- 2Experimente zu mechanischen Schwingungen planen, durchführen und auswerten
- 3die Kopplung von Oszillatoren des Wellenträgers sowie die Notwendigkeit eines Trägermediums für mechanische Wellen begründen
- 4Gefahren durch Resonanz beurteilen und Sicherheitsmaßnahmen begründen
- 5Energiebilanzen und Energieumwandlungen in schwingenden Systemen aufstellen und beschreiben
- 6an ausgewählten Beispielen empirische Daten realer Schwinger erheben, z. B. mit einer Videoanalyse
- 7harmonische Wellen mit Gangunterschied, Kohärenz und Phase vergleichen
- 8die Gleichung für die Periodendauer eines Federschwingers anwenden
- 9die Grenzen des Modells „Harmonischer Oszillator“ beurteilen
- 10harmonische Schwingungen und Wellen mithilfe der Kenngrößen beschreiben
- 11die Energieübertragung zwischen Oszillatoren auf deren Kopplung zurückführen
- 12Polarisierbarkeit als Eigenschaft transversaler Wellen beschreiben
- 13die Sinusfunktion zur Beschreibung von harmonischen Schwingungen auch mithilfe digitaler Werkzeuge verwenden
- 14Interferenzphänomene für stehende Wellen beschreiben und erklären
- 15die Ausbreitung mechanischer Wellen beschreiben und mit dem Huygens’schen Prinzip deuten
- 16longitudinale und transversale Wellen vergleichen und Polarisation als Eigenschaft von Transversalwellen deuten
- 17die Reflexion einer erzeugten stehenden Welle zur Bestimmung der Wellenlänge anwenden
Welleneigenschaften des Lichtes (Grundlegendes Anforderungsniveau)
14 Kompetenzen
- 1Licht als elektromagnetischen Sachverhalt beschreiben und in das elektromagnetische Spektrum einordnen
- 2Ausbreitung von Licht innerhalb eines Mediums durch die gleichförmige grenze für Geschwindigkeiten von Objekten benennen
- 3Sachverhalte und Phänomene der Wellenoptik unter Verwendung der Fachsprache im Wellenmodell mit geeigneten Analogien und Darstellungen beschreiben, veranschaulichen und erklären
- 4sichtbares Licht sowie Infrarotund Ultraviolettstrahlung unterscheiden und mit Beispielen ihre jeweilige biologische und chemische Wirkung reflektieren
- 5Experimente zur Ausbreitung und Wellennatur des Lichtes planen, durchführen und quantitativ auswerten
- 6die Wellenlänge von Licht aus Interferenzphänomenen bestimmen
- 7die Entwicklung von Erkenntnissen der Physik am Beispiel des Lichtes darstellen
- 8das Interferenzmuster von polychromatischem Licht am Gitter erklären
- 9Hypothesen zur Interferenz des Lichtes am Doppelspalt aufstellen sowie geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung planen, durchführen und auswerten
- 10den Beitrag der Solarenergie zur Energiewende reflektieren
- 11Phänomene der Wellenoptik beobachten, beschreiben und erklären
- 12die Entstehung des Spektrums von weißem Licht am Doppelspalt erklären
- 13Polarisation von Licht als Unterscheidungskriterium für Longitudinalund Transversalwellen anwenden
- 14Zusammenhänge zwischen optischen Phänomenen (Dispersion, Polarisation, Streuung) und Alltagserfahrungen herstellen
Elektrisches Feld (Grundlegendes Anforderungsniveau)
15 Kompetenzen
- 1elektrische Felder qualitativ und quantitativ unter Einbeziehung des Modells „Feldlinien“ und der Feldstärke beschreiben
- 2Experimente zum Laden oder Entladen eines Kondensators planen und bei der Auswertung Messunsicherheiten qualitativ analysieren
- 3relevante Informationen aus Feldlinienbildern entnehmen und diese in passender Struktur und angemessener Fachsprache wiedergeben
- 4den Einsatz von Speicherkondensatoren z. B. in Fahrradrücklichtern aus Sicht der Verkehrssicherheit beurteilen
- 5Nachweismöglichkeiten für das elektrische Feld beschreiben
- 6den Zusammenhang von elektrischen und konstruktiven Größen am Plattenkondensator quantitativ beschreiben
- 7die Bahnen bewegter Ladungsträger im elektrischen Querfeld kausal korrekt strukturiert beschreiben
- 8die Arbeit in homogenen elektrischen Feldern berechnen
- 9die Bewegung von Ladungsträgern im elektrischen Feld beschreiben und mit Wurfbewegungen vergleichen
- 10die Kraftwirkungen zwischen geladenen Körpern in elektrischen Feldern beschreiben und zur Erklärung von Bewegungen von elektrisch geladenen Körpern nutzen
- 11die Grenzen des Modells „Feldlinien“ aufzeigen
- 12Bewegungen elektrisch geladener Körper in homogenen elektrischen Feldern mithilfe des Superpositionsprinzips auch unter Nutzung von Simulationen beschreiben
- 13die Bewegung elektrisch geladener Körper energetisch beschreiben und den Energieerhaltungssatz nutzen
- 14das Aufund Entladen eines Kondensators qualitativ auch unter Beachtung der Parameter Kapazität und Widerstand beschreiben
- 15Experimente zum Entladen eines Kondensators nach Anleitung durchführen und auch unter Anwendung der Exponentialfunktion auswerten
Magnetisches Feld (Grundlegendes Anforderungsniveau)
7 Kompetenzen
- 1das magnetische Feld von Dauermagneten, stromführenden Leitern und Spulen mit dem Modell „Feldlinien“ beschreiben
- 2die idealisierte Beschreibung von elektrischen und magnetischen Feldern mit der Realität vergleichen
- 3das elektromotorische Prinzip beschreiben und Richtungsbeziehungen am Beispiel des Schaukelversuches erläutern
- 4die Funktion des Magnetfeldes der Erde auch als Schutzmantel vor kosmischer Strahlung begründen und die Bedeutung für die Entwicklung des Lebens reflektieren
- 5die Entstehung der Lorentzkraft erklären und ihre Wirkungen mithilfe der UVW-Regel folgern
- 6die Wirkungen von magnetischen Feldern auf die Bewegung von Ladungsträgern erklären
- 7das magnetische Feld einer stromdurchflossenen Spule als Träger von Energie erläutern
Elektromagnetische Induktion (Grundlegendes Anforderungsniveau)
11 Kompetenzen
- 1die bei Versuchen zur Induktion beobachtbaren Phänomene erklären
