Lehrplan Gymnasium Physik

Lehrplan

Gymnasium

Physik

2004/2007/2009/2011/2019/2022

Impressum

Der überarbeitete Lehrplan im Fach Physik für das Gymnasium tritt entsprechend folgender Regelung in Kraft:

für die Klassenstufen 6 bis 10	am 1. August 2022
für die Jahrgangsstufe 11	am 1. August 2023
für die Jahrgangsstufe 12	am 1. August 2024

Die Lehrpläne traten 2004 bis 2009 in Kraft und wurden durch Lehrerinnen und Lehrer der Gymnasien in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Staatsinstitut für Bildung und Schulentwicklung - Comenius-Institut - erstellt.

Eine teilweise Überarbeitung der Lehrpläne von Lehrerinnen und Lehrern der Gymnasien erfolgte im Rahmen der Weiterentwicklung der gymnasialen Oberstufe 2007 und nach Abschluss der Phase der begleiteten Lehrplaneinführung 2009 und 2011 sowie 2019 und 2022 in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Bildungsinstitut bzw. dem

Landesamt für Schule und Bildung
Standort Radebeul
Dresdner Straße 78 c
01445 Radebeul
https://www.lasub.smk.sachsen.de/

Herausgeber:
Sächsisches Staatsministerium für Kultus
Carolaplatz 1
01097 Dresden
www.smk.sachsen.de

Inhaltsverzeichnis

Teil Grundlagen

Aufbau und Verbindlichkeit der Lehrpläne

Ziele und Aufgaben des Gymnasiums

Fächerverbindender Unterricht

Lernen lernen

Teil Fachlehrplan Physik

Ziele und Aufgaben des Faches Physik

Übersicht über die Lernbereiche und Zeitrichtwerte

Klassenstufe 6

Klassenstufe 7

Klassenstufe 8

Klassenstufe 9

Klassenstufe 10

Jahrgangsstufen 11/12 - Grundkurs

Jahrgangsstufe 11 - Grundkurs

Jahrgangsstufe 12 - Grundkurs

Jahrgangsstufen 11/12 - Leistungskurs

Jahrgangsstufe 11 - Leistungskurs

Jahrgangsstufe 12 - Leistungskurs

Teil Grundlagen

Aufbau und Verbindlichkeit der Lehrpläne

Grundstruktur

Im Teil Grundlagen enthält der Lehrplan Ziele und Aufgaben des Gymnasiums, Aussagen zum fächerverbindenden Unterricht sowie zur Entwicklung von Lernkompetenz.

Im fachspezifischen Teil werden für das Fach die allgemeinen fachlichen Ziele ausgewiesen, die für eine Klassen- bzw. Jahrgangsstufe oder für mehrere Klassen- bzw. Jahrgangsstufen als spezielle fachliche Ziele differenziert beschrieben sind und dabei die Prozess- und Ergebnisorientierung sowie die Progression des schulischen Lernens ausweisen.

Lernbereiche, Zeitrichtwerte

In jeder Klassenstufe sind Lernbereiche mit Pflichtcharakter im Umfang von 25 Wochen verbindlich festgeschrieben. In der Jahrgangsstufe 11 sind 26 Wochen verbindlich festgelegt, in der Jahrgangsstufe 12 sind es 22 Wochen. Zusätzlich kann in jeder Klassen- bzw. Jahrgangsstufe ein Lernbereich mit Wahlcharakter im Umfang von zwei Wochen bearbeitet werden.

Entscheidungen über eine zweckmäßige zeitliche Reihenfolge der Lernbereiche innerhalb einer Klassenstufe bzw. zu Schwerpunkten innerhalb eines Lernbereiches liegen in der Verantwortung des Lehrers. Zeitrichtwerte können, soweit das Erreichen der Ziele gewährleistet ist, variiert werden.

tabellarische Darstellung der Lernbereiche

Die Gestaltung der Lernbereiche erfolgt in tabellarischer Darstellungsweise.

Bezeichnung des Lernbereiches	Zeitrichtwert
Lernziele und Lerninhalte	Bemerkungen

Verbindlichkeit der Lernziele und Lerninhalte

Lernziele und Lerninhalte sind verbindlich. Sie kennzeichnen grundlegende Anforderungen in den Bereichen Wissenserwerb, Kompetenzentwicklung und Werteorientierung.

Im Sinne der Vergleichbarkeit von Lernprozessen erfolgt die Beschreibung der Lernziele in der Regel unter Verwendung einheitlicher Begriffe. Diese verdeutlichen bei zunehmendem Umfang und steigender Komplexität der Lernanforderungen didaktische Schwerpunktsetzungen für die unterrichtliche Erarbeitung der Lerninhalte.

Bemerkungen

Bemerkungen haben Empfehlungscharakter. Gegenstand der Bemerkungen sind inhaltliche Erläuterungen, Hinweise auf geeignete Lehr- und Lernmethoden und Beispiele für Möglichkeiten einer differenzierten Förderung der Schüler. Sie umfassen Bezüge zu Lernzielen und Lerninhalten des gleichen Faches, zu anderen Fächern und zu den überfachlichen Bildungs- und Erziehungszielen des Gymnasiums.

Verweisdarstellungen

Verweise auf Lernbereiche des gleichen Faches und anderer Fächer sowie auf überfachliche Ziele werden mit Hilfe folgender grafischer Elemente veranschaulicht:

➔ LB 2

Verweis auf Lernbereich des gleichen Faches der gleichen Klassenstufe

➔ Kl. 7, LB 2

Verweis auf Lernbereich des gleichen Faches einer anderen Klassenstufe

➔ MU, Kl. 7, LB 2

Verweis auf Klassenstufe, Lernbereich eines anderen Faches

⇒ Lernkompetenz

Verweise auf ein überfachliches Bildungs- und Erziehungsziel des Gymnasiums (s. Ziele und Aufgaben des Gymnasiums)

Wahlpflichtbereich

Im Wahlpflichtbereich wählt der Schüler entweder ein schulspezifisches Profil (Lehrplan Schulspezifisches Profil) oder eine dritte Fremdsprache.

Beschreibung der Lernziele

Einblick gewinnen

Begegnung mit einem Gegenstandsbereich/Wirklichkeitsbereich oder mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden als grundlegende Orientierung, ohne tiefere Reflexion

Kennen

über Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, zu Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden sowie zu typischen Anwendungsmustern aus einem begrenzten Gebiet im gelernten Kontext verfügen

Übertragen

Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, im Umgang mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden in vergleichbaren Kontexten verwenden

Beherrschen

Handlungs- und Verfahrensweisen routinemäßig gebrauchen

Anwenden

Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, im Umgang mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden durch Abstraktion
und Transfer in unbekannten Kontexten verwenden

Beurteilen/Sich positionieren

begründete Sach- und/oder Werturteile entwickeln und darstellen, Sach und/ oder Wertvorstellungen in Toleranz gegenüber anderen annehmen oder ablehnen, vertreten, kritisch reflektieren und ggf. revidieren

Gestalten/Problemlösen

Handlungen/Aufgaben auf der Grundlage von Wissen zu komplexen Sachverhalten und Zusammenhängen, Lern- und Arbeitstechniken, geeigneten Fachmethoden sowie begründeten Sach- und/oder Werturteilen selbstständig planen, durchführen, kontrollieren sowie zu neuen Deutungen und Folgerungen gelangen

Abkürzungen

In den Lehrplänen des Gymnasiums werden folgende Abkürzungen verwendet:

GS	Grundschule
OS	Oberschule
GY	Gymnasium
FS	Fremdsprache
Kl.	Klassenstufe/n
LB	Lernbereich
LBW	Lernbereich mit Wahlcharakter
Gk	Grundkurs
Lk	Leistungskurs
SE	Schülerexperiment
Ustd.	Unterrichtsstunden

AST	Astronomie
BIO	Biologie
CH	Chemie
CHI	Chinesisch
DaZ	Deutsch als Zweitsprache
DE	Deutsch
EN	Englisch
ETH	Ethik
FR	Französisch
G/R/W	Gemeinschaftskunde/Rechtserziehung/Wirtschaft
GEO	Geographie
GE	Geschichte
GR	Griechisch
INF	Informatik
ITA	Italienisch
KU	Kunst
LA	Latein
MA	Mathematik
MU	Musik
PHI	Philosophie
PH	Physik
POL	Polnisch
P	Schulspezifisches Profil
RE/e	Evangelische Religion
RE/j	Jüdische Religion
RE/k	Katholische Religion
RU	Russisch
SOR	Sorbisch
SPA	Spanisch
SPO	Sport
TC	Technik/Computer
TSC	Tschechisch

Die Bezeichnungen Schüler und Lehrer werden im Lehrplan allgemein für Schülerinnen und Schüler bzw. Lehrerinnen und Lehrer gebraucht.

Ziele und Aufgaben des Gymnasiums

Bildungs- und Erziehungsauftrag

Das Gymnasium ist eine eigenständige Schulart. Es vermittelt Schülern mit entsprechenden Begabungen und Bildungsabsichten eine vertiefte allgemeine Bildung, die für ein Hochschulstudium vorausgesetzt wird; es schafft auch Voraussetzungen für eine berufliche Ausbildung außerhalb der Hochschule. Der achtjährige Bildungsgang am Gymnasium ist wissenschaftspropädeutisch angelegt und führt nach zentralen Prüfungen zur allgemeinen Hochschulreife. Der Abiturient verfügt über die für ein Hochschulstudium notwendige Studierfähigkeit. Die Entwicklung und Stärkung der Persönlichkeit sowie die Möglichkeit zur Gestaltung des eigenen Lebens in sozialer Verantwortung und die Befähigung zur Mitwirkung in der demokratischen Gesellschaft gehören zum Auftrag des Gymnasiums.

Den individuellen Fähigkeiten und Neigungen der Schüler wird unter anderem durch die Möglichkeit zur eigenen Schwerpunktsetzung entsprochen. Schüler entscheiden sich zwischen verschiedenen schulspezifischen Profilen oder der 3. Fremdsprache, treffen die Wahl der Leistungskurse und legen ihre Wahlpflicht- sowie Wahlkurse fest.

Bildungs- und Erziehungsziele

Vertiefte Allgemeinbildung, Wissenschaftspropädeutik und allgemeine Studierfähigkeit sind Ziele des Gymnasiums.

Das Gymnasium bereitet junge Menschen darauf vor, selbstbestimmt zu leben, sich selbst zu verwirklichen und in sozialer Verantwortung zu handeln. Im Bildungs- und Erziehungsprozess des Gymnasiums sind

der Erwerb intelligenten und anwendungsfähigen Wissens,

die Entwicklung von Lern-, Methoden- und Sozialkompetenz und

die Werteorientierung

in allen fachlichen und überfachlichen Zielen miteinander zu verknüpfen.

Die überfachlichen Ziele beschreiben darüber hinaus Intentionen, die auf die Persönlichkeitsentwicklung der Schüler gerichtet sind und in jedem Fach konkretisiert und umgesetzt werden müssen.

Eine besondere Bedeutung kommt der politischen Bildung als aktivem Beitrag zur Entwicklung der Mündigkeit junger Menschen und zur Stärkung der Zivilgesellschaft zu. Im Vordergrund stehen dabei die Fähigkeit und Bereitschaft, sich vor dem Hintergrund demokratischer Handlungsoptionen aktiv in die freiheitliche Demokratie einzubringen.

Als ein übergeordnetes Bildungs- und Erziehungsziel des Gymnasiums ist politische Bildung im Sächsischen Schulgesetz verankert und muss in allen Fächern angemessen Beachtung finden. Zudem ist sie integrativ insbesondere in den überfachlichen Zielen Werteorientierung, Bildung für nachhaltige Entwicklung, Reflexions- und Diskursfähigkeit sowie Verantwortungsbereitschaft enthalten.

Ausgehend vom Abschlussniveau der Grundschule werden überfachliche Ziele formuliert, die in allen Fächern zu realisieren sind.

Die Schüler eignen sich systematisch intelligentes Wissen an, das von ihnen in unterschiedlichen Zusammenhängen genutzt und zunehmend selbstständig angewendet werden kann. [Wissen]

Sie entwickeln Kommunikations- und Teamfähigkeit. Sie lernen, sich adressaten-, situations- und wirkungsbezogen zu verständigen und erkennen, dass Kooperation für die Problemlösung zweckdienlich ist. [Kommunikationsfähigkeit]

Sie erwerben Wissen über die Gültigkeitsbedingungen spezifischer Erkenntnismethoden und lernen, dass Erkenntnisse von den eingesetzten Methoden abhängig sind. Dabei entwickeln sie ein differenziertes Weltverständnis. [Methodenbewusstsein]

Die Schüler erwerben Lernstrategien, die selbstorganisiertes und selbstverantwortetes Lernen unterstützen und auf lebenslanges Lernen vorbereiten. [Lernkompetenz]

Sie entwickeln die Fähigkeit, effizient mit Zeit und Ressourcen umzugehen, sie lernen, Arbeitsabläufe zweckmäßig zu planen und zu gestalten sowie geistige und manuelle Operationen zu automatisieren. [Arbeitsorganisation]

Sie erwerben Problemlösestrategien. Sie lernen, planvoll zu beobachten und zu beschreiben, zu analysieren, zu ordnen und zu synthetisieren. Sie entwickeln die Fähigkeit, problembezogen deduktiv oder induktiv vorzugehen, Hypothesen zu bilden sowie zu überprüfen und gewonnene Erkenntnisse zu transferieren. Sie lernen in Alternativen zu denken, Phantasie und Kreativität zu entwickeln und zugleich Lösungen auf ihre Machbarkeit zu überprüfen. [Problemlösestrategien]

Die Schüler lernen, Informationen zu gewinnen, einzuordnen und zu nutzen, um ihr Wissen zu erweitern, neu zu strukturieren und anzuwenden. Sie entwickeln Fähigkeiten, moderne Informations- und Kommunikationstechnologien sicher, sachgerecht, situativ-zweckmäßig und verantwortungsbewusst zu nutzen. Sie kennen deren Funktionsweisen und nutzen diese zur kreativen Lösung von Problemen. [informatische Bildung]

Sie erweitern und vertiefen ihre Kenntnisse über Medien sowie deren Funktions-, Gestaltungs- und Wirkungsweisen. Sie lernen Medien selbstständig für das eigene Lernen zu nutzen und mediengeprägte Probleme zu erfassen, zu analysieren und ihre medienkritischen Reflexionen zu verstärken. [Medienbildung]

Sie üben sich im interdisziplinären Arbeiten, bereiten sich auf den Umgang mit vielschichtigen und vielgestaltigen Problemen und Themen vor und lernen, mit Phänomenen mehrperspektivisch umzugehen. [Interdisziplinarität, Mehrperspektivität]

Die Schüler entwickeln die Fähigkeit zu Empathie und Perspektivwechsel und lernen, sich für die Rechte und Bedürfnisse anderer einzusetzen. Sie lernen unterschiedliche Positionen und Wertvorstellungen kennen und setzen sich mit ihnen auseinander, um sowohl eigene Positionen einzunehmen als auch anderen gegenüber Toleranz zu entwickeln. Sie entwickeln interkulturelle Kompetenz, um offen zu sein, sich mit anderen zu verständigen und angemessen zu handeln. [Empathie und Perspektivwechsel]