- 2Induktionsspannungen als Ergebnis der wirkenden Lorentzkraft auf die Ladungsträger eines in einem Magnetfeld bewegten Leiters erklären
- 3das Auftreten einer Induktionsspannung unter Verwendung des Induktionsgesetzes fachsprachlich korrekt begründen
- 4lokale und globale Probleme der Energieversorgung reflektieren
- 5den Betrag einer Induktionsspannung unter Verwendung des Induktionsgesetzes berechnen
- 6ein Experiment zum Transformator planen und auswerten
- 7die Bedeutung von Wechselstrom bei technischen Anwendungen diskutieren
- 8die Funktionsweise eines Transformators erklären
- 9die Energiefernleitung erklären und den Energieerhaltungssatz dabei anwenden
- 10ein technisches Gerät, bei dem sehr große Induktionsspannungen erzeugt werden (z. B. Hochspannungstransformator), hinsichtlich entstehender Risiken beurteilen
- 11elektromagnetische Schwingungen am Schwingkreis qualitativ unter energetischen Aspekten beschreiben und mit der Schwingung eines horizontalen Federschwingers oder eines Fadenpendels vergleichen
Eigenschaften von Quantenobjekten (Grundlegendes Anforderungsniveau)
11 Kompetenzen
- 1das Auftreten eines Paradigmenwechsels in der Physik am Beispiel der Beschreibung der Eigenschaften und des Verhaltens von Quantenobjekten (Photonen, Elektronen) im Vergleich zur Beschreibung mit klassischen Modellen reflektieren und seine Bedeutung in Wissenschaft und Technik bewerten
- 2den Widerspruch der experimentellen Befunde des Photoeffekts zur klassischen Physik erläutern und den Photoeffekt mithilfe der Einstein’schen Photonenhypothese deuten
- 3die qualitativen Vorhersagen der klassischen Elektrodynamik zur Energie der Photoelektronen mit Bezug auf die Frequenz und die Intensität des Lichtes erläutern
- 4die Eigenschaften und das Verhalten von Quantenobjekten als Ergebnisse der Auswertung von Simulationsund Gedankenexperimenten präsentieren
- 5ein Experiment zur Bestimmung eines Näherungswertes für das Planck’sche Wirkungsquantum planen und auswerten
- 6die Grenzen des Teilchenmodells und des klassischen Wellenmodells aus verschiedenen Perspektiven in passender Struktur und angemessener Fachsprache wiedergeben
- 7Teilchenund Welleneigenschaften von Photonen und Elektronen beschreiben
- 8Quantenobjekte als quantenphysikalische Systeme von klassischen Objekten aufgrund besonderer Eigenschaften und des besonderen Verhaltens unterscheiden
- 9Simulationssoftware bei der Untersuchung von Quantenobjekten, z. B. Experiment von Jönsson, nutzen
- 10die Gültigkeit des Energieerhaltungssatzes in der Quantenphysik an Beispielen aufzeigen, Energiebilanzen aufstellen und anwenden
- 11die Wesenszüge der Quantenphysik an Beispielen und Experimenten, z. B. am Doppelspaltexperiment, erläutern
Quantenphysikalisches Atommodell (Grundlegendes Anforderungsniveau)
9 Kompetenzen
- 1das quantenphysikalische Atommodell im Energiestufenund Orbitalmodell des Wasserstoffatoms anwenden
- 2im Bereich der Quantenphysik den strengen Determinismus der klassischen Physik durch den Wesenszug der stochastischen Vorhersagbarkeit ersetzen
- 3am Beispiel der historischen Entwicklung der Atommodelle aufzeigen, dass Widersprüche zwischen Realität und Modell zur Entwicklung eines quantenphysikalischen Atommodells geführt haben
- 4den Einfluss der Quantenphysik auf Grundannahmen zur physikalischen Erkenntnis und auf Veränderungen des Weltbildes bewerten
- 5die Energiequantelung bei den Atomspektren nachweisen
- 6Orbitale im quantenphysikalischen Atommodell als Folge besonderer Energiezustände erkennen
- 7Recherchen zu Problemen und Fragestellungen der Quantenphysik auch unter Nutzung digitaler Medien durchführen und präsentieren
- 8die Auswirkungen der physikalischen Weltbetrachtung mit scheinbar paradoxen Eigenschaften von Quantenobjekten wie eingeschränkter Anschaulichkeit und unbeständigen Erscheinungsformen, die sich nicht mit unseren Alltagserfahrungen und Denktraditionen vereinbaren lassen aber dennoch präzise Vorhersagen über das Verhalten von Quantenobjekten ermöglichen, auf alltägliche Anwendungen in der Medizin, Elektronik, Digital-, Laseroder Kommunikationstechnik reflektieren
- 9die Wellenlänge von Spektrallinien aus den Energieniveaustufen berechnen
Experimentalpraktikum (Grundlegendes Anforderungsniveau)
15 Kompetenzen
- 1Einheiten, Merkmale und Messmöglichkeiten wesentlicher physikalischer Größen angeben
- 2Zu zwei gegebenen Problemstellungen Hypothesen aufstellen und Experimente zu ihrer Überprüfung planen sowie selbstständig nach Vorgaben durchführen und auswerten • Bestimmung von physikalischen Größen bzw. Näherungswerten für Naturkonstanten (z. B. Fallbeschleunigung, Brechzahl, Flussdichte, Wirkungsquantum) • Bestimmung von Zusammenhängen zwischen physikalischen Größen (z. B. Federkonstante und Eigenfrequenz) • Untersuchung physikalischer Vorgänge (z. B. Wurf, Entladung eines Kondensators) • Messwerterfassung mit Sensoren und Auswertung mithilfe des Computers (z. B. Ausschaltvorgänge)
- 3selbstständig auch digitale Quellen zur Vorbereitung und Auswertung der Experimente nutzen
- 4Zusammenhänge zwischen ausgewählten mechanischen, elektromagnetischen und optischen Größen beschreiben
- 5Messunsicherheiten als Teil des Messergebnisses beschreiben und Möglichkeiten zur Verringerung von Messabweichungen aufzeigen
- 6Vorgehensweisen zur Lösung physikalischer Probleme unter Einbeziehung von Experimenten diskutieren
- 7variable und konstant zu haltende Größen identifizieren
- 8aus Messwerten mathematische Zusammenhänge ableiten
- 9das Vorgehen und die Ergebnisse von Experimenten in verschiedenen Formen zusammenhängend darstellen und präsentieren
- 10Phänomene physikalisch modellieren, dabei theoretische Überlegungen und experimentelle Erkenntnisse aufeinander beziehen
- 11Risiken und Sicherheitsmaßnahmen beim Experimentieren mithilfe physikalischen Wissens bewerten und entsprechend berücksichtigen
- 12geeignete Messgeräte begründet auswählen und sicher einsetzen
- 13die Eignung von Untersuchungsverfahren zur Prüfung bestimmter Hypothesen beurteilen
- 14aus Messwerten in vorgegebenen mathematischen Zusammenhängen Konstanten ermitteln
- 15die Relevanz von Modellen, Theorien, Hypothesen und Experimenten für die physikalische Erkenntnisgewinnung reflektieren
Aufgabenpraktikum (Grundlegendes Anforderungsniveau)
14 Kompetenzen
- 1komplexe Aufgaben in Teilprobleme zerlegen und Bearbeitungsstrategien entwickeln
- 2selbstständig Quellen zur Wiederholung von Kenntnissen, die zur Bearbeitung der Aufgaben notwendig sind, nutzen
- 3sich reflektiert und rational in einem außerfachlichen Kontext (z. B. masten) ein eigenes Urteil bilden
- 4mathematische Modelle zur Beschreibung physikalischer Situationen anpassen und anwenden
- 5die zur Aufgabenbearbeitung vorgenommenen Vereinfachungen und Idealisierungen begründen
- 6aus gegebenen Daten mathematische Zusammenhänge ableiten
- 7aus den zu den Aufgaben gehörenden Materialien (Texte, Zeichnungen, Diagramme) relevante Informationen entnehmen
- 8Phänomene unter Nutzung physikalischer Modelle und Theorien erklären
- 9physikalische Probleme mit Skizzen veranschaulichen
- 10das Vorgehen zur Lösung physikalischer Probleme darstellen
- 11die Eignung von Modellen oder Theorien für die Lösung von Problemen beurteilen
- 12die Lösung von Aufgaben nachvollziehbar und unter Einbeziehung fachspezifischer Formen darstellen
- 13die erarbeitete Lösung und den Lösungsweg kritisch reflektieren und auf Plausibilität prüfen
- 14gültige Argumentationsketten für die Argumentation verwenden
Mechanische Schwingungen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
16 Kompetenzen
- 1die Entstehung mechanischer Schwingungen beschreiben
- 2Experimente zu mechanischen Schwingungen planen, durchführen und auswerten
- 3Gefahren durch Resonanz beurteilen und Sicherheitsmaßnahmen begründen
- 4harmonische und gedämpfte Schwingungen auch mithilfe digitaler Werkzeuge grafisch darstellen
- 5Energiebilanzen und Energieumwandlungen in schwingenden Systemen aufstellen und beschreiben
- 6an ausgewählten Beispielen empirische Daten realer Schwinger erheben, z. B. mit einer Videoanalyse
- 7die Auswirkung der Intensität der Dämpfung auf harmonische Schwingungen vergleichen
- 8die Gleichung für die Periodendauer eines Federschwingers und Fadenpendels anwenden
- 9das lineare Kraftgesetz als Bedingung für die Entstehung einer mechanischen harmonischen Schwingung erkennen
- 10Beispiele beschreiben, bei denen die Kopplung zwischen Schwingern zu chaotischen Bewegungen führen kann
- 11harmonische Schwingungen mithilfe der Kenngrößen beschreiben
- 12die Grenzen des Modells „Harmonischer Oszillator“ beurteilen
- 13schwach gedämpfte Schwingungen auf Energieverluste zurückführen und durch abklingende e-Funktionen als Einhüllende deuten
- 14die Sinusund Kosinusfunktion zur Beschreibung von harmonischen Schwingungen auch mithilfe digitaler Werkzeuge verwenden
- 15am Beispiel der Resonanz eines schwingenden Systems die Auswirkungen der Erregerfrequenz und der Dämpfung auf die Amplitude beschreiben und beurteilen
- 16schwach gedämpfte Schwingungen mithilfe der geschwindigkeitsproportionalen Dämpfung erklären und mathematisch beschreiben
Mechanische Wellen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
17 Kompetenzen
- 1Auswirkungen von Schall auf Menschen im Alltag sowie in ausgewählten Berufen anhand von Schallfeldgrößen erläutern und geeignete Schutzmaßnahmen gegen die Gefährdungen durch Schall diskutieren
- 2die Kopplung von Oszillatoren des Wellenträgers sowie die Notwendigkeit eines Trägermediums für mechanische Wellen begründen
- 3zeitliche und räumliche Entwicklung einer harmonischen eindimensionalen Welle in einer mathematischen Darstellung auch mithilfe digitaler Werkzeuge beschreiben
- 4die Ausbreitung mechanischer Wellen beschreiben und mit dem Huygens’schen Prinzip deuten
- 5die Wirkungen des Ultraschalls auf ungeborenes Leben bewerten
- 6harmonische Wellen mit Gangunterschied, Kohärenz und Phase vergleichen
- 7Polarisierbarkeit als Eigenschaft transversaler Wellen beschreiben
- 8longitudinale und transversale Wellen vergleichen und Polarisation als Eigenschaft von Transversalwellen deuten
- 9die Reflexion einer erzeugten stehenden Welle zur Bestimmung der Wellenlänge anwenden
- 10die Speicherung von Energie in stehenden Wellen erkennen
- 11den Aufbau einfacher technischer Geräte zur Anwendung des Schalls recherchieren und deren Wirkungsweise auch mithilfe digitaler Medien adressatengerecht präsentieren
- 12Interferenzphänomene für stehende Wellen beschreiben und erklären
- 13Grundgrößen der Akustik nennen und anwenden
- 14den Schall elektronisch aufzeichnen und nach Kriterien auswerten
- 15hörbaren Schall von Infraund Ultraschall unterscheiden
- 16Schwingungen als Ursache von Schall und das Hören als Aufnahme von Schallschwingungen durch das Ohr identifizieren
- 17ein Experiment zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit auswerten
Welleneigenschaften des Lichtes (Erhöhtes Anforderungsniveau)
16 Kompetenzen
- 1sichtbares Licht sowie Infrarotund Ultraviolettstrahlung unterscheiden und mit Beispielen ihre jeweilige biologische und chemische Wirkung reflektieren
- 2Sachverhalte und Phänomene der Wellenoptik unter Verwendung der Fachsprache im Wellenmodell mit geeigneten Analogien und Darstellungen beschreiben, veranschaulichen und sprachlich differenziert erklären