Die Schüler entwickeln eigene Wertvorstellungen auf der Grundlage der freiheitlichen demokratischen Grundordnung, indem sie Werte im schulischen Alltag erleben, kritisch reflektieren und diskutieren. Dazu gehören insbesondere Erfahrungen der Toleranz, der Akzeptanz, der Anerkennung und der Wertschätzung im Umgang mit Vielfalt sowie Respekt vor dem Leben, dem Menschen und vor zukünftigen Generationen. Sie entwickeln die Fähigkeit und Bereitschaft, sich vor dem Hintergrund demokratischer Handlungsoptionen aktiv in die freiheitliche Demokratie einzubringen. [Werteorientierung]

Die Schüler setzen sich, ausgehend von den eigenen Lebensweltbezügen, einschließlich ihrer Erfahrungen mit der Vielfalt und Einzigartigkeit der Natur, mit lokalen, regionalen und globalen Entwicklungen auseinander. Sie lernen, Auswirkungen von Entscheidungen auf das Leben der Menschen, die Umwelt und die Wirtschaft zu bewerten. Sie setzen sich bewusst für eine ökologisch, sozial und ökonomisch nachhaltige Entwicklung ein und wirken gestaltend daran mit. Dabei kennen und nutzen sie Partizipationsmöglichkeiten. [Bildung für nachhaltige Entwicklung]

Sie entwickeln vertiefte Reflexions- und Diskursfähigkeit, um ihr Leben selbstbestimmt und verantwortlich zu führen. Sie lernen, Positionen, Lösungen und Lösungswege kritisch zu hinterfragen. Sie erwerben die Fähigkeit, differenziert Stellung zu beziehen und die eigene Meinung sachgerecht zu begründen. Sie eignen sich die Fähigkeit an, komplexe Sachverhalte unter Verwendung der entsprechenden Fachsprache sowohl mündlich als auch schriftlich stringent darzulegen. [Reflexions- und Diskursfähigkeit]

Sie entwickeln eine persönliche Motivation für die Übernahme von Verantwortung in Schule und Gesellschaft. [Verantwortungsbereitschaft]

Gestaltung des Bildungs- und Erziehungsprozesses

Der Bildungs- und Erziehungsprozess ist individuell und gesellschaftsbezogen zugleich. Die Schule als sozialer Erfahrungsraum muss den Schülern Gelegenheit geben, den Anspruch auf Selbstständigkeit, Selbstverantwortung und Selbstbestimmung einzulösen und Mitverantwortung bei der gemeinsamen Gestaltung schulischer Prozesse zu tragen.

Die Unterrichtsgestaltung wird von einer veränderten Schul- und Lernkultur geprägt. Der Lernende wird in seiner Individualität angenommen, indem seine Leistungsvoraussetzungen, seine Erfahrungen und seine speziellen Interessen und Neigungen berücksichtigt werden. Dazu ist ein Unterrichtsstil notwendig, der beim Schüler Neugier weckt, ihn zu Kreativität anregt und Selbsttätigkeit und Selbstverantwortung verlangt. Das Gymnasium bietet den Bewegungsaktivitäten der Schüler entsprechenden Raum und ermöglicht das Lernen mit allen Sinnen. Durch unterschiedliche Formen der Binnendifferenzierung wird fachliches und soziales Lernen optimal gefördert. Ein vielfältiger Einsatz von traditionellen und digitalen Medien befähigt die Schüler, diese kritisch für das selbstständige Lernen zu nutzen.

Der altersgemäße Unterricht im Gymnasium geht von der kontinuierlichen Zunahme der Selbsttätigkeit der Schüler aus, ihren erweiterten Erfahrungen und dem wachsenden Abstraktionsvermögen. Die Schüler werden zunehmend an der Unterrichtsgestaltung beteiligt und übernehmen für die zielgerichtete Planung und Realisierung von Lernprozessen Mitverantwortung. Das verlangt von allen Beteiligten Engagement, Gemeinschaftsgeist und Verständnis für andere Positionen.

In den Klassenstufen 5 und 6 werden aus der Grundschule vertraute Formen des Unterrichts aufgenommen und erweitert. Der Unterricht ist kindgerecht, lebensweltorientiert und anschaulich. Durch entsprechende Angebote unterstützt die Schule die Kinder bei der Suche nach ihren speziellen Stärken, die ebenso gefördert werden wie der Abbau von Schwächen. Sie lernen zunehmend selbstständig zu arbeiten.

Die Selbsttätigkeit der Schüler intensiviert sich in den Klassenstufen 7 bis 10. Sie übernehmen zunehmend Verantwortung für die Gestaltung des eigenen Lernens. Der Unterricht knüpft an die Erfahrungs- und Lebenswelt der Jugendlichen an und komplexere Themen und Probleme werden zum Unterrichtsgegenstand.

Der Eintritt in die gymnasiale Oberstufe ist durch das Kurssystem nicht nur mit einer veränderten Organisationsform verbunden, sondern auch mit anderen, die Selbstständigkeit der Schüler fördernden Arbeitsformen. Der systematische Einsatz von traditionellen und digitalen Medien fördert das selbstgesteuerte, problemorientierte und kooperative Lernen. Unterricht bleibt zwar lehrergesteuert, doch im Mittelpunkt steht die Eigenaktivität der jungen Erwachsenen bei der Gestaltung des Lernprozesses. In der gymnasialen Oberstufe lernen die Schüler Problemlöseprozesse eigenständig zu organisieren sowie die Ergebnisse eines Arbeitsprozesses strukturiert und in angemessener Form zu präsentieren. Ausdruck dieser hohen Stufe der Selbstständigkeit kann u. a. die Anfertigung einer besonderen Lernleistung (BELL) sein.

Eine von Kooperation und gegenseitigem Verständnis geprägte Lernatmosphäre an der Schule, in der die Lehrer Vertrauen in die Leistungsfähigkeit ihrer Schüler haben, trägt nicht nur zur besseren Problemlösung im Unterricht bei, sondern fördert zugleich soziale Lernfähigkeit.

Unterricht am Gymnasium muss sich noch stärker um eine Sicht bemühen, die über das Einzelfach hinausgeht. Die Lebenswelt ist in ihrer Komplexität nur begrenzt aus der Perspektive des Einzelfaches zu erfassen. Fachübergreifendes und fächerverbindendes Lernen trägt dazu bei, andere Perspektiven einzunehmen, Bekanntes und Neuartiges in Beziehung zu setzen und nach möglichen gemeinsamen Lösungen zu suchen.

In der Schule lernen und leben die Schüler gleichberechtigt miteinander. Der Schüler wird mit seinen individuellen Fähigkeiten, Eigenschaften, Wertvorstellungen und seinem Lebens- und Erfahrungshintergrund respektiert. In gleicher Weise respektiert er seine Mitschüler. Unterschiedliche Positionen bzw. Werturteile können geäußert werden und sie werden auf der Basis der demokratischen Grundordnung zur Diskussion gestellt.

Wesentliche Kriterien eines guten Schulklimas am Gymnasium sind Transparenz der Entscheidungen, Gerechtigkeit und Toleranz sowie Achtung und Verlässlichkeit im Umgang aller an Schule Beteiligten. Wichtigste Partner sind die Eltern, die kontinuierlich den schulischen Erziehungsprozess begleiten und aktiv am Schulleben partizipieren sollen sowie nach Möglichkeit Ressourcen und Kompetenzen zur Verfügung stellen.

Die Schüler sollen dazu angeregt werden, sich über den Unterricht hinaus zu engagieren. Das Gymnasium bietet dazu genügend Betätigungsfelder, die von der Arbeit in den Mitwirkungsgremien bis hin zu kulturellen und gemeinschaftlichen Aufgaben reichen.

Das Gymnasium öffnet sich stärker gegenüber seinem gesellschaftlichen Umfeld und bezieht Einrichtungen wie Universitäten, Unternehmen, soziale und kommunale Institutionen in die Bildungs- und Erziehungsarbeit ein. Kontakte zu Kirchen, Organisationen und Vereinen geben neue Impulse für die schulische Arbeit. Besondere Lernorte entstehen, wenn Schüler nachbarschaftliche bzw. soziale Dienste leisten. Dadurch werden individuelles und soziales Engagement bzw. Verantwortung für sich selbst und für die Gemeinschaft verbunden.

Schulinterne Evaluation muss zu einem selbstverständlichen Bestandteil der Arbeitskultur der Schule werden. Für den untersuchten Bereich werden Planungen bestätigt, modifiziert oder verworfen. Die Evaluation unterstützt die Kommunikation und die Partizipation der Betroffenen bei der Gestaltung von Schule und Unterricht.

Jedes Gymnasium ist aufgefordert, unter Einbeziehung aller am Schulleben Beteiligten ein gemeinsames Verständnis von guter Schule als konsensfähiger Vision aller Beteiligten zu erarbeiten. Dazu werden pädagogische Leitbilder der künftigen Schule entworfen und im Schulprogramm konkretisiert.

Ganztägige Bildung und Erziehung bietet vielfältige Möglichkeiten, auf Kinder und Jugendliche und deren Interessen und Begabungen individuell einzugehen und die Persönlichkeitsentwicklung zu fördern. Jedes Gymnasium sollte eigenverantwortlich und gemeinsam mit außerschulischen Partnern ein schulspezifisches Ganztagskonzept als Teil des Schulprogrammes entwickeln.

Die Inhalte der Ganztagsangebote begründen sich in den schulspezifischen Schwerpunkten und Zielen und tragen zur Profilierung der Schule bei. Sie können unterrichtsergänzende leistungsdifferenzierte Bildungsangebote, freizeitpädagogische Angebote und offene Angebote im Rahmen der Schulklubarbeit umfassen. Gerade im sportlichen und musisch-künstlerischen Bereich können pädagogisch wertvolle unterrichtsergänzende Angebote in Kooperation mit regionalen Verbänden und Vereinen einen wichtigen Beitrag zur ganzheitlichen Bildung leisten. Die Angebote sollten schülerorientiert und bedarfsgerecht gestaltet werden. Sie berücksichtigen die Heterogenität der Schüler.

Fächerverbindender Unterricht

Während fachübergreifendes Arbeiten durchgängiges Unterrichtsprinzip ist, setzt fächerverbindender Unterricht ein Thema voraus, das von einzelnen Fächern nicht oder nur teilweise erfasst werden kann.

Das Thema wird unter Anwendung von Fragestellungen und Verfahrensweisen verschiedener Fächer bearbeitet. Bezugspunkte für die Themenfindung sind Perspektiven und thematische Bereiche. Perspektiven beinhalten Grundfragen und Grundkonstanten des menschlichen Lebens:

Perspektiven

Raum und Zeit
Sprache und Denken
Individualität und Sozialität
Natur und Kultur

thematische Bereiche

Die thematischen Bereiche umfassen:

Verkehr
Medien
Kommunikation
Kunst
Verhältnis der Generationen
Gerechtigkeit
Eine Welt

Arbeit
Beruf
Gesundheit
Umwelt
Wirtschaft
Technik

Politische Bildung, Medienbildung und Digitalisierung sowie Bildung für nachhaltige Entwicklung sind besonders geeignet für den fächerverbindenden Unterricht.

Konzeption

Jede Schule kann zur Realisierung des fächerverbindenden Unterrichts eine Konzeption entwickeln. Ausgangspunkt dafür können folgende Überlegungen sein:

Man geht von Vorstellungen zu einem Thema aus. Über die Einordnung in einen thematischen Bereich und eine Perspektive wird das konkrete Thema festgelegt.
Man geht von einem thematischen Bereich aus, ordnet ihn in eine Perspektive ein und leitet daraus das Thema ab.
Man entscheidet sich für eine Perspektive, wählt dann einen thematischen Bereich und kommt schließlich zum Thema.

Nach diesen Festlegungen werden Ziele, Inhalte und geeignete Organisationsformen bestimmt.

Lernen lernen

Lernkompetenz

Die Entwicklung von Lernkompetenz zielt darauf, das Lernen zu lernen. Unter Lernkompetenz wird die Fähigkeit verstanden, selbstständig Lernvorgänge zu planen, zu strukturieren, durchzuführen, zu überwachen, ggf. zu korrigieren und abschließend auszuwerten. Zur Lernkompetenz gehören als motivationale Komponente das eigene Interesse am Lernen und die Fähigkeit, das eigene Lernen zu steuern.

Strategien

Im Mittelpunkt der Entwicklung von Lernkompetenz stehen Lernstrategien. Diese umfassen:

Basisstrategien, welche vorrangig dem Erwerb, dem Verstehen, der Festigung, der Überprüfung und dem Abruf von Wissen dienen
Regulationsstrategien, die zur Selbstreflexion und Selbststeuerung hinsichtlich des eigenen Lernprozesses befähigen
Stützstrategien, die ein gutes Lernklima sowie die Entwicklung von Mo-tivation und Konzentration fördern

Techniken

Um diese genannten Strategien einsetzen zu können, müssen die Schüler konkrete Lern- und Arbeitstechniken erwerben. Diese sind:

Techniken der Beschaffung, Überprüfung, Verarbeitung und Aufbereitung von Informationen (z. B. Lese-, Schreib-, Mnemo-, Recherche-, Strukturierungs-, Visualisierungs- und Präsentationstechniken)
Techniken der Arbeits-, Zeit- und Lernregulation (z. B. Arbeitsplatzgestaltung, Hausaufgabenmanagement, Arbeits- und Prüfungsvorbereitung, Selbstkontrolle)
Motivations- und Konzentrationstechniken (z. B. Selbstmotivation, Entspannung, Prüfung und Stärkung des Konzentrationsvermögens)
Kooperations- und Kommunikationstechniken (z. B. Gesprächstechniken, Arbeit in verschiedenen Sozialformen)

Ziel

Ziel der Entwicklung von Lernkompetenz ist es, dass Schüler ihre eigenen Lernvoraussetzungen realistisch einschätzen können und in der Lage sind, individuell geeignete Techniken und Medien situationsgerecht zu nutzen und für das selbstbestimmte Lernen einzusetzen.

Konzeption

Schulen entwickeln eigenverantwortlich eine Konzeption zur Lernkompetenzförderung und realisieren diese in Schulorganisation und Unterricht.

Für eine nachhaltige Wirksamkeit muss der Lernprozess selbst zum Un-terrichtsgegenstand werden. Gebunden an Fachinhalte sollte ein Teil der Unterrichtszeit dem Lernen des Lernens gewidmet sein. Die Lehrpläne bieten dazu Ansatzpunkte und Anregungen.

Teil Fachlehrplan Physik

Ziele und Aufgaben des Faches Physik

Beitrag zur allgemeinen Bildung

Der Beitrag des Physikunterrichts für die allgemeine Bildung ergibt sich sowohl aus der gesellschaftlichen Bedeutung physikalischer Erkenntnisse als auch aus den spezifischen Methoden, mit denen diese gewonnen werden. Im Unterricht setzen sich die Schüler mit Objekten und Prozessen der natürlichen und technischen Lebenswelt auseinander. Sie entwickeln Vorstellungen über den Aufbau der Materie vom Atom bis zum Kosmos. Dabei wird die Entwicklung eines eigenen Weltbildes gefördert. So leistet das Fach einen Beitrag zum Selbstverständnis des Einzelnen.

Die Schüler eignen sich fundiertes physikalisches Wissen an, das ihnen gestattet, Entscheidungen und Entwicklungen in der Gesellschaft im Umfeld von Natur und Technik begründet zu beurteilen, Verantwortung beim Nutzen des wissenschaftlich-technischen Fortschritts zu übernehmen und Technikfolgen abzuschätzen. Die Kommunikation zwischen Experten und Laien wird erleichtert. Die Behandlung astronomischer Inhalte eröffnet den Schülern die Möglichkeit, auch unter diesem Aspekt die Verantwortung des Menschen für den Erhalt seiner natürlichen Umwelt zu erfassen.

Der Physikunterricht vermittelt Grundlagen und Orientierungen für das wissenschaftliche Arbeiten in den Erfahrungswissenschaften. So werden durch den Schüler Bedeutung und Grenzen von Experimenten, Hypothesen, Modellen und Theorien für die Gewinnung physikalischer Erkenntnisse erfasst. Themen aus interdisziplinären wissenschaftlichen Bereichen können aus der Sicht der Naturwissenschaften reflektiert und Aussagen pseudowissenschaftlicher Bereiche beurteilt werden.

Damit leistet das Fach Physik einen wesentlichen Beitrag bei der Entwicklung naturwissenschaftlicher Kompetenzen, entsprechend den vier in den Bildungsstandards für die Allgemeine Hochschulreife beschriebenen Kompetenzbereichen:

Sachkompetenz
Erkenntnisgewinnungskompetenz
Kommunikationskompetenz
Bewertungskompetenz.

Die erworbenen Kompetenzen und Kenntnisse auf Grundlage der Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss werden weiterentwickelt.

Die intensive Beschäftigung mit der Physik unterstützt die Herausbildung wichtiger Persönlichkeitseigenschaften. Individuelles und gemeinsames Experimentieren fördert die Kommunikations- und Teamfähigkeit. Im Physikunterricht entwickeln sich logisches Denken genauso wie Beharrlichkeit, Selbstdisziplin, Gewissenhaftigkeit und Zielstrebigkeit.

Eine wichtige Aufgabe des Physikunterrichts ist es, das Interesse und die Freude an der Beschäftigung mit Themen aus Natur, Technik und darüber hinaus Politik zu fördern und so das Bewusstsein für lokale, regionale und globale Herausforderungen der Zeit zu entwickeln. Entsprechende Neigungen und Begabungen werden bestärkt.

Lösungsansätze müssen eine nachhaltige Entwicklung ermöglichen und damit zu zukunftsfähigem Denken und Handeln anregen.

allgemeine fachliche Ziele

Abgeleitet aus dem Beitrag des Faches zur allgemeinen Bildung werden folgende allgemeine fachliche Ziele formuliert:

Auseinandersetzen mit physikalischen und astronomischen Sachverhalten in verschiedenen Lebensbereichen
Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen
Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben und Problemstellungen
Entwickeln der Fähigkeit zum physikalisch kompetenten Kommunizieren unter angemessener Nutzung von Fachsprache und fachtypischen Darstellungs- und Argumentationsstrukturen
Entwickeln der Fähigkeit, Sachverhalte kriteriengeleitet zu beurteilen sowie Entscheidungen und deren Folgen zu bewerten als Grundlage für die Herausbildung eines eigenen Weltbildes

Strukturierung

Die Struktur des Physikunterrichts ergibt sich aus entwicklungs- und lernpsychologischen Besonderheiten der Schüler. Die Sicherung der Fasslichkeit der Unterrichtsinhalte erfordert das mehrfache Behandeln von Themen innerhalb eines spiralförmigen Curriculums.

Der Physikunterricht am Gymnasium gliedert sich in folgende Abschnitte:

Anfangsunterricht in den Klassenstufen 6 und 7

In der Phase des Anfangsunterrichts im Physiklehrgang werden die Schüler mit grundlegenden Erscheinungen bekannt gemacht. Dabei gewinnen sie Einblicke in die Denk- und Arbeitsweisen der Physik.

Im Anfangsunterricht

stehen qualitative Merkmale der physikalischen Betrachtung im Vordergrund,
werden geistige Tätigkeiten im besonderen Maße mit manuellen Handlungen verknüpft sowie mit dem Bauen von physikalischen Spielzeugen und Geräten verbunden.

Vertiefender Unterricht in den Klassenstufen 8 bis 10

Die Schüler erwerben eine allgemeine physikalische und astronomische Grundbildung besonders zu klassischen Inhalten und zu Methoden der Erkenntnisgewinnung. Damit wird das Fundament für fächerverbindendes Arbeiten gelegt. Die Gelenkfunktion der Klassenstufe 10 zur Vorbereitung der Jahrgangsstufen 11 und 12 wird berücksichtigt.

Wissenschaftspropädeutischer Unterricht der Jahrgangsstufen 11 und 12

Grundkurse Physik repräsentieren das Lernniveau unter dem Aspekt einer grundlegenden wissenschaftspropädeutischen Ausbildung, die in den Leistungskursen exemplarisch vertieft wird.

Grundkurse sollen

grundlegende Sachverhalte, Problemkomplexe und Strukturen der Physik exemplarisch verdeutlichen,
wesentliche Arbeitsmethoden der Physik vermitteln, bewusst und erfahrbar machen,
Zusammenhänge in der Physik und über deren Grenzen hinaus in exemplarischer Form erkennen lassen sowie das Reflektieren des Wissens durch Einordnung in Anwendungen und Entwicklungen in der Gesellschaft fördern.

Leistungskurse sind gerichtet auf eine

systematische Befassung mit wesentlichen, den Aspektreichtum der Physik verdeutlichenden Inhalten, Theorien und Modellen,
vertiefende Beherrschung physikalischer Arbeitsmittel und Methoden, ihre selbstständige Anwendung, Übertragung und Reflexion,
Entwicklung der Diskursfähigkeit über Zusammenhänge in der Physik sowie deren Nutzung in Technik und Gesellschaft.

Fachspezifische Vereinbarungen zu Verbindlichkeiten

Das Ziel Kennen einer physikalischen Größe umfasst qualitative Begriffsmerkmale, Formelzeichen, Einheit sowie Messvorschrift. Abweichungen von dieser Vereinbarung werden durch Bemerkungen besonders gekennzeichnet.

Im Physikunterricht müssen nur die Gleichungen im Unterricht behandelt werden, die in der Ziel-Inhalt-Spalte formuliert sind. Werden keine Gleichungen vorgegeben, so ist eine qualitative Definition bzw. Gesetzesformulierung anzustreben.

Die in der Ziel-Inhalt-Spalte genannten Schülerexperimente (SE) sind verbindlich. In den Jahrgangsstufen 11 und 12 entscheidet der Fachlehrer, welche weiteren Experimente zum Erreichen der Ziele als Schülerexperimente durchgeführt werden.

didaktische Grundsätze

Ausgangspunkt des Unterrichts sind physikalische Phänomene und Gegebenheiten des Alltags der Schüler, aus denen physikalische Fragestellungen abgeleitet werden können. Die Schüler erhalten vielfältige Gelegenheiten, ihre eigenen Ideen, Vorkenntnisse und Fragen einzubringen.

Neues Wissen wird in der Regel zunächst an Beispiele gebunden und nicht gleich in fachlogische Strukturen eingeordnet. Diese Verbindung von Begriffen und Gesetzen der Physik mit ihrem konkreten exemplarischen Hintergrund bestimmt maßgeblich, wie verstanden und anwendbar das Wissen der Schüler ist. Es müssen solche Kontexte gewählt werden, die zum Erfahrungsbereich sowohl der Jungen als auch der Mädchen gehören und die ihrer Interessenlage entsprechen.

Halbquantitative Zusammenhänge werden mit Hilfe mathematischer Mittel in quantitative Beziehungen überführt, weiter analysiert und verallgemeinert. Durch häufiges Konkretisieren und Interpretieren der Gleichungen und Diagramme wird der Gefahr des unverstandenen und inhaltsleeren Operierens mit mathematischen Formalismen entgegengewirkt.

Die Basiskonzepte

Erhaltung und Gleichgewicht
Superposition und Komponenten
Mathematisieren und Vorhersagen
Zufall und Determiniertheit

dienen in den Jahrgangsstufen 11 und 12 zur Strukturierung und Vernetzung der fachlichen Inhalte und gewährleisten die Vertiefung einer strukturierten Wissensbasis. An unterschiedlichen Stellen des Lehrplans wird auf diese Konzepte zurückgegriffen und somit kumulatives Lernen ermöglicht.

Das Experiment wird so eingesetzt, dass seine zentrale Bedeutung als Mittel der physikalischen Erkenntnis verstanden, Zusammenhänge veranschaulicht und gleichzeitig Interesse und Freude an der Physik entwickelt werden. Freihand- und Hausexperimente ergänzen traditionelle Demonstrations- und Schülerexperimente sowie Praktika. Bei der Behandlung astronomischer Inhalte ist der Beobachtung besondere Bedeutung beizumessen.

Anwendungen der Physik in Natur, Alltag, Gesellschaft und Technik nehmen einen breiten Raum ein. Dazu ist eine solche Aufgabenkultur zu entwickeln, die die Auseinandersetzung des Schülers mit der Physik bei der Lösung praktischer Fragen herausfordert und Freiräume für eigenes Probieren schafft. Von Bedeutung sind dabei die physikalischen Praktika, in denen die Schüler weitgehend selbstständig und eigenverantwortlich Probleme experimentell lösen. Die Praktikumsaufgaben werden so formuliert, dass kreatives Tätigsein mit der Entwicklung der Sozialkompetenz verbunden wird.

Im Unterricht werden geeignete klassische und digitale Medien eingesetzt. Dazu gehören die Tabellen- und Formelsammlung ohne ausführliche Musterbeispiele, der Taschenrechner ohne Grafikdisplay (TR) in den Klassenstufen 6 und 7, der Taschenrechner mit Grafikdisplay (GTR) ab Klassenstufe 8 sowie Software in Form von Computer-Algebra-Systemen (CAS). Die Schüler erwerben Fertigkeiten im Umgang mit zeitgemäßen Hilfsmitteln wie elektronischen Tafelwerken, Simulations- und Präsentationsprogrammen sowie Systemen zur computergestützten Erfassung und Auswertung von Messwerten. Sie entwickeln die Fähigkeit, Medien jeglicher Art zielgerichtet, situationsangemessen und kreativ zu nutzen und dabei kritisch zu hinterfragen.

Überlegungen zu den gewählten Arbeitsweisen, Rückinformationen über den erreichten Leistungsstand, Fehler- und Ursachenanalyse sind Mittel, um die Lernkompetenz der Schüler schrittweise zu entwickeln. Damit Schüler sich Lernstrategien bzw. Lerntechniken aneignen und in eigener Verantwortung wirkungsvoll lernen, müssen Verfahren zur Selbstanalyse, bestimmte Merktechniken und Kontrollstrategien selbst thematisiert, regelmäßig wiederholt und angewendet werden.

Dem allgemeinen didaktischen Prinzip der Kontroversität folgend, müssen bei Inhalten mit politischem Gehalt auch die damit in Verbindung stehenden fachspezifischen Arbeitsmethoden der politischen Bildung eingesetzt werden. Bei Inhalten mit Anknüpfungspunkten zur Bildung für nachhaltige Entwicklung eignen sich insbesondere die didaktischen Prinzipien der Visionsorientierung, des Vernetzenden Lernens sowie der Partizipation. Vernetztes Denken bedeutet hier die Verbindung von Gegenwart und Zukunft einerseits und ökologischen, ökonomischen und sozialen Dimensionen des eigenen Handelns andererseits

Übersicht über die Lernbereiche und Zeitrichtwerte

		Zeitrichtwert
Klassenstufe 6
Lernbereich 1	Licht und seine Eigenschaften	17 Ustd.
Lernbereich 2	Eigenschaften und Bewegungen von Körpern	14 Ustd.
Lernbereich 3	Temperatur und Zustand von Körpern	14 Ustd.
Lernbereich 4	Elektrische Stromkreise	5 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Sehen und Fotografieren
Wahlbereich 2	Wärmedämmung
Wahlbereich 3	Farben
Klassenstufe 7
Lernbereich 1	Kräfte	22 Ustd.
Lernbereich 2	Stromstärke und Spannung in Stromkreisen	18 Ustd.
Lernbereich 3	Energiewandler	10 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Kraftwandler – früher und heute
Wahlbereich 2	Elektrische Schaltungen
Wahlbereich 3	Vom Fliegen
Klassenstufe 8
Lernbereich 1	Mechanik der Flüssigkeiten und Gase	12 Ustd.
Lernbereich 2	Thermische Energie	15 Ustd.
Lernbereich 3	Eigenschaften elektrischer Bauelemente	15 Ustd.
Lernbereich 4	Selbstständiges Experimentieren	8 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Vom Ballonfahren
Wahlbereich 2	Kühlschrank und Wärmepumpe
Wahlbereich 3	Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen
Klassenstufe 9
Lernbereich 1	Grundlagen der Elektronik	9 Ustd.
Lernbereich 2	Energieversorgung	18 Ustd.
Lernbereich 3	Bewegungsgesetze	16 Ustd.
Lernbereich 4	Physikalisches Praktikum	7 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Natürliche Radioaktivität
Wahlbereich 2	Energie von Wind und Sonne
Wahlbereich 3	Bewegungen auf gekrümmten Bahnen
Klassenstufe 10
Lernbereich 1	Newton’sche Gesetze und deren Anwendung	7 Ustd.
Lernbereich 2	Mechanische Schwingungen und Wellen	10 Ustd.
Lernbereich 3	Kosmos, Erde und Mensch	18 Ustd.
Lernbereich 4	Licht als Strahl und Welle	9 Ustd.
Lernbereich 5	Physikalisches Praktikum	6 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Fernrohre
Wahlbereich 2	Kommunikation mit elektronischen Medien
Wahlbereich 3	Fernsehbildtechnik
Jahrgangsstufen 11/12 - Grundkurs
Jahrgangsstufe 11 - Grundkurs
Lernbereich 1	Mechanische Grundlagen	8 Ustd.
Lernbereich 2	Elektrisches Feld	16 Ustd.
Lernbereich 3	Magnetisches Feld	8 Ustd.
Lernbereich 4	Geladene Teilchen bzw. Körper in statischen Feldern	12 Ustd.
Lernbereich 5	Elektromagnetische Felder	8 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Leitungsvorgänge in Halbleitern
Wahlbereich 2	Messen und Modellieren
Wahlbereich 3	Relativität von Zeit und Raum
Jahrgangsstufe 12 - Grundkurs
Lernbereich 1	Mechanische und elektromagnetische Schwingungen und Wellen	12 Ustd.
Lernbereich 2	Praktikum Optik und Schwingungen	6 Ustd.
Lernbereich 3	Quantenobjekte	20 Ustd.
Lernbereich 4	Atomvorstellungen	6 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Anwendungen der Physik
Wahlbereich 2	Radioaktivität
Jahrgangsstufen 11/12 - Leistungskurs
Jahrgangsstufe 11 - Leistungskurs
Lernbereich 1	Erhaltungssätze und ihre Anwendungen	12 Ustd.
Lernbereich 2	Kräfte	18 Ustd.
Lernbereich 3	Kinematik und Dynamik – Praktikum	18 Ustd.
Lernbereich 4	Modellbildung und Simulation	8 Ustd.
Lernbereich 5	Elektrisches Feld	24 Ustd.
Lernbereich 6	Magnetisches Feld	10 Ustd.
Lernbereich 7	Geladene Teilchen bzw. Körper in statischen Feldern	20 Ustd.
Lernbereich 8	Elektromagnetische Felder	20 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Einblick in die spezielle Relativitätstheorie
Wahlbereich 2	Leitungsvorgänge in Halbleitern
Jahrgangsstufe 12 - Leistungskurs
Lernbereich 1	Mechanische und elektromagnetische Schwingungen	18 Ustd.
Lernbereich 2	Mechanische und elektromagnetische Wellen	20 Ustd.
Lernbereich 3	Praktikum Optik und Schwingungen	12 Ustd.
Lernbereich 4	Quantenobjekte	20 Ustd.
Lernbereich 5	Atomvorstellungen	20 Ustd.
Lernbereich 6	Thermodynamik	20 Ustd.
Lernbereiche mit Wahlcharakter
Wahlbereich 1	Eigenschaften der Atomkerne
Wahlbereich 2	Deterministisches Chaos

Klassenstufe 6

Ziele

Auseinandersetzen mit physikalischen und astronomischen Sachverhalten in verschiedenen Lebensbereichen

Die Schüler lernen die Physik als Naturwissenschaft kennen und wenden ihr Wissen über elementare Erscheinungen des Lichts, der mechanischen Körper, der Temperatur, der Aggregatzustände und der elektrischen Stromkreise an. Dabei beziehen sie astronomische Objekte ein.