- 3Experimente zur Ausbreitung und Wellennatur des Lichtes planen, durchführen und quantitativ auswerten
- 4Licht als elektromagnetischen Sachverhalt beschreiben und in das elektromagnetische Spektrum einordnen
- 5die Entwicklung der Erkenntnisse der Physik am Beispiel des Lichtes auch unter Nutzung digitaler Werkzeuge darstellen
- 6den Aufbau einfacher Interferometer recherchieren und deren Wirkungsweise auch mithilfe digitaler Medien adressatengerecht präsentieren
- 7Hypothesen zur Interferenz des Lichtes am Doppelspalt aufstellen sowie geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung planen, durchführen und auswerten
- 8die Wellenlänge von Licht aus Interferenzphänomenen bestimmen
- 9das Interferenzmuster von polychromatischem Licht am Gitter erklären
- 10Phänomene der Wellenoptik beobachten, beschreiben und erklären
- 11den Beitrag der Solarenergie zur Energiewende reflektieren
- 12die Entstehung des Spektrums von weißem Licht am Doppelspalt erklären
- 13Kleinwinkelnäherung bei Interferenz am Doppelspalt nutzen und ihre Anwendbarkeit im konkreten Fall beurteilen
- 14die Abhängigkeit der Energie einer elektromagnetischen Welle von der Frequenz benennen
- 15Zusammenhänge zwischen optischen Phänomenen (Dispersion, Polarisation, Streuung) und Alltagserfahrungen herstellen
- 16Polarisation von Licht als Unterscheidungskriterium für Longitudinalund Transversalwellen anwenden
Aufbaukurs Mechanik (Erhöhtes Anforderungsniveau)
22 Kompetenzen
- 1Stoßvorgänge im Straßenverkehr analysieren
- 2die Newton’schen Axiome begründet anwenden
- 3die vektorielle Größe Kraft in verschiedenen Bezugssystemen erkennen und beschreiben
- 4für den waagerechten Wurf die Bahngleichung entwickeln und daraus die Wurfweite mathematisch ableiten
- 5Vorsichtsmaßnahmen im Straßenverkehr mit physikalischen Gesetzen begründen
- 6Bewegungsdiagramme zeichnen, interpretieren und daraus Größen ermitteln
- 7für den senkrechten Wurf die Wurfhöhe mathematisch ableiten
- 8kinematische Abläufe mit dem Modell „Punktmasse“ beschreiben
- 9Bewegungen als ungestörte Überlagerung einzelner Bewegungen beschreiben
- 10Bilanzgleichungen für die Erhaltungsgrößen Energie und Impuls aufstellen und auswerten
- 11aus Messwerten mithilfe von Tabellenkalkulationsprogrammen Graphen erzeugen und Trends einzeichnen
- 12das Rückstoßprinzip auf Fortbewegungen anwenden
- 13die gleichförmige Kreisbewegung als gleichmäßig beschleunigte Bewegung charakterisieren und in verschiedenen Bezugssystemen beschreiben
- 14das Rückstoßprinzip auf die Impulserhaltung zurückführen
- 15Experimente zu Momentanwerten des Weges, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung planen, durchführen und auswerten
- 16die Geschwindigkeit zweier Körper nach einem Stoß mithilfe des Energieund Impulserhaltungssatz herleiten
- 17Simulationsexperimente zur Untersuchung von Bewegungen mit geschwindigkeitsabhängiger Reibung auswerten
- 18den Impuls als Zustandsgröße charakterisieren und seine Änderung durch die Prozessgröße Kraftstoß anwenden
- 19die Energieerhaltung und die Impulserhaltung in einem abgeschlossenen System beschreiben und anwenden
- 20die Abgeschlossenheit von mechanischen Systemen im Kontext der Erhaltungssätze bewerten
- 21die universellere Anwendbarkeit des Impulserhaltungssatzes gegenüber dem Energieerhaltungssatz erkennen
- 22zentrale vollkommen elastische bzw. unelastische Stöße beschreiben und zuordnen
Elektrisches Feld (Erhöhtes Anforderungsniveau)
19 Kompetenzen
- 1den Einsatz der Technologie von Linearbeschleunigern als Beschleuniger mit fester Frequenz beurteilen und die Umsetzung in als Ergebnis internationaler Zusammenarbeit
- 2sich den Aufbau und die Funktionsweise der Elektronenstrahlröhre oder des Linearbeschleunigers gezielt selbstständig erarbeiten
- 3Experimente zum Laden oder Entladen eines Kondensators planen und bei der Auswertung Messunsicherheiten qualitativ analysieren
- 4elektrische Felder qualitativ und quantitativ unter Einbeziehung des Modells „Feldlinien“ und der Feldstärke beschreiben
- 5die Durchführung und statistische Auswertung des Millikan-Versuches strukturiert darlegen
- 6den Zusammenhang von elektrischen und konstruktiven Größen am Plattenkondensator quantitativ beschreiben und die Wirkung des Dielektrikums mithilfe der Polarisation erklären
- 7Nachweismöglichkeiten für das elektrische Feld beschreiben
- 8das Coulomb’sches Gesetz interpretieren und mithilfe des Gesetzes Berechnungen durchführen
- 9Analogien zwischen dem Radialfeld einer Punktladung und dem einer Zentralmasse sowie zwischen dem Coulomb’schen Gesetz und dem Gravitationsgesetz herstellen
- 10die Arbeit in elektrischen Feldern unter Beachtung der Bedingungen berechnen
- 11die Bewegung von Ladungsträgern im elektrischen Feld beschreiben und mit Wurfbewegungen vergleichen
- 12die Kraftwirkungen zwischen geladenen Körpern in elektrischen Feldern beschreiben und zur Erklärung von Bewegungen von elektrisch geladenen Körpern nutzen
- 13die Grenzen des Modells „Feldlinien“ aufzeigen
- 14Bewegungen elektrisch geladener Körper in elektrischen Feldern und Gravitationsfeldern mithilfe des Superpositionsprinzips auch unter Nutzung von Simulationen beschreiben und die Bahngleichungen herleiten
- 15die Bedeutung der Quantisierung der Ladung als Ergebnis des Millikan- Versuches auch unter Nutzung von Simulationen darstellen
- 16die Bewegung elektrisch geladener Körper energetisch beschreiben und den Energieerhaltungssatz zur Berechnung der Bewegung elektrisch geladener Teilchen nutzen