Die Schüler vernetzen ihr Wissen über optische, mechanische und thermodynamische Eigenschaften von Körpern.

Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler nutzen das Experiment als Frage an die Natur und lernen, wie durch das Experiment Vermutungen bzw. Voraussagen geprüft werden. Sie kennen Planung und Vorbereitung, Durchführung und Auswertung als Arbeitsschritte des Experimentierens und können unter Anleitung protokollieren.

Die Schüler erkennen Grundprinzipien des Messens physikalischer Größen und gewinnen dabei Einblicke in den Einsatz digitaler Messtechnik. Sie kennen Messunsicherheiten und wissen, dass ihr Einfluss durch das Arbeiten mit Mittelwerten in der Messwerttabelle und durch das Arbeiten mit Ausgleichsgeraden im Diagramm berücksichtigt wird.

Die Schüler verstehen die physikalische Bedeutung von Proportionalitäten und erwerben erste Fähigkeiten im Zusammenfassen von Zusammenhängen in Form von Tabellen und Diagrammen.

Die Schüler wissen, dass eine physikalische Größe durch Maßzahl und Einheit gekennzeichnet wird. Sie erweitern ihre Erfahrungen aus dem Alltag durch anschauliche Vorstellungen von den physikalischen Größen Länge, Volumen, Masse, Dichte, Zeit, Geschwindigkeit, und Temperatur.

Die Schüler erkennen am Beispiel der Vorstellung vom Aufbau der Stoffe aus Teilchen, dass durch das Vereinfachen der Wirklichkeit und die damit verbundenen Annahmen physikalische Sachverhalte anschaulich und zweckmäßig beschrieben werden können.

Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben und Problemstellungen

Bei qualitativen Aufgaben zum Beschreiben, Erklären und Vergleichen konzentrieren sich die Schüler auf die gestellten Anforderungen. Beim Lernen physikalischer Inhalte finden sie für sich geeignete Strategien. Sie analysieren ihre Erfahrungen beim Durchführen und Auswerten von Schülerexperimenten.

Entwickeln der Fähigkeit zum physikalisch kompetenten Kommunizieren unter angemessener Nutzung von Fachsprache und fachtypischen Darstellungs- und Argumentationsstrukturen

Die Schüler erweitern ihre Alltagssprache und lernen die Fachsprache der Physik in angemessener Form zu nutzen. Dabei erkennen sie, dass physikalische Erscheinungen mit der Fachsprache oft genauer beschrieben werden.

Die Schüler lernen im Unterricht ordentlich und systematisch Mitschriften anzufertigen. Sie arbeiten sorgfältig beim Zeichnen und Auswerten von Diagrammen, verwenden Skizzen und Symbole zur Darstellung einfacher physikalischer Sachverhalte und erwerben erste Fähigkeiten im Lesen und Zeichnen von Schaltplänen.

Die Schüler erschließen zunehmend selbstständig Inhalte aus Texten, Bildern und grafischen Darstellungen des Lehrbuchs und stellen ihren Mitschülern Lern- und Arbeitsergebnisse vor.

Entwickeln der Fähigkeit, Sachverhalte kriteriengeleitet zu beurteilen sowie Entscheidungen und deren Folgen zu bewerten als Grundlage für die Herausbildung eines eigenen Weltbildes

Den Schülern wird bewusst, dass durch die Nutzung physikalischer Erkenntnisse die Lebensqualität der Menschen erhöht wurde. Bei der Behandlung temperaturabhängiger Volumenänderung bzw. Längenänderung von Körpern erfahren sie, wie bei technischen Anwendungen durch das Beachten physikalischer Erkenntnisse Gefahren abgewendet werden können.

Die Schüler verstehen am Beispiel der Geschwindigkeit und der Temperatur, dass menschliche Empfindungen bzw. Schätzwerte zum Erfassen physikalischer Größen manchmal in der Praxis zu ungenau sind und quantitativ durch Messen erfasst werden müssen.

Bei der Auseinandersetzung mit astronomischen Inhalten und mit den Vorstellungen vom Aufbau der Stoffe erweitern die Schüler ihr Vorstellungsvermögen und erfahren dabei auch Grenzen menschlicher Vorstellungskraft.

Lernbereich 1: Licht und seine Eigenschaften 17 Ustd.

Einblick gewinnen in den Gegenstand der Physik und der Astronomie	Phänomene und Anwendungen in den Teilgebieten der Physik
Kennen von Phänomenen der Lichtausbreitung
Einteilung der Körper
Lichtquellen und beleuchtete Körper	frühere und heutige Lichtquellen intelligentes Licht, Lichtverschmutzung Sonne, Planeten, Mond
lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Körper	SE: Einfluss der Schichtdicke auf Lichtdurchlässigkeit Änderung der Lichtverhältnisse beim Tauchen
Ausbreitungseigenschaften des Lichts
allseitig, geradlinig	Lichtstrahl als Modell
Umkehrung des Lichtwegs
SE: Schattenbildung
Konstruktion von Schattenräumen	Schatten zweier Lichtquellen Kern- und Halbschatten
Finsternisse, Mondphasen
Anwenden der Kenntnisse auf die Reflexion des Lichts	Sehvorgang; Glänzen und Glitzern Rückspiegel, Kaleidoskop, Periskop, Sonnenofen
Reflexion am ebenen Spiegel	Beobachtungen an Winkelspiegeln ➔ MA, Kl. 5, LB 2
SE: Reflexionsgesetz $α = α'$	⇒ Methodenbewusstsein: Formulieren eines physikalischen Gesetzes als Gleichung
Reflexion an gekrümmten Spiegeln	Scheinwerfer
Anwenden der Kenntnisse auf die Brechung des Lichts	Übergang des Lichts zwischen Luft und einem anderen Stoff
SE: Brechungsgesetz qualitativ
Strahlengang am Prisma	Umkehrprisma ➔ LBW 3 ➔ KU, Kl. 6, LB 1
Übertragen der Kenntnisse über die Bildentstehung an Sammellinsen auf einfache optische Geräte
Strahlengang an Sammellinsen	Brennpunkt, Brennweite Parallel-, Brennpunkt- und Mittelpunktstrahl
SE: Bilder an Sammellinsen	Brechkraft einer Linse wirkliche und scheinbare Bilder zeichnerisches Darstellen
Experimente zu einfachen optischen Geräten	Lupe, Brille, Projektor, Fotoapparat SE: Prinzip eines einfachen optischen Gerätes Bau eines optischen Gerätes Präsentation der angefertigten Objekte ➔ BIO, Kl. 6, LB 3 ➔ BIO, Kl. 8, LB 1
Einblick gewinnen in die digitale Bildentstehung

Lernbereich 2: Eigenschaften und Bewegungen von Körpern 14 Ustd.

Einblick gewinnen in den Aufbau der Körper aus Teilchen	Atome, Moleküle Kohäsion, Adhäsion
Teilchenvorstellung als Modell	⇒ Methodenbewusstsein
Unterschiede zwischen Körpern verschiedener Aggregatzustände	SE: Diffusion, Brown’sche Bewegung Nutzen von Animationen
Beherrschen der Bestimmung von Volumen und Masse	Physik als eine messende Wissenschaft
physikalische Größen als Produkt aus Zahlenwert und Einheit	historischer Einblick am Beispiel der Längenmessung, Längeneinheiten Volumeneinheiten
SE: Volumenbestimmung	Differenzmethode für unregelmäßige feste Körper
Unbestimmtheit des Volumens gasförmiger Körper
SE: Massebestimmung	Messen durch Vergleichen
Anwenden der Kenntnisse auf die physikalische Größe Dichte	Deuten mit Hilfe des Teilchenmodells
$ρ = \frac{m}{V}$	⇒ Methodenbewusstsein: Wesen physikalischer Größengleichungen
SE: Dichtebestimmung
Beurteilen von Bewegungen
Merkmale
geradlinige Bewegung, Kreisbewegung, Schwingung
gleichförmig, ungleichförmig
Messen von Weg $s$ und Zeit $t$	Weg als Ortsänderung Messpunkte im Diagramm Einsatz auch digitaler Messtechnik
physikalische Größe Geschwindigkeit	Betrachtung bei konstanter Ortsänderung oder konstanter Zeit
Geschwindigkeiten in Natur und Technik
Durchschnittsgeschwindigkeit $v = \frac{s}{t}$
SE: Geschwindigkeitsbestimmung	Sachverhalte aus der Erfahrungswelt der Schüler
$s (t) -$ Diagramm für gleichförmige Bewegungen, $s ~ t$	Vergleichen von Graphen verschiedener Bewegungen ➔ MA, Kl. 6, LB 2
Protokollieren	➔ CH, Kl. 7, LB 1 ➔ BIO, Kl. 6, LB 4
Einblick gewinnen in Entfernungen und Geschwindigkeiten in der Astronomie	Lichtgeschwindigkeit

Lernbereich 3: Temperatur und Zustand von Körpern 14 Ustd.

Kennen der physikalischen Größe Temperatur	Temperaturen aus Alltag, Natur und Technik Temperaturen auf Planeten
Notwendigkeit der Messung	Subjektivität des Temperaturempfindens
Formelzeichen und Einheit für Celsius-Skala
Zusammenhang von Temperatur und Teilchenbewegung	⇒ Methodenbewusstsein: Teilchenmodell
Beherrschen der Temperaturmessung
SE: Temperaturverlauf mit $ϑ (t) -$ Diagramm
Anwenden der Kenntnisse zu temperaturbedingter Längen- bzw. Volumenänderung	SE: Nachweis von Längen- bzw. Volumenänderung bei Temperaturänderung
Volumenänderung von Flüssigkeiten	Ausdehnungsgefäße, Altar des Philon Anomalie des Wassers Dichteänderung
Längenänderung fester Stoffe	Unterrichtsgang bzw. Erkundung: Brückenlager, Dehnungsfuge
Abhängigkeit vom Stoff	Bimetallstreifen
Anwenden der Kenntnisse auf Temperaturmessung	⇒ Methodenbewusstsein: Messen ➔ GS, SU, Kl. 4, LB 4
Aufbau und Funktionsprinzip eines Flüssigkeitsthermometers	Anfertigen und Skalieren eines Modellthermometers
Messgrößenwandlung
weitere Thermometerarten und Möglichkeiten der Temperaturbestimmung	Bimetallthermometer, Flüssigkristallthermometer; Glühfarben, Thermofolien
Messbereich verschiedener Thermometer	Thermometer für verschiedene Temperaturbereiche
Kennen der Aggregatzustandsänderungen
Abhängigkeit des Aggregatzustands vom Stoff und von der Temperatur
Schmelzen, Erstarren, Schmelztemperatur; Sieden, Kondensieren, Siedetemperatur	Anfertigen von Schwimmkerzen Löten einer Drahtskulptur
Verdunsten	Einfluss von Oberfläche, Temperaturdifferenz zur Siedetemperatur sowie Bewegung des entstehenden Gases
Anwendungen in Natur und Technik	Beispiele aus dem Erfahrungsbereich sowie Meerwasserentsalzung, Stahlherstellung, Löten Globale Erwärmung, Polkappen- und Gletscherschmelze, Unterscheidung Wetter - Klima ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung

Lernbereich 4: Elektrische Stromkreise 5 Ustd.

Sich positionieren zur Bedeutung des elektrischen Stroms	Strom als Voraussetzung zum Betreiben elektrischer Geräte ➔ TC, Kl. 5/6, LBW 4
Wirkungen und deren Anwendung
Gefahren beim Umgang mit elektrischem Strom	Gesundheitserziehung: Maßnahmen der ersten Hilfe
Leiter und Isolatoren	Gefahren des elektrischen Stromes, Brandschutz SE: Untersuchung auf Leitfähigkeit
Beherrschen des Aufbaus von Stromkreisen nach Schaltplänen	Verwenden von Schaltzeichen Zeichnen von Schaltplänen
Bestandteile	Spannungsquelle, Verbindungsleiter, Gerät, Schalter
Arten von Stromkreisen
SE: einfacher Stromkreis
verzweigte und unverzweigte Stromkreise	Stromkreis am Fahrrad Schalter in Stromkreisen SE: UND- und ODER-Schaltung

Wahlbereich 1: Sehen und Fotografieren

Anwenden der Kenntnisse zur Optik auf Fotoapparat und Auge
Nachgestaltung des Aufbaus und Erkundung der Wirkungsweise im Experiment	Bildscharfstellung Wirkung von Blenden
Vergleich von Auge und Fotoapparat	Anpassung an Entfernungsunterschiede Augenformen im Tierreich
Bau einer Lochkamera	Camera obscura; Canaletto

Wahlbereich 2: Wärmedämmung

Anwenden der Kenntnisse auf den Wärmehaushalt von Häusern	Zuordnung zwischen Maßnahme zur Wärmedämmung und physikalischem Wissen
Auffinden von Wärmeverlusten	Erfahrungen; Wärmebilder, digitale Wärmebildbearbeitung, Falschfarbendarstellung
experimentelle Untersuchung von Möglichkeiten zur Wärmedämmung	Erkunden in der Umgebung Gestalten eines einfachen Modellhauses
Wärmeleitung in Abhängigkeit von Material und Schichtdicke
praktische Umsetzung	Iglu, Felswohnung Niedrigenergiehaus, Passivhaus Schutz von Ressourcen ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung

Wahlbereich 3: Farben

Einblick gewinnen in die Entstehung der Farben	➔ KU, Kl. 6, LB 1
Zerlegung weißen Lichts durch Brechung	Spektrum, Spektralfarben; Regenbogen
additive und subtraktive Farbmischung	Farbfernsehbild verschiedener Bildschirmarten, Malfarben, unterschiedliche Grundfarben SE: selbst gebaute Farbkreisel
Wahrnehmung der Körperfarbe bei Bestrahlung mit farbigem Licht	Ausleuchtung von Verkaufsräumen Farbtäuschungen, farbige Schatten

Klassenstufe 7

Ziele

Auseinandersetzen mit physikalischen und astronomischen Sachverhalten in verschiedenen Lebensbereichen

Die Schüler erweitern ihr Wissen über physikalische Begriffe und Gesetze für das Beschreiben und Erklären physikalischer Erscheinungen. Sie erwerben ausgehend von Kräften zwischen Magneten sowie zwischen geladenen Körpern und durch das Arbeiten mit Feldlinienbildern erste Vorstellungen von Feldern. Die Schüler messen Stromstärke und Spannung.

Die Schüler erkennen die Bedeutung von Energieumwandlungen als physikalische Grundlage für das Funktionieren von Geräten bzw. Maschinen. Die Lageenergie und die Leistung können sie quantitativ erfassen.

Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler vertiefen ihr Verständnis für das Experiment als Frage an die Natur. Am Beispiel der physikalischen Größe Kraft erweitern sie ihr Wissen über das Messen physikalischer Größen einschließlich der Messgrößenwandlung. Sie nutzen digitale Technik zum Erfassen und Auswerten von Messwerten. Sie entwickeln Fähigkeiten zum selbstständigen Experimentieren und Protokollieren weiter, bewerten Messunsicherheiten und berücksichtigen diese beim Auswerten. Die Schüler wissen, dass mit Experimentiergeräten wie auch mit Geräten des Alltags sachgerecht umgegangen werden muss.

Die Schüler erfassen erstmals die Gerichtetheit einer physikalischen Größe. Sie lernen auch solche physikalischen Größen kennen, die sich nicht unmittelbar aus dem Alltagsgebrauch erschließen. Durch das Hooke’sche Gesetz, das Hebelgesetz und die Gesetze im Stromkreis vertiefen sie ihr Verständnis für das Formulieren physikalischer Zusammenhänge in Diagrammen bzw. Gleichungen.

Die Schüler erweitern ihre Erfahrungen zur Nutzung des Teilchenmodells und wenden das Modell der Elektronenleitung an.

Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben und Problemstellungen

Die Schüler beschreiben Beobachtungen aus dem Experiment, aus dem Alltag bzw. aus Mediendarstellungen zunehmend selbstständig und erklären diese vor allem in einfachen Schlussketten. Auf der Grundlage von Modellvorstellungen und bekannten Gesetzen üben sie sich im Formulieren von Vermutungen bzw. Voraussagen.

Die Schüler setzen sich mit physikalischen Aufgaben auseinander, indem sie Skizzen anfertigen und zur Lösung Wertetabelle und Diagramm verwenden. Beim Arbeiten mit Diagrammen und beim Vergleichen von Größen beachten sie Maßzahl und Einheit. Sie sehen die Notwendigkeit der Prüfung von Ergebnissen, erstellen Überschlagsbetrachtungen und lernen Werte auf der Grundlage ihrer bisherigen Erfahrungen zu vergleichen.

Bei der Lösung von physikalischen Problemen gewinnen die Schüler erste Erfahrungen beim Bewerten von Lösungsvarianten.

Die Schüler entwickeln ihre Strategien beim Lernen physikalischer Inhalte weiter und beziehen Techniken zur Kontrolle ihres Gedächtnisses ein. Sie lernen Verständnislücken selbstständig zu schließen.

Entwickeln der Fähigkeit zum physikalisch kompetenten Kommunizieren unter angemessener Nutzung von Fachsprache und fachtypischen Darstellungs- und Argumentationsstrukturen

Die Schüler nutzen zunehmend die Fachsprache und erkennen Vorteile gegenüber der Alltagssprache.

Sie entwickeln argumentative Fähigkeiten, indem sie ihre Entscheidungen, Handlungen und Lösungsvorschläge begründen.

Die Schüler arbeiten sorgfältig mit ihren Aufzeichnungen. Sie üben sich im Zusammenfassen von Lehrbuchtexten, lernen Fragen und Antworten mit Hilfe des Lehrbuches, anderer traditioneller und auch digitaler Medien selbstständig zu formulieren und ihr Wissen zusammenhängend darzustellen.

Entwickeln der Fähigkeit, Sachverhalte kriteriengeleitet zu beurteilen sowie Entscheidungen und deren Folgen zu bewerten als Grundlage für die Herausbildung eines eigenen Weltbildes

Die Schüler erweitern ihr Wissen darüber, wie Erkenntnisse der Physik das Leben der Menschen verändert haben.

Den Schülern wird bewusst, dass auch für die unmittelbare Sinneswahrnehmung unzugängliche Bereiche erkannt werden können.

Lernbereich 1: Kräfte 22 Ustd.

Kennen der physikalischen Größe Kraft	Kräfte im Leben der Menschen
Bewegungs- und Formänderung bei der Wechselwirkung von zwei Körpern	Alltagsbedeutung und physikalische Bedeutung unterscheiden Umgang mit Messgeräten
Darstellung durch Pfeile	gerichtete Größe Addition von Kräften entlang einer Wirkungslinie
Gewichtskraft, $g \approx 10 \frac{N}{k g}$	Kraft auf Unterlage oder an Aufhängung $g$ als Ortsfaktor
Vergleich der Gewichtskräfte auf Erde und Mond
Kennen des Hooke’schen Gesetzes	Proportionalität von Kraft und Längenänderung
SE: Hooke’sches Gesetz	⇒ Methodenbewusstsein: empirisches Finden eines Gesetzes
Interpretieren von Diagrammen	Ausgleichsgerade; Messunsicherheit
Anwenden des Hebelgesetzes auf Dinge aus Alltag, Natur und Technik	Sport und Hebel ➔ SPO, Kl. 5-7, LB Leichtathletik ➔ SPO, Kl. 8-10, LB Leichtathletik
SE: Untersuchung von $F_{1} \cdot l_{1} = F_{2} \cdot l_{2}$	nur inhaltliches Lösen von Aufgaben
Übertragen der Kenntnisse über Kräfte auf die Reibung	erwünschte und unerwünschte Reibung Straßenverkehr, Reifenprofile, Abrieb von Reifen, Kupplungen und Bremsen als Ursache von Umweltverschmutzung ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung ⇒ Interdisziplinarität, Mehrperspektivität
Abhängigkeit von Gewichtskraft und Beschaffenheit der reibenden Flächen	Luftwiderstand
SE: Messen von Reibungskräften	Haft- und Gleitreibung
Kennen der magnetischen Kraftwirkungen
anziehende und abstoßende Kräfte
Magnetpole
Anwendungen von Dauer- und Elektromagneten	Lasthebemagnet, elektrische Klingel, magnetisches Türschloss, Relais
Einblick gewinnen in die Darstellung magnetischer Felder	Untersuchung des magnetischen Feldes durch kleine Probekörper
magnetisches Feld als Vermittler der Kräfte
Feldlinienbilder	Magnetfeld der Erde
Kennen der elektrostatischen Kraftwirkungen
abstoßende und anziehende Kraftwirkungen	Aufbau und Wirkungsweise des Elektroskops
elektrostatische Ladung	Kern-Hülle-Modell des Atoms Elektron als Ladungsträger
Einblick gewinnen in die Darstellung elektrostatischer Felder	Untersuchung des elektrischen Feldes durch kleine Probekörper
elektrisches Feld als Vermittler der Kräfte
Feldlinienbilder	Analogie zum magnetischen Feld
Anwenden der Kenntnisse über Kräfte auf Sachverhalte aus Alltag, Natur und Technik	Gruppenarbeit, Lernzirkel Präsentation der Ergebnisse auch unter Nutzung digitaler Medien
Nachweis und Messung von Kräften	Anfertigen eines Kraftmessers, Messen von Muskelkräften, Messen der Zugkraft von Fahrzeugmodellen Erkunden der Eigenschaften von Dauermagneten, Messen magnetischer Kräfte, Herstellen eines Lametta-Elektroskops

Lernbereich 2: Stromstärke und Spannung in Stromkreisen 18 Ustd.

Einblick gewinnen in das Phänomen der Leitung in Metallen, Flüssigkeiten und Gasen	Strom als gerichtete Bewegung von Ladungen ➔ CH, Kl. 7, LB 2
Kennen der physikalischen Größe elektrische Stromstärke	Vergleich mit Verkehrsstrom; Einführung des Begriffs am Beispiel metallischer Leiter
Deuten mit Modell der Elektronenleitung für metallische Leiter
Gesetze der Stromstärke
unverzweigter Stromkreis $I = I_{1} = I_{2}$
verzweigter Stromkreis $I_{ges} = I_{1} + I_{2}$	Anwendung im Haushalt: Parallelschaltung der Geräte, Notwendigkeit mehrerer Stromkreise, Absicherung
Kennen der physikalischen Größe Spannung	Spannung als Antrieb des Stroms
Spannungsquellen	SE: galvanische Spannungsquellen, Generator Spannungen im Haushalt
Gesetze der Spannung	Erzeugen von Teilspannungen durch Reihenschaltung
unverzweigter Stromkreis $U_{ges} = U_{1} + U_{2}$
verzweigter Stromkreis $U = U_{1} = U_{2}$
Beherrschen des Messens von Stromstärken und Spannungen	Untersuchen von kombinierten Parallel- und Reihenschaltungen
SE: Messen von Spannungen und Stromstärken in verzweigten und unverzweigten Stromkreisen	experimentelles Finden der Gesetzmäßigkeiten für Spannungen und Stromstärken
Messunsicherheiten	Ursachen, Unvermeidbarkeit ⇒ Methodenbewusstsein: Beachten der Messgenauigkeit beim Ableiten von Gesetzen aus Messwerten

Lernbereich 3: Energiewandler 10 Ustd.

Kennen der Energie	ganzheitlicher Energiebegriff
Grundlage für das Betreiben von Maschinen und Geräten
Grundlage für Bewegungsänderung, Verformung, Erwärmung und Leuchten von Körpern	➔ LB 1 ➔ Kl. 6, LB 1
Anwenden der Energieformen beim Beschreiben von Energieumwandlung bzw. Energieübertragung	➔ BIO, Kl. 7, LB 1
kinetische und potentielle Energie, thermische Energie, chemische Energie, elektrische Energie	Energieumwandlungen in Kraftwerken mechanische Einrichtungen, Wärmequellen und elektrische Geräte aus der Lebenswelt der Schüler Mensch als Energiewandler
potentielle Energie $E_{pot} = F_{G} \cdot h$	quantitative Vergleiche
Anwenden des Gesetzes von der Erhaltung der Energie auf Beispiele aus der Mechanik	Beachten der Gültigkeitsbedingungen Perpetuum mobile Fadenpendel, Achterbahn, Trampolin, Wasserfall, Turbinen im Wasserkraftwerk, Pumpspeicherwerk
Einblick gewinnen in den Wirkungsgrad von Energiewandlern	Energiebilanzen
Wirkungsgrad von Geräten und Anlagen	Verringern des Energieaufwands durch Verkleinern der Reibung
Kennen der physikalischen Größe Leistung	Leistung als Maß, wie schnell Energie umgewandelt bzw. übertragen wird Größenvorstellungen
$P = \frac{E}{t}, E$ als umgewandelte Energie	quantitative Vergleiche
Leistung beim Heben von Körpern	Treppen steigen, Kletterstange, Klimmzüge
Übertragen der Kenntnisse über Energieumwandlungen und Leistung auf neue Sachverhalte	Erweiterung qualitativer Betrachtungen auf nichtmechanische Energiewandler
Experimentieren mit Energiewandlern	Solarzelle und Motor, Kran ⇒ Problemlösestrategien
Recherche über Energiewandler	Solarkraftwerk, Windkraftanlagen Vergleich unterschiedlicher Energiewandler wie Elektromotoren und Verbrennungsmotoren im Hinblick auf Umweltressourcen ⇒ Medienbildung ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung

Wahlbereich 1: Kraftwandler – früher und heute

Anwenden der Kenntnisse über kraftumformende Einrichtungen	experimentelle Untersuchung Vergleichen von Kräften
Archimedes’sche Schraube, Seilmaschinen im Altertum	geneigte Ebene, feste und lose Rollen Maschinen des da Vinci
Fahrrad	Hebel, Gangschaltung
Krananlagen, Personenaufzüge	Exkursion
Goldene Regel der Mechanik

Wahlbereich 2: Elektrische Schaltungen

Beherrschen des Aufbaus elektrischer Schaltungen

Wiedererkennen von Elementen einfacher Stromkreise an Beispielen aus dem Alltag

Taschenlampe, Glühlampe, Bimetallstreifen, Lichtschranke

Bauen einer Anwendung

Modellexperimente: Klingel, Füllstandskontrolle, Alarmmelder

selbst gebaute Spannungsquellen, Geschicklichkeitsspiel (Heißer Draht), Ampelanlage

Wahlbereich 3: Vom Fliegen

Einblick gewinnen in den dynamischen Auftrieb	➔ BIO, Kl. 5, LB 5
historische Entwicklung des Fliegens	Sage von Dädalus und Ikarus, Schneider von Ulm Fluggeräte von Leonardo da Vinci Doppeldecker von Otto Lilienthal Luftverkehr und Umweltbelastung ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung
Auftrieb durch Kräfte am Tragflügel	Kraft und Gegenkraft Windkanal; Simulationen SE: Bau von Papierfliegern
Kräfte beim Fliegen	Darstellung von Kräften durch Pfeile Einfluss des Anstellwinkels

Klassenstufe 8

Ziele

Auseinandersetzen mit physikalischen und astronomischen Sachverhalten in verschiedenen Lebensbereichen

Die Schüler erweitern ihr Wissen über Flüssigkeiten und Gase mit Hilfe der physikalischen Größe Druck. Durch Betrachtungen zur thermischen Energie und durch quantitative Vergleiche zur Energieübertragung vertiefen sie ihr Wissen über Körper und deren Zustandsänderungen.

Die Schüler beschreiben Eigenschaften von Leitern und erklären diese mit dem Widerstandsgesetz sowie dem Modell der Elektronenleitung. Beim Einbeziehen der physikalischen Größen elektrische Energie und Leistung und beim selbstständigen Experimentieren vernetzen sie ihr Wissen über elektrische Bauteile bzw. Geräte.

Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler lernen beim Untersuchen der Abhängigkeit einer Größe von mehreren Größen Teilexperimente zu planen und auszuwerten. Beim Erfassen und Dokumentieren der Messwerte beziehen sie den Rechner ein und nutzen Regressionsfunktionen. Die Schüler können Messunsicherheiten im Experiment und deren qualitative Auswirkung auf das Messergebnis erläutern. Sie entwickeln ihre Fähigkeiten beim Einsatz digitaler Messtechnik.