- 17das Aufund Entladen eines Kondensators auch quantitativ beschreiben und berechnen
- 18Experimente zum Laden oder Entladen eines Kondensators durchführen und auswerten (dabei Anwendung der e-Funktion)
- 19die Durchführung und statistische Auswertung des Millikan-Versuches erläutern
Magnetisches Feld (Erhöhtes Anforderungsniveau)
12 Kompetenzen
- 1die Funktion des Magnetfeldes der Erde auch als Schutzmantel vor kosmischer Strahlung begründen und die Bedeutung für die Entwicklung des Lebens reflektieren
- 2das elektromotorische Prinzip beschreiben und Richtungsbeziehungen am Beispiel des Schaukelversuches erläutern
- 3Experimente zum Magnetismus planen, durchführen und auswerten
- 4das magnetische Feld von Dauermagneten, stromführenden Leitern und Spulen mit dem Modell „Feldlinien“ und quantitativ beschreiben
- 5den Aufbau des Massenspektrographen beschreiben sowie die prinzipielle Wirkungsweise erklären
- 6die idealisierte Beschreibung von elektrischen und magnetischen Feldern mit der Realität vergleichen
- 7die Entstehung der Lorentzkraft erklären und ihre Wirkungen mithilfe der UVW-Regel folgern
- 8den Hall-Effekt erklären und die Hall-Spannung zur Magnetfeldmessung nutzen
- 9die Bestimmung der Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes beschreiben sowie geeignete Experimente auch unter Nutzung digitaler Werkzeuge planen und durchführen
- 10die Wirkungen von magnetischen Feldern auf die Bewegung von Ladungsträgern erklären und berechnen
- 11das magnetische Feld als Träger von Energie erläutern
- 12einen Versuch zur Bestimmung der spezifischen Ladung beschreiben und auswerten
Elektromagnetische Induktion (Erhöhtes Anforderungsniveau)
10 Kompetenzen
- 1lokale und globale Probleme der Energieversorgung reflektieren
- 2die Lenz‘sche Regel und das Auftreten von Wirbelströmen zur Erklärung der Wirkungsweise technischer Anwendungen nutzen
- 3Induktionsspannungen als Ergebnis der wirkenden Lorentzkraft auf die Ladungsträger eines in einem Magnetfeld bewegten Leiters erklären
- 4die bei Versuchen zur Induktion beobachtbaren Phänomene erklären
- 5ein technisches Gerät, bei dem sehr große Induktionsspannungen erzeugt werden, hinsichtlich entstehender Risiken beurteilen
- 6ein Experiment zum Transformtor planen und auswerten
- 7den Zusammenhang zwischen den Baugrößen einer Spule und ihrer Induktivität erläutern
- 8das Auftreten einer Induktionsspannung unter Verwendung des Induktionsgesetzes erklären, ihre Größe berechnen und die Induktivität einer Spule ableiten
- 9die Energiefernleitung erklären und den Energieerhaltungssatz dabei anwenden
- 10die Rückwirkung eines belasteten Transformators erklären
Wechselstromwiderstände und elektromagnetische (Erhöhtes Anforderungsniveau)
6 Kompetenzen
- 1Leistungen und Grenzen der technischen Anwendung von Gleichund Wechselstrom erkennen
- 2𝑢(𝑡)- und 𝑖(𝑡)-Diagramme elektromagnetischer Schwingungen auch unter Nutzung digitaler Werkzeuge auswerten
- 3Experimente zu Wechselstromwiderständen planen, durchführen und auswerten
- 4die charakteristischen Größen des Wechselstromes beschreiben
- 5die Bedeutung von Wechselstrom bei technischen Anwendungen diskutieren
- 6die elektromagnetische Schwingung auch unter energetischen Aspekten beschreiben und mit der mechanischen Schwingung vergleichen
Spezielle Relativitätstheorie (Erhöhtes Anforderungsniveau)
14 Kompetenzen
- 1philosophische Implikationen der Relativitätstheorie bezüglich der historischen Veränderung der Begriffe „absoluter Raum“ und „absolute Zeit“ erläutern
- 2die Berücksichtigung der Erkenntnisse der Relativitätstheorie bei technischen Anwendungen recherchieren und auch unter Nutzung digitaler Medien adressatengerecht präsentieren
- 3träge Masse, Ablenkung des Lichtes im Gravitations-
- 4Experimente zum Nachweis des Äthers und zum Nachweis der Zeitdilatation bzw. Längenkontraktion beschreiben und auswerten
- 5das Relativitätsprinzip und das Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in Inertialsystemen erläutern
- 6die Bedeutung der Energie-Masse-Beziehung für Erforschung und Nutzung der Kernspaltung und Kernfusion zur Energiegewinnung reflektieren
- 7begründet entscheiden, ob ein konkretes physikalisches Problem eine relativistische Betrachtung erfordert
- 8Gedankenexperimente darstellen, analysieren und die Relevanz der Einstein’schen Postulate reflektieren (z. B. Lichtsignale im Einsteinzug, Zwillingsparadoxon)
- 9die Abhängigkeit der Masse eines Körpers von seiner Geschwindigkeit begründen und ihre Berücksichtigung bei Beschleunigern erläutern
- 10die dynamische Masse und die relativistische kinetische Energie berechnen und mithilfe dieser Größen Phänomene in Natur und Technik erklären
- 11die Lorentz-Transformation als Verallgemeinerung der Galilei-Transformation nachvollziehen und den Lorentzfaktor zur Beschreibung relativistischer Phänomene wie Zeitdilatation, Längenkontraktion oder dynamischer Masse nutzen
- 12die Bedeutung der Erkenntnis, dass in der Sonne energiefreisetzende Kernfusionsprozesse stattfinden, aus historischer Sicht reflektieren
- 13die Gleichung zur Berechnung der relativistischen Masse aus der bei der Beschleunigung eines Körpers zugeführten Energie herleiten
- 14das Relativitätsprinzip mit Ausblick auf die allgemeine Relativitätstheorie
Eigenschaften von Quantenobjekten (Erhöhtes Anforderungsniveau)
17 Kompetenzen
- 1die Eigenschaften und das Verhalten von Quantenobjekten als Ergebnisse der Auswertung von Simulationsund Gedankenexperimenten präsentieren
- 2den Widerspruch der experimentellen Befunde des Photoeffekts zur klassischen Physik erläutern und den Photoeffekt mithilfe der Einstein’schen Photonenhypothese deuten