Die Schüler beziehen mikrophysikalische Betrachtungen zum Beschreiben und Erklären physikalischer Phänomene ein und präzisieren ihre Vorstellungen über Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen sowie in Metallen.

Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben und Problemstellungen

Beim Lösen qualitativer Aufgaben orientieren sich die Schüler selbstständig an den Grundanforderungen geistig-praktischer Tätigkeiten. Im Experiment beobachten sie Erscheinungen zielgerichtet und beschreiben ihr Wesen durch angemessene Nutzung der Fachsprache.

Die Schüler verstehen das induktive Schließen beim Erarbeiten physikalischer Gesetze. Am Beispiel der Widerstände in Stromkreisen lernen sie, wie durch deduktives Schließen aus bekannten Gesetzen neue abgeleitet werden können.

Die Schüler entwickeln Strategien beim Bearbeiten von Problemen und stellen bei physikalischen Aufgaben die Problemfrage zunehmend selbstständig.

Bei komplexeren Schülerexperimenten reflektieren sie ihr Lern- und Arbeitsverhalten.

Die Schüler lernen am Beispiel von Lehrbuch sowie Tabellen- und Formelsammlung das Arbeiten mit Fachbüchern.

Entwickeln der Fähigkeit zum physikalisch kompetenten Kommunizieren unter angemessener Nutzung von Fachsprache und fachtypischen Darstellungs- und Argumentationsstrukturen

Die Schüler wissen, dass mit Begriffen und Gesetzen der Physik allgemeingültige Aussagen über konkrete Sachverhalte in Natur und Technik getroffen werden. Sie unterscheiden bewusst zwischen der Fachsprache und der Alltagssprache.

Arbeitsergebnisse stellen die Schüler in verbalisierter oder formalisierter Form zunehmend selbstständig dar. Sie werten Texte, Bilder und Diagramme nach vorgegebenen Schwerpunkten aus und nutzen zum Bearbeiten von Aufgabenstellungen neben dem Lehrbuch weitere Quellen.

Entwickeln der Fähigkeit, Sachverhalte kriteriengeleitet zu beurteilen sowie Entscheidungen und deren Folgen zu bewerten als Grundlage für die Herausbildung eines eigenen Weltbildes

Die Schüler verstehen, dass mit dem Anwenden der Physik bei der Gestaltung von Natur und Technik Chancen und Risiken für die Entwicklung der Gesellschaft verbunden sind.

Lernbereich 1: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase 12 Ustd.

Kennen der physikalischen Größe Druck	Fahrradreifen, Wasserleitung, Vakuumverpackung von Lebensmitteln
Druck in Gasen und Flüssigkeiten	Deutung im Teilchenbild
Kolbendruck $p = \frac{F}{A}$	Kraftwirkungen durch Druckunterschiede Blaise Pascal
hydraulische Anlage $\frac{F_{1}}{A_{1}} = \frac{F_{2}}{A_{2}}$	Hydraulik bei Kränen und Fahrgeschäften Bremsen bei Fahrzeugen
Kennen des Schweredrucks in Flüssigkeiten	Druck beim Tauchen hydrostatisches Paradoxon
Ursachen und Eigenschaften
$p = ρ \cdot g \cdot h$	Herleitung: Anwendung der Mathematik und logisches Schließen
Anwenden der Kenntnisse zum Schweredruck auf den Auftrieb von Körpern in Flüssigkeiten	SE: Messen der Auftriebskraft
Archimedes’sches Gesetz	Schwimmblase des Fisches Ballasttank im U-Boot Sinken, Schweben, Steigen und Schwimmen
Übertragen der Kenntnisse zu Eigenschaften des Schweredrucks in Flüssigkeiten auf den Luftdruck	Otto von Guericke Magdeburger Halbkugeln ➔ CH, Kl. 8, LB 1
statischer Auftrieb in Luft	Heißluftballon, Luftschiff

Lernbereich 2: Thermische Energie 15 Ustd.

Kennen der physikalischen Größen thermische Energie und Wärme
Deuten der thermischen Energie im Teilchenbild	Summe der kinetischen und potentiellen Energien aller Teilchen
absolute Temperatur	Kelvinskala
Änderung der thermischen Energie durch Wärme	$∆ E_{t h e r m} = Q$
$Q = m \cdot c \cdot ∆ T$	Änderung der thermischen Energie ohne Änderung des Aggregatzustands experimentelle Erarbeitung der Gleichung rechnergestütztes Auswerten der Messwerte
thermische Energie und Aggregatzustandsänderungen	Änderung der thermischen Energie bei Änderung des Aggregatzustands ➔ Kl. 6, LB 3
Umwandlungstemperatur	Beispiele aus Natur und Technik
Umwandlungswärme	SE: $ϑ (t) -$ Diagramm für Schmelzen
Kennen der Möglichkeiten zur Übertragung von thermischer Energie
Leitung, Strahlung, Strömung	Richtung der Energieübertragung
Einblick gewinnen in den Aufbau und das Wirkprinzip von Wärmekraftmaschinen	Viertakt-Otto-Motor, Viertakt-Diesel-Motor, Gasturbine
halbquantitative Zusammenhänge zwischen $p$ , $V$ und $T$	$p (V) -$ Diagramm
Energieumwandlungen	Wirkungsgrad

Lernbereich 3: Eigenschaften elektrischer Bauelemente 15 Ustd.

Kennen der physikalischen Größe elektrischer Widerstand	Georg Simon Ohm ➔ Kl. 7, LB 2
Eigenschaft eines Bauelements	technische Widerstände
$R = \frac{U}{I}$	Deuten mit dem Modell der Elektronenleitung
SE: Widerstandsbestimmung
Kennen des Widerstandsgesetzes
$R = ρ \cdot \frac{l}{A},$ Gültigkeitsbedingung	Arbeiten mit dem Parameter $ρ$ ➔ MA, Kl. 8, LB 3
Experiment zur Erkenntnisgewinnung	Umgang mit Tabellen- und Formelsammlung ⇒ Methodenbewusstsein
Einblick gewinnen in den Einfluss der Temperatur auf den elektrischen Widerstand von Metallen und Halbleitern	Kaltleiter und Heißleiter, Supraleitung ⇒ informatische Bildung
Kennen des Zusammenhangs zwischen Stromstärke und Spannung für verschiedene Bauelemente	Arbeit im Statistikmenü des GTR rechnergestützte Messwerterfassung
SE: $I (U) -$ Kennlinie verschiedener Bauelemente	Arbeit mit Diagrammen Glühlampe, Thermistor
Ohm’sches Bauelement, Ohm’sches Gesetz $I ~ U (T = k o n s t .)$	Konstantandraht
Anwenden der Kenntnisse über umgewandelte elektrische Energie und Leistung	Beispiele aus Haushalt und Technik ➔ Kl. 7, LB 3
$E = U \cdot I \cdot t; P = U \cdot I$	Messung der im Haushalt umgewandelten elektrischen Energie Angabe der Leistung auf Typenschildern elektrischer Geräte, Erkunden von Beispielen aus dem Haushalt Berechnen von Stromstärken, Absicherung von Stromkreisen, Gefahren durch elektrischen Strom, Schutzmaßnahmen
Energieumwandlung, Entwertung elektrischer Energie	Energiesparmaßnahmen ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung

Lernbereich 4: Selbstständiges Experimentieren 8 Ustd.

Kennen der Gesetze der Widerstände in Stromkreisen	Arbeit an Stationen experimentelles Prüfen der durch deduktives Schließen erarbeiteten Vermutungen ⇒ Methodenbewusstsein
$R_{ges} = R_{1} + R_{2}$	rechnergestütztes Auswerten von Messreihen
$\frac{1}{R_{ges}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}$
Anwenden regelbarer Widerstände	experimentelle Aufgabe
Potentiometerschaltung	Aufnahme von Kennlinien
Messunsicherheiten und deren Auswirkung auf das Messergebnis	innerer Widerstand von Messgeräten und Spannungsquellen
Gestalten einer Experimentieranordnung	zum Beispiel: Bestimmen des Wirkungsgrads ⇒ Problemlösestrategien: Konstruktionsprobleme
Beurteilen der beim Experimentieren gewonnenen Lernerfahrungen	⇒ Kommunikationsfähigkeit

Wahlbereich 1: Vom Ballonfahren

Anwenden der Kenntnisse zum statischen Auftrieb auf das Ballonfahren
historische Entwicklung	zeitgenössische Texte und Abbildungen Filmaufnahmen: Gebrüder Montgolfier, Zeppelins Luftschiffe aktuelle Nutzung
Wirkprinzip des statischen Auftriebs in Gasen	Bestimmen der Dichte von Luft
Prinzip des Heißluftballons	Temperaturabhängigkeit der Dichte von Luft
Prinzip des Luftschiffs	Auftrieb, Vorwärtsbewegung
Bau eines Modells

Wahlbereich 2: Kühlschrank und Wärmepumpe

Anwenden der Kenntnisse auf das Wirkprinzip von Kühlschrank und Wärmepumpe
Richtung der Wärmeübertragung „von selbst“ und durch Aufwenden von Energie	Diskussion von Beispielen
Aufbau eines Kühlschranks und einer Wärmepumpe	Beobachtung am Realobjekt Vergleich der Umweltbilanzen von Wärmepumpen und anderen Heizsystemen ⇒ informatische Bildung ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung
Arbeit des Kompressors
Umwandlungswärme beim Sieden bzw. Kondensieren	Vergleich zum Abkühlen beim Verdunsten
Druckabhängigkeit der Siedetemperatur	Verdampfen durch Druckverminderung Verflüssigen durch Druckerhöhung

Wahlbereich 3: Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen

Anwenden der Kenntnisse über Eigenschaften von Bauelementen zum elektrischen Messen	Notwendigkeit der Messgrößenwandlung
Thermistor
SE: Temperaturkurve eines Thermistors	Aufnehmen einer Eichkurve und Bestimmen unbekannter Temperaturen
Bau einer Messeinrichtung für eine weitere Größe	Problembearbeitung: Füllstandsmessung, Konzentration einer Salzlösung

Klassenstufe 9

Ziele

Auseinandersetzen mit physikalischen und astronomischen Sachverhalten in verschiedenen Lebensbereichen

Die Schüler vertiefen ihr Wissen über Eigenschaften von Halbleiterbauelementen und deren Nutzung in der Praxis.

Die Schüler vernetzen ihr Wissen im Kontext von Fragen zur Energieversorgung.

Durch das Verknüpfen quantitativer kinematischer und dynamischer Betrachtungen beschreiben und erklären sie Bewegungen und ziehen Schlussfolgerungen für ihr Verhalten im Straßenverkehr.

Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler reflektieren die experimentelle Methode und prüfen ihre begründeten Vermutungen und Voraussagen im Experiment.

Sie beherrschen das Arbeiten mit Gleichungen und Diagrammen einschließlich Formelzeichen und Einheiten. In der Kinematik stellen sie selbstständig Zusammenhänge zwischen den physikalischen Größen grafisch dar und leiten daraus Aussagen ab.

Die Schüler kennen das Modell Massepunkt zum Beschreiben und Erklären von Bewegungen.

Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben und Problemstellungen

Beim experimentellen Untersuchen der Halbleiterbauelemente und der Bewegung von Körpern lernen die Schüler Messwerte rechnergestützt zu erfassen und auszuwerten.

Die Schüler verwenden zur Erklärung physikalischer Sachverhalte mehrgliedrige Schlussketten.

Beim Analysieren quantitativer Aufgaben setzen sich die Schüler selbstständig mit dem physikalischen Sachverhalt auseinander. Sie erkennen physikalische Größen sowie geeignete Grundeinheiten und beachten die Gültigkeitsbedingungen beim Anwenden von Gleichungen.

Den Schülern wird bewusst, dass physikalische Größenangaben Näherungswerte sind. Sie geben Ergebnisse mit sinnvoller Genauigkeit an und prüfen ihre Sinnhaftigkeit.

Entwickeln der Fähigkeit zum physikalisch kompetenten Kommunizieren unter angemessener Nutzung von Fachsprache und fachtypischen Darstellungs- und Argumentationsstrukturen

Die Schüler fertigen im Unterricht ihre Mitschriften zunehmend selbstständig an und systematisieren ihr Wissen nach vorgegebenen Merkmalen.

Sie lernen Software zur Bearbeitung von Aufgaben oder zum Simulieren physikalischer Vorgänge zu nutzen und vertiefen ihre Fähigkeiten sich mit Informationen im Internet und in anderen Medien kritisch auseinander zu setzen. Beim Schülervortrag beziehen sie klassische und moderne Medien ein.

Entwickeln der Fähigkeit, Sachverhalte kriteriengeleitet zu beurteilen sowie Entscheidungen und deren Folgen zu bewerten als Grundlage für die Herausbildung eines eigenen Weltbildes

Den Schülern wird bewusst, wie einzelne physikalisch-technische Erkenntnisse die Entwicklung von Wissenschaft und Technik befördern und das persönliche Lebensumfeld der Menschen verändern.

Sie bewerten den Umgang mit natürlichen Energieressourcen und ziehen Schlussfolgerungen für das eigene und gesellschaftliche Handeln.

Lernbereich 1: Grundlagen der Elektronik 9 Ustd.

Einblick gewinnen in Bedeutung und Leistungsfähigkeit der Elektronik	Unterrichtsgänge bzw. Exkursionen
Überblick über die Vielfalt elektronischer Bauelemente	Gewinnung der Rohstoffe, Herstellung Umgang mit Elektronikschrott ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung
Anwenden der Kenntnisse und Fertigkeiten beim Experimentieren
SE: charakteristische Eigenschaften ausgewählter Halbleiterbauelemente	problemorientiertes, forschendes Erschließen Kenngrößen, $I (U) -$ Kennlinie
Halbleiterdiode, Solarzelle	Si-, Ge-, Z-Dioden, LED Transistor
rechnergestütztes Erfassen und Auswerten von Messwerten	Messunsicherheiten
Ableiten von Schlussfolgerungen zur Nutzung der Bauelemente	Diagramme praktische Anwendungsmöglichkeiten
Kennen prinzipieller Leitungsmechanismen bei Halbleitern
reine und dotierte Halbleiter
Paarbildung, Rekombination	energetische Betrachtungen
n- und p-Leitung	pn-Übergang
Anwenden der Kenntnisse auf einfache Schaltungen	Gleichrichterschaltung, elektronische Schalter und Verstärker

Lernbereich 2: Energieversorgung 18 Ustd.

Übertragen der Kenntnisse über Energie auf Möglichkeiten der Energiebereitstellung	Weiterentwicklung des Energiebegriffs aus den Klassenstufen 7 und 8 Geschichte des Energiebegriffs
Energieversorgung als Problem der Menschen	Energieressourcen, Energiebedarf
Übertragung, Umwandlung, Erhaltung und Entwertung von Energie	Erläutern der Entwertung an Beispielen
Bereitstellung elektrischer Energie durch Kraftwerke	Primär-, Sekundär-, Endenergie und Abwärme fossile und regenerative Energieträger
Kraftwerksarten	Streitgespräch
Kraftwerksprozess
Umgang mit Energie	Auswirkungen auf das eigene Leben und das Leben anderer ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung
Anwenden der Kenntnisse zur elektromagnetischen Induktion auf die Bereitstellung und den Transport elektrischer Energie	Nutzung von Generatoren bei der Bereitstellung elektrischer Energie ➔ Kl. 7, LB 1
magnetisches Feld
Wirkung magnetischer Kräfte	magnetische Kräftepaare durch gleichzeitiges Auftreten von Nordpol und Südpol
Feldlinienbilder	inhomogene und homogene magnetische Felder
elektromagnetische Induktion	Michael Faraday
Induktion durch Änderung der wirksamen Spulenfläche
Induktion durch Änderung des Magnetfelds
Parameter, von denen der Betrag der Induktionsspannung abhängt	Je-desto-Aussagen
Wechselstromgenerator	Begriffe: Wechselstrom, Wechselspannung Bauformen von Generatoren in Kraftwerken Werner von Siemens
Transformator	Wirkungsgrad
Spannungsübersetzung $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}$	Energieverbundnetze, Energieverlust bei Übertragung elektrischer Energie
Energieübertragung mittels Hochspannung
Einblick gewinnen in die Nutzung der Energie der Atomkerne	Einführung in die Geschichte der Kernenergie
Atomkern	➔ CH, Kl. 7, LB 2 ➔ CH, Kl. 8, LB 2
Protonen, Neutronen
Kernbindungskräfte
isotope Kerne
Kernreaktor
Kernspaltung	Entdeckung der Kernspaltung durch Otto Hahn, Fritz Strassmann, Lise Meitner
Kettenreaktion
Aufbau und Wirkungsweise
Sich positionieren zu den Vor- und Nachteilen verschiedener Kraftwerksarten	Reserven an fossilen Energieträgern ⇒ Reflexions- und Diskursfähigkeit ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung
Vergleich von Kraftwerksarten	Kohle- und Atomausstieg, erneuerbare Energien
Chancen und Risiken der Kernenergie
Energienutzung und Umweltbelastung	Erarbeiten eines komplexen Vorschlags zum Energiesparen oder zu Perspektiven der Energieversorgung Pro- Kontra-Diskussion zur "Energiewende" ⇒ Werteorientierung

Lernbereich 3: Bewegungsgesetze 16 Ustd.

Kennen des Begriffs Bewegung	geradlinige Bewegung, Schwingung, Kreisbewegung
Bezugssystem und Relativität der Bewegung
Bewegung als Ortsänderung in einer Zeit	Interpretieren verschiedener $s (t) -$ Diagramme
Modell Massepunkt
Beherrschen des Umgangs mit Größen und Gesetzen der Kinematik	mit Anfangsgeschwindigkeit
Unterscheidung von Durchschnitts- und Augenblicksgeschwindigkeit	Anstieg von Sekante bzw. Tangente
$v = \frac{∆ s}{∆ t}$ ; grafische Deutung
geradlinig gleichförmige Bewegung	Einsatz GTR oder Computer zur Erfassung und Auswertung von Messwerten
$s (t) = v \cdot t + s_{0}$
geradlinig gleichmäßig beschleunigte Bewegung	Beschleunigungen und Geschwindigkeiten aus Technik, Alltag, Natur
$a = \frac{∆ v}{∆ t}$	Messen von Beschleunigungen mit digitalen Endgeräten wie Mobiltelefonen, Nutzung geeigneter Apps aus dem Internet
$s (t) = \frac{a}{2} t^{2} + v_{0} \cdot t + s_{0}; v (t) = a \cdot t + v_{0}$	➔ MA, Kl. 9, LB 1
Überholen und Begegnen von Fahrzeugen
grafische Deutung kinematischer Größen in Diagrammen
Beschleunigung als Anstieg der Geraden im $v (t) -$ Diagramm
Weg als Fläche unter dem Graphen im $v (t) -$ Diagramm
Übertragen der Kenntnisse über Bewegungsgesetze auf den freien Fall	Hinweis auf Bewegung mit Reibung
$g$ als Fallbeschleunigung	Anfertigen von Fallschnüren
Würdigung Galileo Galileis	Experiment zur Überprüfung einer Hypothese ⇒ Methodenbewusstsein

Lernbereich 4: Physikalisches Praktikum 7 Ustd.

Anwenden des Wissens beim Lösen von Aufgaben aus Mechanik und Elektrik
elektrische Schaltungen	Gesetze am Transformator; Gleichrichterschaltungen; Modell eines Netzteils
rechnergestütztes Erfassen und Auswerten von Messwerten	Aufnehmen und Auswerten von Diagrammen zur Beschreibung von Bewegungen
Problemlösen bei komplexen experimentellen Anforderungen	⇒ Problemlösestrategien
Entwickeln von Experimentieranordnungen	⇒ Kommunikationsfähigkeit ⇒ Arbeitsorganisation
Bearbeiten von Erklärungsproblemen	Selbstinduktion, belasteter Transformator

Wahlbereich 1: Natürliche Radioaktivität

Sich positionieren zur Radioaktivität in Natur und Technik
Entdeckung der Radioaktivität	Henri Becquerel, Marie Curie
Aufbau und Wirkungsweise des Geiger-Müller-Zählrohrs	Filmdosimeter
Eigenschaften radioaktiver Strahlung	Schlussfolgerungen für Strahlenschutz
Durchdringungsvermögen
Reichweite
Radioaktivität als Umweltfaktor, Nulleffekt	natürliche Strahlenbelastung, Radonproblem experimentelle Untersuchung von Gesteinen
Anwendungen radioaktiver Präparate in Medizin und Technik	nuklearmedizinische Diagnostik, Strahlentherapie von Tumoren Qualitätsüberwachung: Werkstoffprüfung, Verschleißmessung

Wahlbereich 2: Energie von Wind und Sonne

Sich positionieren zur Nutzbarkeit der Energie von Wind und Sonne	⇒ Medienbildung
Aufbau und Wirkprinzip einer Windkraftanlage	Rotorarten, Generator, Windmühlen, Segelschiffe
thermische Nutzung der Solarenergie	Sonnenkollektoren, Solardampfmaschine Erzeugung hoher Temperaturen mittels Brennlinsen; Treibhauseffekt
Fotovoltaik	Arten von Solarzellen, Wirkungsweise SE: Abhängigkeit der elektrischen Leistung von Bestrahlungsstärke, Bestrahlungswinkel und Temperatur
Vor- und Nachteile	Recherche und Präsentation unter Nutzung geeigneter Medien ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung

Wahlbereich 3: Bewegungen auf gekrümmten Bahnen

Anwenden von Gesetzen der Kinematik und Dynamik auf Bewegungen auf gekrümmten Bahnen
gleichförmige Kreisbewegung
Bahngeschwindigkeit $v = \frac{2 π \cdot r}{T}$	Beispiele aus Sport, Technik und Raumfahrt Bahngeschwindigkeit von Erde und Mond
Radialkraft $F_{r} = \frac{m \cdot v^{2}}{r}$	Vergleich der Größenordnung von Radialkräften und -beschleunigungen Hammerwerfen, Fahren in einer Kurve, Loopingbahn
Satellitenbahnen	Bahnformen, Gravitationskraft; Simulation Anwendungen der Satellitentechnik

Klassenstufe 10

Ziele

Auseinandersetzen mit physikalischen und astronomischen Sachverhalten in verschiedenen Lebensbereichen

Die Schüler übertragen ihr Wissen über mechanische Schwingungen und Wellen auf optische und elektromagnetische Sachverhalte.

Die Schüler gewinnen Einblick in die klassische Astronomie und die Astrophysik und lernen Methoden der Erkenntnisgewinnung kennen.

Anwenden physikalischer und astronomischer Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler vertiefen ihr Wissen über physikalische Denk- und Arbeitsweisen. Sie nutzen bewusst Analogiebetrachtungen.

Die Schüler wissen um den Wert physikalischer Vereinfachungen. Sie erkennen die Notwendigkeit der Erweiterung von Modellen. Sie gewinnen Einblick in räumliche und zeitliche Dimensionen sowie in Entwicklungsvorgänge des Kosmos.

Die Schüler nutzen digitale Medien und digitale Messtechnik zum verstärkten Erkenntnisgewinn.

Die Schüler kennen die Beobachtung in der Astronomie als wichtigstes Mittel zur Datensammlung und als Kriterium zur Prüfung von Theorien. Sie führen selbst einfache Himmelsbeobachtungen mit und ohne Hilfsmittel durch und können einen Teil ihrer Beobachtungen erklären.

Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer und astronomischer Aufgaben und Problemstellungen

Die Schüler greifen auf Sach- und Methodenwissen aus anderen Fächern zurück, um astronomische Sachverhalte zu erklären. Sie erkennen die Gültigkeit der Naturgesetze im Universum.

Die Schüler vervollkommnen ihre Strategien beim Bearbeiten von physikalischen Aufgaben und Problemen. Sie präzisieren und erweitern den Suchraum zur Problemlösung und werten gefundene Lösungsvarianten.

Die Schüler beherrschen persönliche Lernstrategien zum Kontrollieren ihres Gedächtnisses und zur Kontrolle des verstehenden Lernens.

Entwickeln der Fähigkeit zum physikalisch kompetenten Kommunizieren unter angemessener Nutzung von Fachsprache und fachtypischen Darstellungs- und Argumentationsstrukturen

Durch die Beschäftigung mit der Astronomie erweitern die Schüler ihre Begriffs- und Vorstellungswelt. Sie nutzen Systematisierungen zunehmend selbstständig und wenden trigonometrische Kenntnisse zum Beschreiben physikalischer Inhalte an.

Mit dem Hertzsprung-Russell-Diagramm ergänzen sie ihr Wissen über Aussagemöglichkeiten von Diagrammen. Sie leiten daraus Eigenschaften von Sternen ab und beschreiben deren Entwicklung.

Entwickeln der Fähigkeit, Sachverhalte kriteriengeleitet zu beurteilen sowie Entscheidungen und deren Folgen zu bewerten als Grundlage für die Herausbildung eines eigenen Weltbildes

Die Schüler gewinnen einen Einblick in historische Vorstellungen über den Kosmos und vertiefen ihre Einsichten zur Bedeutung physikalischer Erkenntnisse für die Entwicklung in der Gesellschaft. Am Beispiel der Astronomie erfahren sie, wie sich wissenschaftliche Entdeckungen verschiedener Fachgebiete gegenseitig befördern.

Die Schüler erkennen, dass nicht nur die Mikrowelt, sondern auch der Makrokosmos strukturiert ist. Sie können den Planeten Erde in die Hierarchie kosmischer Systeme einordnen. Die Schüler erwerben Vorstellungen über Dimensionen von Raum und Zeit im Kosmos.

Die Schüler erkennen den vorläufigen Charakter wissenschaftlicher Erkenntnisse und vertiefen die Einsicht, dass kritischer Umgang mit Theorien und deren Überprüfung durch Experiment und Beobachtung wissenschaftlichen Fortschritt ermöglichen.

Lernbereich 1: Newton’sche Gesetze und deren Anwendung 7 Ustd.

Kennen der Newton’schen Gesetze	Eigenschaft der Masse: Trägheit und Schwere Schwerelosigkeit, Astronaut im Raumschiff
$F = m \cdot a$
Würdigung Isaac Newtons
SE: Ermitteln von Beschleunigungen	Fallmaschine nach Atwood, Mobiltelefon
Trägheitsgesetz und Wechselwirkungsgesetz	Rückstrahlantrieb
Superposition von Kräften, lex quarta
geneigte Ebene	➔ Kl. 7, LB 1
Beurteilen von Gefahren im Straßenverkehr bei Bremsvorgängen	Computersimulationen auch zum Einfluss der Reibung ➔ Kl. 9, LB 3
Bremsverzögerung	Bestimmen der Reaktionszeit im Experiment Faustregeln der Fahrschule
Bremsweg
Bremskraft	Sturzhelm, Sicherheitsgurt, Knautschzone, Crashtest

Lernbereich 2: Mechanische Schwingungen und Wellen 10 Ustd.

Beherrschen des Arbeitens mit physikalischen Größen zur Beschreibung mechanischer Schwingungen	Recherche: Entwicklung der Zeitmessung Pendeluhr ⇒ Medienbildung
Entstehen einer Schwingung
Auslenkung, Amplitude, Periodendauer, Frequenz	Beispiele aus Natur und Technik
gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen	Schwingungsdämpfer, Federgabel beim Fahrrad
$y (t) -$ Diagramm	➔ MA, Kl. 10, LB 1
Anwenden der Gleichung zur Berechnung der Periodendauer bei Fadenpendel und Federschwinger	$F = D \cdot s$ ➔ Kl. 7, LB 1
SE: Erarbeiten eines Zusammenhangs
$T = 2 \cdot π \cdot \sqrt{\frac{l}{g}}$ und $T = 2 \cdot π \cdot \sqrt{\frac{m}{D}}$	Gültigkeitsbedingungen
Kennen der Merkmale von Eigenschwingungen und erzwungenen Schwingungen sowie der Resonanz	Computersimulationen Gefahren durch Resonanz SE: Resonanzkurve
Beherrschen des Arbeitens mit physikalischen Größen zur Beschreibung mechanischer Wellen	Kopplung als Voraussetzung für das Entstehen mechanischer Wellen
Auslenkung, Amplitude, Wellenlänge, Frequenz, Ausbreitungsgeschwindigkeit
$v = λ \cdot f$	Herleitung
$y (s) -$ Diagramm
Einblick gewinnen in die Akustik	Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Stoffen, Bestimmen der Schallgeschwindigkeit mit digitalen Endgeräten
Zusammenhang Tonhöhe – Frequenz	Ultraschall und Infraschall bei Hörbereich und Stimmumfang von Tieren
Zusammenhang Lautstärke – Amplitude	Abhängigkeit der Wahrnehmung von Frequenz und Amplitude
Einblick gewinnen in die Ausbreitungseigenschaften Reflexion, Beugung und Brechung	Echolot, Ultraschall in der Medizin, Schalldämpfer, Flüstergewölbe Einfluss von Lärm auf Menschen und Tiere ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung
Kennen der Interferenz mechanischer Wellen	grafisches Ermitteln der resultierenden Welle für lineare Wellen, Übertragen auf die Interferenz von ebenen Wellen
Interferenz zweier Kreiswellen	Interferenz von Schallwellen als Beispiel für räumliche Interferenzerscheinungen

Lernbereich 3: Kosmos, Erde und Mensch 18 Ustd.