- 3die qualitativen Vorhersagen der klassischen Elektrodynamik zur Energie der Photoelektronen mit Bezug auf die Frequenz und die Intensität des Lichtes erläutern
- 4Experimente aus der aktuellen Forschung mithilfe der Wesenszüge der Quantenphysik analysieren und präsentieren
- 5Experimente zur Messung des Planck’schen Wirkungsquantums planen und auswerten
- 6Teilchenund Welleneigenschaften von Photonen und Elektronen beschreiben
- 7Quantenobjekte als quantenphysikalische Systeme von klassischen Objekten aufgrund besonderer Eigenschaften und des besonderen Verhaltens unterscheiden
- 8die Intensitätsverteilung des Doppelspaltexperiments quantitativ mit dem Zeigerformalismus beschreiben
- 9die Grenzen des Teilchenmodells und des klassischen Wellenmodells aus verschiedenen Perspektiven in passender Struktur sowie sprachlich und fachsprachlich präzise reflektieren
- 10die Gültigkeit des Energieerhaltungssatzes in der Quantenphysik an Beispielen aufzeigen, Energiebilanzen aufstellen und anwenden
- 11die Superposition der Möglichkeiten vor dem quantenphysikalischen Messvorgang erkennen und die Konsequenzen des quantenphysikalischen Messvorgangs mit dem Wesenszug der Eindeutigkeit der Messergebnisse bewerten
- 12das Auftreten eines Paradigmenwechsels in der Physik am Beispiel der Beschreibung der Eigenschaften und des Verhaltens von Quantenobjekten (Photonen, Elektronen) im Vergleich zur Beschreibung mit klassischen Modellen reflektieren und seine Bedeutung in Wissenschaft und Technik bewerten
- 13die Wesenszüge der Quantenphysik an Beispielen und Experimenten, z. B. am Doppelspaltexperiment bzw. am Mach-Zehnder-Interferometer, qualitativ beschreiben
- 14an Beispielen die Bedeutung der Unbestimmtheitsrelation von Heisenberg für den Messprozess erläutern
- 15das Quadrat der Wellenfunktion qualitativ als Maß für die Aufenthaltswahrscheinlichkeit deuten
- 16Simulationssoftware bei der Untersuchung von Quantenobjekten nutzen, z. B. Experiment von Jönsson, Mach-Zehnder-Interferometer
- 17Vorgänge beim Durchgang von Strahlung durch Materie am Beispiel des Compton-Effekts beschreiben
Quantenphysikalisches Atommodell (Erhöhtes Anforderungsniveau)
14 Kompetenzen
- 1den Einfluss der Quantenphysik auf Grundannahmen zur physikalischen Erkenntnis und auf Veränderungen des Weltbildes bewerten
- 2am Beispiel der historischen Entwicklung der Atommodelle aufzeigen, dass Widersprüche zwischen Realität und Modell zur Entwicklung eines quantenphysikalischen Atommodells geführt haben
- 3die Analogie stehender mechanischer Wellen und stehender Wellenfunktionen des Elektrons im Modell „Eindimensionaler Potenzialtopf“ erkennen sowie den Zusammenhang zwischen diesen stehenden Wellen und den Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Elektrons in der Atomhülle reflektieren
- 4das quantenphysikalische Atommodell im Energiestufenund Orbitalmodell des Wasserstoffatoms anwenden
- 5die Auswirkungen der physikalischen Weltbetrachtung mit scheinbar paradoxen Eigenschaften von Quantenobjekten, wie eingeschränkter Anschaulichkeit und unbeständigen Erscheinungsformen, die sich nicht mit unseren Alltagserfahrungen und Denktraditionen vereinbaren lassen, aber dennoch präzise Vorhersagen über das Verhalten von Quantenobjekten ermöglichen, anhand alltäglicher Anwendungen aus Medizin, Elektronik, Digital-, Laserund Kommunikationstechnik reflektieren
- 6Recherchen zu komplexen Problemen und Fragestellungen der Quantenphysik auch unter Nutzung digitaler Medien durchführen und präsentieren
- 7im Bereich der Quantenphysik den strengen Determinismus der klassischen Physik durch den Wesenszug der stochastischen Vorhersagbarkeit ersetzen
- 8den Versuchsaufbau des Franck-Hertz-Experimentes erklären
- 9die Energiequantelung bei den Atomspektren nachweisen
- 10Simulationssoftware, z. B. zum Potenzialtopf, bei der Untersuchung von Quantenobjekten nutzen
- 11die Wellenlänge von Spektrallinien aus den Energieniveaustufen berechnen
- 12Orbitale im quantenphysikalischen Atommodell als Folge besonderer Energiezustände erkennen
- 13die Ergebnisse des Franck-Hertz-Experimentes mithilfe der Energiequantelung deuten
- 14Entstehung des kontinuierlichen und diskreten Röntgenspektrums auch mithilfe des Moseley’schen Gesetzes erklären
Experimentalpraktikum (Erhöhtes Anforderungsniveau)
16 Kompetenzen
- 1selbstständig auch digitale Quellen zur Vorbereitung und Auswertung der Experimente nutzen
- 2zu gegebenen Problemstellungen Hypothesen aufstellen und Experimente zu ihrer Überprüfung planen sowie selbstständig nach Vorgaben durchführen und auswerten • Bestimmung von physikalischen Größen bzw. Näherungswerten für Naturkonstanten (z. B. Brechzahl, Flussdichte, Wirkungsquantum) • Bestimmung von Zusammenhängen zwischen physikalischen Größen (z. B. Länge einer Spule und magnetische Kraftwirkung) • Untersuchung physikalischer Vorgänge (z. B. Schwingungen, Entladung eines Kondensators) • Messwerterfassung mit Sensoren und Auswertung mithilfe des Computers (z. B. Einund Ausschaltvorgänge)
- 3Einheiten, Merkmale und Messmöglichkeiten wesentlicher physikalischer Größen angeben
- 4Vorgehensweisen zur Lösung physikalischer Probleme unter Einbeziehung von Experimenten diskutieren
- 5Messunsicherheiten als Teil des Messergebnisses beschreiben und verschiedene Möglichkeiten zur Verringerung von Messabweichungen aufzeigen
- 6Zusammenhänge zwischen ausgewählten mechanischen, elektromagnetischen und optischen Größen beschreiben
- 7variable und konstant zu haltende Größen identifizieren
- 8aus Messwerten mathematische Zusammenhänge ableiten
- 9das Vorgehen und die Ergebnisse von Experimenten in verschiedenen Formen zusammenhängend darstellen und präsentieren
- 10geeignete Messgeräte begründet auswählen und sicher einsetzen
- 11Phänomene physikalisch modellieren, dabei theoretische Überlegungen und experimentelle Erkenntnisse aufeinander beziehen
- 12verschiedene Möglichkeiten der Durchführung eines Experiments vergleichen und bewerten
- 13die Eignung von Untersuchungsverfahren zur Prüfung bestimmter Hypothesen beurteilen
- 14aus Messwerten in vorgegebenen mathematischen Zusammenhängen Konstanten ermitteln
- 15Risiken und Sicherheitsmaßnahmen beim Experimentieren mithilfe physikalischen Wissens bewerten und entsprechend berücksichtigen
- 16die Relevanz von Modellen, Theorien, Hypothesen und Experimenten für die physikalische Erkenntnisgewinnung reflektieren
Aufgabenpraktikum (Erhöhtes Anforderungsniveau)
13 Kompetenzen
- 1sich reflektiert und rational in einem außerfachlichen Kontext (z. B. Sendemasten) ein eigenes Urteil bilden
- 2selbstständig Quellen zur Wiederholung von Kenntnissen, die zur Bearbeitung der Aufgaben notwendig sind, nutzen
- 3komplexe Aufgaben in Teilprobleme zerlegen und Bearbeitungsstrategien entwickeln
- 4mathematische Modelle zur Beschreibung physikalischer Situationen anpassen und anwenden
- 5aus den zu den Aufgaben gehörenden Materialien (Texte, Zeichnungen, Diagramme) relevante Informationen entnehmen
- 6physikalische Probleme mit Skizzen veranschaulichen
- 7die Mittel der Differentialund Integralrechnung gezielt nutzen
- 8aus gegebenen Daten mathematische Zusammenhänge ableiten und mit theoretischen Zusammenhängen in Beziehung setzen
- 9die zur Aufgabenbearbeitung vorgenommenen Vereinfachungen und Idealisierungen begründen
- 10das Vorgehen zur Lösung physikalischer Probleme darstellen und diskutieren
- 11die Eignung von Modellen oder Theorien für die Lösung von Problemen beurteilen
- 12die Lösung von Aufgaben nachvollziehbar und unter Einbeziehung fachspezifischer Formen darstellen
- 13die erarbeitete Lösung und den Lösungsweg kritisch reflektieren und auf Plausibilität prüfen
Das Feldkonzept zur Beschreibung von (Erhöhtes Anforderungsniveau)
12 Kompetenzen
- 1den Einsatz von Speicherkondensatoren, z. B. in Fahrradrücklichtern, aus Sicht der Verkehrssicherheit beurteilen
- 2relevante Informationen aus Feldlinienbildern entnehmen und diese in passender Struktur und angemessener Fachsprache wiedergeben
- 3ein Experiment zum Entladen eines Kondensators planen und bei der Auswertung Messunsicherheiten qualitativ analysieren
- 4elektrische und magnetische Felder mit dem Modell „Feldlinien“ beschreiben
- 5den Zusammenhang von elektrischen und konstruktiven Größen am Plattenkondensator beschreiben
- 6Nachweismöglichkeiten für elektrisches und magnetisches Feld beschreiben
- 7die Kraftwirkungen in elektrischen und magnetischen Feldern beschreiben
- 8die idealisierte Beschreibung von elektrischen und magnetischen Feldern mit der Realität vergleichen
- 9das Entladen eines Kondensators qualitativ auch unter Beachtung der Parameter Kapazität und Widerstand beschreiben
- 10die Grenzen des Modells „Feldlinien“ aufzeigen
- 11Experimente zum Entladen eines Kondensators nach Anleitung durchführen und auswerten
- 12das magnetische Feld einer stromdurchflossenen Spule als Träger von Energie erläutern
Körper in statischen Feldern (Erhöhtes Anforderungsniveau)
9 Kompetenzen
- 1die Funktion des Magnetfeldes der Erde auch als Schutzmantel vor kosmischer Strahlung begründen und die Bedeutung für die Entwicklung des Lebens reflektieren
- 2die Bahnen bewegter Ladungsträger im elektrischen Querfeld kausal korrekt strukturiert beschreiben
- 3die Bewegung von Ladungsträgern im elektrischen Feld beschreiben
- 4die Kraftwirkungen zwischen geladenen Körpern zur Erklärung von Bewegungen von elektrisch geladenen Körpern nutzen
- 5das elektromotorische Prinzip beschreiben und Richtungsbeziehungen am Beispiel des Schaukelversuches erläutern
- 6Bewegungen elektrisch geladener Körper in homogenen elektrischen Feldern mithilfe des Superpositionsprinzips auch unter Nutzung von Simulationen beschreiben
- 7die Bewegung elektrisch geladener Körper energetisch beschreiben und den Energieerhaltungssatz nutzen
- 8die Entstehung der Lorentzkraft erklären und ihre Wirkungen mithilfe der UVW-Regel folgern
- 9die Wirkungen von magnetischen Feldern auf die Bewegung von Ladungsträgern erklären
Veränderliche elektromagnetische Felder (Erhöhtes Anforderungsniveau)
7 Kompetenzen
- 1das Auftreten einer Induktionsspannung unter Verwendung des Induktionsgesetzes fachsprachlich korrekt begründen
- 2Induktionsspannungen als Ergebnis der wirkenden Lorentzkraft auf die Ladungsträger eines in einem Magnetfeld bewegten Leiters erklären
- 3die bei Versuchen zur Induktion beobachtbaren Phänomene erklären
- 4alltägliche Anwendungen der Induktion, z. B. Induktionsschleifen oder induktives Laden, reflektieren
- 5ein Experiment zum Transformator planen und auswerten
- 6den Betrag einer Induktionsspannung unter Verwendung des Induktionsgesetzes berechnen
- 7die Funktionsweise eines Transformators erklären
Schwingungen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
12 Kompetenzen
- 1Sicherheitsmaßnahmen zur Schwingungsdämpfung in Alltagssituationen beurteilen
- 2ihr Wissen über aus physikalischer Sicht gültige Argumentationsketten zur Entwicklung eigener, innerfachlicher Argumentationen nutzen, z. B. zur Beschreibung der Vorgänge in einem Schwingkreis
- 3Experimente zu mechanischen Schwingungen planen, durchführen und auswerten
- 4die Entstehung mechanischer Schwingungen beschreiben
- 5sich reflektiert und rational in einem außerfachlichen Kontext ein eigenes Urteil bilden
- 6an ausgewählten Beispielen empirische Daten realer Schwinger erheben, z. B. mit einer Videoanalyse
- 7Energiebilanzen und Energieumwandlungen in schwingenden Systemen aufstellen und beschreiben
- 8die Gleichung für die Periodendauer eines Fadenpendels anwenden
- 9das Modell der harmonischen Schwingung zurück auf Alltagssituationen beziehen und seine Generalisierbarkeit reflektieren
- 10harmonische Schwingungen mithilfe der Kenngrößen beschreiben
- 11die Sinusfunktion zur Beschreibung von harmonischen Schwingungen verwenden
- 12elektromagnetische Schwingungen am Schwingkreis qualitativ unter energetischen Aspekten beschreiben und mit der Schwingung eines horizontalen eines Fadenpendels vergleichen
Wellen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
16 Kompetenzen
- 1Experimente zur Ausbreitung und Wellennatur des Lichtes planen, durchführen und quantitativ auswerten
- 2sich reflektiert und rational in außerfachlichen Kontexten (z. B. „Handystrahlung“) ein eigenes Urteil bilden
- 3Sachverhalte und Phänomene der Wellenoptik unter Verwendung der Fachsprache im Wellenmodell mit geeigneten Analogien und Darstellungen beschreiben, veranschaulichen und erklären
- 4die Ausbreitung mechanischer Wellen beschreiben und mit dem Huygens’schen Prinzip deuten
- 5longitudinale und transversale Wellen vergleichen
- 6die Entstehung stehender Wellen in sachgerechten Darstellungsformen, auch mithilfe digitaler Werkzeuge veranschaulichen
- 7Phänomene der Wellenoptik beobachten, beschreiben und erklären
- 8Polarisation als Eigenschaft von Transversalwellen deuten
- 9Zusammenhänge zwischen optischen Phänomenen (Dispersion, Polarisation, Streuung) und Alltagserfahrungen herstellen
- 10Eigenschaften und Anwendungen von Frequenzbereichen des elektromagnetischen Spektrums sachund adressatengerecht unter Einsatz geeigneter analoger und digitaler Medien präsentieren
- 11Interferenzphänomene für stehende Wellen beschreiben und erklären
- 12Licht als elektromagnetischen Sachverhalt beschreiben und in das elektromagnetische Spektrum einordnen
- 13das Interferenzmuster von polychromatischem Licht am Gitter erklären
- 14Hypothesen zur Interferenz des Lichtes am Doppelspalt aufstellen sowie geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung planen, durchführen und auswerten
- 15die Entstehung des Spektrums von weißem Licht am Doppelspalt erklären
- 16die Reflexion einer erzeugten stehenden Welle zur Bestimmung der Wellenlänge anwenden
Quantenobjekte (Erhöhtes Anforderungsniveau)
8 Kompetenzen
- 1das Auftreten eines Paradigmenwechsels in der Physik am Beispiel der Beschreibung der Eigenschaften und des Verhaltens von Quantenobjekten (Photonen, Elektronen) im Vergleich zur Beschreibung mit klassischen Modellen reflektieren und seine Bedeutung in Wissenschaft und Technik bewerten
- 2die Grenzen des Teilchenmodells und des klassischen Wellenmodells aus verschiedenen Perspektiven in passender Struktur und angemessener Fachsprache wiedergeben
- 3den Widerspruch der experimentellen Befunde des Photoeffekts zur klassischen Physik erläutern und den Photoeffekt mithilfe der Einstein’schen Photonenhypothese deuten
- 4Teilchenund Welleneigenschaften von Photonen und Elektronen beschreiben
- 5ein Experiment zur Bestimmung eines Näherungswertes für das Planck’sche Wirkungsquantum planen und auswerten
- 6Quantenobjekte als quantenphysikalische Systeme von klassischen Objekten aufgrund besonderer Eigenschaften und des besonderen Verhaltens unterscheiden
- 7die Gültigkeit des Energieerhaltungssatzes in der Quantenphysik an Beispielen aufzeigen
- 8die Wesenszüge der Quantenphysik an Beispielen und Experimenten, z. B. am Doppelspaltexperiment, erläutern
Atomvorstellungen (Erhöhtes Anforderungsniveau)
9 Kompetenzen
- 1die Entstehung von Absorptionsund Emissionslinien unter Nutzung eines Energieniveauschemas erklären
- 2Orbitale des Wasserstoffatoms mithilfe geeigneter Software veranschaulichen
- 3Orbitale im quantenphysikalischen Atommodell als Folge besonderer Energiezustände erkennen
- 4den Einfluss der Quantenphysik auf Grundannahmen zur physikalischen Erkenntnis und auf Veränderungen des Weltbildes bewerten
- 5Recherchen zu Problemen und Fragestellungen der Quantenphysik auch unter Nutzung digitaler Medien durchführen und präsentieren
- 6Fragestellungen zur Analyse von Linienspektren entwickeln
- 7das quantenphysikalische Atommodell im Energiestufenund Orbitalmodell des Wasserstoffatoms anwenden
- 8alltägliche Anwendungen in der Medizin, Elektronik, Digital-, Laseroder Kommunikationstechnik reflektieren
- 9die Wellenlänge von Spektrallinien aus den Energieniveaustufen berechnen
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Häufige Fragen
Lehrplan Physik – Gymnasium Sachsen-Anhalt
Wie viele Kompetenzen umfasst der Lehrplan Physik für Gymnasium in Sachsen-Anhalt?+
Der Lehrplan Physik am Gymnasium in Sachsen-Anhalt umfasst 647 Kompetenzen, gegliedert in 48 Lernbereiche über 5 Jahrgangsstufen.
Welche Lernbereiche deckt Physik am Gymnasium in Sachsen-Anhalt ab?+
Zu den Lernbereichen gehören unter anderem: Die Naturwissenschaft Physik, Strahlenoptik, Eigenschaften und Bewegung von Körpern und Teilchen, Temperatur und Wärme, Magnetismus, Kräfte und ihre Wirkungen, Elektrischer Strom und seine Wirkungen, Wärme und Aggregatzustände und weitere.
Wie plane ich eine Unterrichtsstunde Physik passend zum Lehrplan?+
Mit Didoria wählst du einen Lernbereich aus diesem Lehrplan und erhältst in Minuten eine fertige, lehrplankonforme Unterrichtsstunde mit Lernzielen, Phasen und Methoden.
Ist dieser Lehrplan Physik aktuell?+
Ja. Die Kompetenzen und Lernbereiche folgen dem gültigen Lehrplan für Physik am Gymnasium in Sachsen-Anhalt.