Kennen wesentlicher Eigenschaften ausgewählter Körper des Sonnensystems
Sonne
Aufbau	Begriff Leuchtkraft
Strahlungsleistung
Energiefreisetzung	Kernfusion
Planeten, Erdmond	Vergleich der Eigenschaften der Planeten an ausgewählten Beispielen Ausblick auf Monde und Kleinkörper
Kennen grundlegender Methoden zur Orientierung am Himmel
scheinbare Himmelshalbkugel	Horizont, Himmelsrichtungen, Zenit
Sternbilder	Orientierung mit dem Polarstern
scheinbare Bahnen der Gestirne	Auf- und Untergang durch Erdrotation Beobachtungshausaufgabe Vergleich von Orientierungshilfen wie Kompass, analoge Uhr, Apps
Einblick gewinnen in die Wandlung unserer Weltsicht vom Altertum bis zur Gegenwart	⇒ Werteorientierung ➔ ETH, Kl. 10, LB 1 ➔ RE/e, Gk 11, LB 1
geozentrisches und heliozentrisches Weltbild	vergleichende Betrachtung Ptolemäus, Kopernikus, Galilei
Kepler’sche Gesetze	qualitative Betrachtungen ➔ MA, Gk 11/12, LBW 1
Gravitationsgesetz $F ~ \frac{m_{1} \cdot m_{2}}{r^{2}}$	Bewegung und Strukturbildung durch die Gravitation
moderne Weltsicht	Ergebnisse moderner Forschung Struktur und Entwicklung des Weltalls
Kennen wichtiger Methoden der Erkenntnisgewinnung in der Astronomie
Beobachtung	Mondoberfläche, Planeten, Sonne, Sonnenspektrum
Beobachtungsabend	Besuch einer Sternwarte oder eines Planetariums
Licht als Informationsquelle
Beobachtungstechnik	Schulfernrohr, Großteleskope, Weltraumteleskope, Raumsonden
Auswertung der Strahlung von Gestirnen
Prinzip der trigonometrischen Entfernungsbestimmung
Spektralanalyse, Photosphärentemperatur, Strahlungsleistung	Arten von Sternspektren, chemische Zusammensetzung der Sternphotosphäre
Interpretation des Hertzsprung-Russell-Diagramms	Vergleich von Sternradien Hauptreihensterne, rote Riesen, weiße Zwerge
Vergleich der Sonne mit anderen Sternen	Sternentwicklung
Problemlösen bei einer astronomiebezogenen Fragestellung	⇒ Problemlösestrategien

Lernbereich 4: Licht als Strahl und Welle 9 Ustd.

Anwenden der Gesetze der Lichtausbreitung auf optische Phänomene	Modell Lichtstrahl
Brechungsgesetz
$\frac{\sin α}{\sin β} = \frac{c_{1}}{c_{2}}$	➔ MA, Kl. 10, LB 1
Grenzwinkel der Totalreflexion	Lichtleitkabel
Dispersion	Grenzen des Modells Lichtstrahl
Farbzerlegung des weißen Lichts	Spektrum des Sonnenlichts
Übertragen der Kenntnisse mechanischer Wellen auf Licht	Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz
gleichförmige Ausbreitung des Lichts $c = λ \cdot f$
Interferenz am Doppelspalt und am Gitter
$\tan α_{k} = \frac{s_{k}}{e}; \sin α_{k} = \frac{k \cdot λ}{b}$	Analogie zur Interferenz bei der Überlagerung zweier gleichartiger kreisförmiger Wasserwellen
Bestimmen der Wellenlänge einfarbigen Lichts	Laserpointer
SE Beugung am Doppelspalt und am Gitter
Einblick gewinnen in das elektromagnetische Spektrum

Lernbereich 5: Physikalisches Praktikum 6 Ustd.

Anwenden der Kenntnisse über die experimentelle Methode in der Physik beim selbstständigen Erarbeiten neuen Wissens
$\frac{1}{f} = \frac{1}{g} + \frac{1}{b}; \frac{G}{B} = \frac{g}{b}$	weitere Möglichkeiten: Bestimmen der Fallbeschleunigung mittels Fadenpendel, Untersuchen der Resonanz an gekoppelten Pendeln
Problemlösen bei komplexen experimentellen Anforderungen	Gültigkeit des Hooke’schen Gesetzes für Textilbandgummi, Schwingungsdauer eines Hemmungspendels, Brennweite eines einfachen Linsensystems, Wellenlänge von Schallwellen
Entwickeln von Experimentieranordnungen
Bearbeiten von Erklärungsproblemen

Wahlbereich 1: Fernrohre

Anwenden der Kenntnisse zur Reflexion und Brechung des Lichts auf die Wirkungsweise von Fernrohren	Wilhelm Herschel, Joseph von Fraunhofer, Johannes Kepler
historische und gegenwärtige Möglichkeiten der Himmelsbeobachtung
Aufbau, Strahlengang und Bildentstehung bei Linsen- und Spiegelfernrohren	Kepler- und Newtonfernrohr SE: Aufbau eines Linsenfernrohrs
Vergrößerung $\frac{f_{o b}}{f_{o k}}$	Vergrößerung des Sehwinkels
Lichtsammelvermögen
Auflösungsvermögen	qualitative Betrachtungen

Wahlbereich 2: Kommunikation mit elektronischen Medien

Einblick gewinnen in das Prinzip der Informationsübertragung mit Hertz’schen Wellen
Informationsaufbereitung	Mikrofon; Vor- und Nachteile analoger und digitaler Signale
Modulation	Vor- und Nachteile der Modulationsarten oszillografische Untersuchung modulierter Signale
Demodulation	SE: Aufbau eines Empfängers
technische Anwendungen	Frequenzbereiche Handynetze, Satellitenfernsehen
Sich positionieren zur Rolle elektronischer Medien in der Gesellschaft	bewusster Medienkonsum, Erkennen von Medieneinflüssen auf Einstellungen und Verhaltensweisen ⇒ Medienbildung

Wahlbereich 3: Fernsehbildtechnik

Kennen des Aufbaus und der Entstehung von Fernsehbildern

Aufbau des Fernsehbilds

Geschichte des Fernsehens
Pixel, Zeilen, Fernsehnormen

SE: additive Farbmischung

Aufbau und Funktionsweise einer Bildschirmart

Grundprinzip von Braun’scher Röhre, LCD-Flachbildschirm, OLED, Plasmabildschirm, weitere Technologien

Recherche, Gestalten von Postern oder Präsentationen unter Einbeziehung digitaler Medien

Jahrgangsstufen 11/12 - Grundkurs

Ziele

Auseinandersetzen mit physikalischen und astronomischen Sachverhalten in verschiedenen Lebensbereichen

Die Schüler verfügen über Wissen zu physikalischen Erscheinungen, Begriffen und Gesetzen der klassischen Physik. Darüber hinaus gewinnen sie Einblick in die Grenzen klassischer Betrachtungen für bewegte Ladungsträger und lernen Grundaussagen der modernen Physik am Beispiel der Quantenphysik kennen. Die Schüler bearbeiten komplexe Aufgaben und wenden ihr Wissen in anderen Bereichen der Lebenswelt an.

Die Schüler erfassen die Bedeutung der physikalischen Idealisierung in Begriffen und Gesetzen und entwickeln Verständnis für Erhaltungsprinzipien.

Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler beherrschen das experimentelle Bearbeiten komplexer Aufgaben. Beim Erfassen, Dokumentieren und Auswerten von Messwerten beziehen sie auch moderne Rechen- und Messtechnik ein. Die Schüler lernen Messunsicherheiten zu klassifizieren und deren Einfluss auf das Messergebnis qualitativ zu beurteilen.

Die Schüler wenden beim Lösen physikalischer Aufgaben sowohl analytische als auch grafische Lösungsverfahren an, wobei sie gezielt moderne Rechentechnik einsetzen. In der Mechanik lernen sie die Infinitesimalrechnung zum Beschreiben von Bewegungen zu nutzen. Durch das Arbeiten mit Regressionsfunktionen wird das Auseinandersetzen mit Messergebnissen unterstützt.

Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben und Problemstellungen

Bei der Bearbeitung von Aufgaben nutzen die Schüler die Möglichkeit von Analogieschlüssen. Sie erkennen selbstständig notwendige Zusammenhänge und interpretieren Gleichungen und Diagramme. Bei der Bearbeitung von mechanischen Anwendungen vergleichen sie bewusst verschiedene Lösungsstrategien.

Die Schüler erkennen Probleme in Aufgabenstellungen und können diese zielstrebig lösen. Die Schüler überprüfen ihre gefundene Lösung an der Problemstellung und beurteilen die Qualität der Lösung.

Die Schüler sind in der Lage, selbstständig und eigenverantwortlich zu lernen. Sie nutzen beim Lernen Strukturen und Algorithmen. Die Systematisierung verwenden sie als wichtiges Arbeitsmittel. Die Schüler konzentrieren sich auf wesentliche Zusammenhänge und organisieren die Kontrolle des verstehenden Lernens selbstständig.

Entwickeln der Fähigkeit zum physikalisch kompetenten Kommunizieren unter angemessener Nutzung von Fachsprache und fachtypischen Darstellungs- und Argumentationsstrukturen

Die Schüler beherrschen die Grundlagen der Fachsprache einschließlich des physikalischen Begriffs-, Größen- und Einheitensystems. Größen geben sie mit sinnvoller Genauigkeit an.

Die Schüler können komplexe Vorgänge und Erscheinungen mit Hilfe der Fachsprache beschreiben und erklären. Die Schüler entwickeln ihre selbstständige Argumentationsfähigkeit und positionieren sich zu komplexen Fragen der Naturwissenschaft und Technik in der Gesellschaft.

Die Schüler lernen selbstständig und effizient Mitschriften anzufertigen sowie mit traditionellen und digitalen Medien zu arbeiten. Sie sind in der Lage, ihr Wissen bei Vorträgen zeitgemäß zu präsentieren.

Entwickeln der Fähigkeit, Sachverhalte kriteriengeleitet zu beurteilen sowie Entscheidungen und deren Folgen zu bewerten als Grundlage für die Herausbildung eines eigenen Weltbildes

Die Schüler erkennen, dass mit den physikalisch-technischen Anwendungen der Physik des 20. und 21. Jahrhunderts die Frage nach Stellung und Verantwortung der Wissenschaft eine zentrale Bedeutung erlangt. Sie lernen, dass durch den finanziellen und materiellen Aufwand beim Umsetzen der physikalisch-technischen Möglichkeiten und durch die Gefahr möglicher Störungen eine kritische und verantwortungsbewusste Haltung jedes einzelnen Menschen sowie der Gesellschaft insgesamt notwendig wird.

Den Schülern wird in ausgewählten Bereichen die wissenschaftliche Bedeutung und Stellung von physikalischen Größen und Gesetzen in der Physik bewusst. Durch die Auseinandersetzung mit der Quantenphysik lernen sie Möglichkeiten und Grenzen ihres menschlichen Vorstellungsvermögens auf wissenschaftlicher Grundlage zu beurteilen.

Jahrgangsstufe 11 - Grundkurs

Lernbereich 1: Mechanische Grundlagen 8 Ustd.

Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf reibungsfreie mechanische Systeme
kinetische und potentielle Energie	Herleitung der Beziehungen ⇒ Methodenbewusstsein
$E_{kin} = \frac{m}{2} \cdot v^{2}$
$E_{pot} = m \cdot g \cdot h$	➔ Kl. 7, LB 3
Reibung und Bewegung auf horizontaler und geneigter Ebene
Anwenden der physikalischen Größe Kraft	➔ Kl. 10, LB 1
Superposition der Kräfte	➔ Kl. 10, LB 2, Fadenpendel
dynamische Betrachtung von Bewegungen
geradlinige Bewegungen, $F = m \cdot a$	➔ Kl. 10, LB 1
Kreisbewegung, Radialkraft $F_{r} = \frac{m \cdot v^{2}}{r}$ , gleichförmige Kreisbewegung, $v = \frac{2 \cdot π \cdot r}{T}$	➔ Kl. 9, LBW 3

Lernbereich 2: Elektrisches Feld 16 Ustd.

Kennen des Feldkonzeptes zur Beschreibung von Wechselwirkungen	Faraday’s Feldidee
elektrische Ladung Q
Begriff des Feldes am Beispiel des elektrischen Feldes	homogene und inhomogene Felder ➔ Kl. 7, LB 1
grundlegende Eigenschaften elektrischer Felder	Faraday’scher Käfig, Gewitter
Feldlinienmodell, Struktur elektrischer Felder
Elektrisches Feld – Dipolfeld, Quelle und Senke
elektrische Feldstärke $\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}$	Probeladung q
Anwenden der Kenntnisse auf die Untersuchung spezieller Felder – Superposition
homogenes Feld, Radialfeld
zeichnerische Addition zweier elektrischer Feldstärkevektoren
Kennen der Eigenschaften von Kondensatoren
Kapazität $C = \frac{Q}{U}$
Plattenkondensator, $E = \frac{U}{d}$ , $C = ε_{0} \cdot ε_{r} \cdot \frac{A}{d}$	Auslenkung eines Fadenpendels
Anwenden von Kondensatoren
Energiespeicher, $E_{el} = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U^{2}$ , Sensor
Auf- und Entladen	rechnergestütztes Experimentieren
Einfluss der Parameter R und C	Zeitkonstante $τ = R \cdot C$
SE: zeitlicher Verlauf der Stromstärke für das Entladen	Unterscheidung – systematische und zufällige Messunsicherheiten, qualitative Diskussion
elektrischer Strom als gerichtete Bewegung von geladenen Teilchen, Stromstärke $I = \frac{d Q}{d t}$
$I_{(t)} = I_{0} e^{- (\frac{1}{R \cdot C}) \cdot t}$
Einblick gewinnen in Energieumwandlungen im homogenen elektrischen Feld
$Δ E_{pot} = q \cdot E \cdot s$
$q \cdot U = Δ E_{kin}$ , Einheit 1 eV
potentielle Energie einer Probeladung

Lernbereich 3: Magnetisches Feld 8 Ustd.

Übertragen des Feldkonzeptes auf die Beschreibung der Umgebung von Permanentmagneten und stromdurchflossenen Leitern
grundlegende Eigenschaften magnetischer Felder
Feldlinienmodell, Struktur magnetischer Felder
magnetische Flussdichte $\overset{⇀}{B}$ , $B = \frac{F}{I \cdot l}$	Beispiele für Flussdichten $l$ als effektive Leiterlänge Winkelabhängigkeit
Anwenden der Kenntnisse auf die Untersuchung spezieller Felder, Superposition
homogenes Feld
einfache nicht homogene Felder
Feld um einen geraden stromdurchflossenen Leiter
Kennen der Eigenschaften von Spulen
Flussdichte im Innenraum einer langen schlanken Spule $B = μ_{0} \cdot μ_{r} \cdot \frac{N \cdot I}{l}$	Experimentelle Bestimmung von $μ_{0}$
Materie im magnetischen Feld	Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen $ε_{r}$ und $μ_{r}$
SE: Flussdichte im Innenraum einer Spule	Unterscheidung – systematische und zufällige Messunsicherheiten, qualitative Diskussion
Anwenden von Spulen

Lernbereich 4: Geladene Teilchen bzw. Körper in statischen Feldern 12 Ustd.

Übertragen der Kenntnisse über Kinematik, Dynamik und Energie auf die Bewegung geladener Teilchen in homogenen elektrischen und magnetischen Feldern	quantitative Betrachtung von Bahnformen
Kräfte auf geladene Teilchen im homogenen magnetischen Feld
Lorentzkraft auf freie Ladungen
$F_{L} = q \cdot v \cdot B (\vec{v} ⊥ \vec{B})$ , Lorentzkraft als Radialkraft	Fokussierung von Elektronenstrahlen
Kreisbahnen $r = \frac{v_{s}}{B \cdot \frac{q}{m}}$	spezifische Ladung des Elektrons $\frac{e}{m}$
Kräfte auf geladene Teilchen im homogenen elektrischen Feld	qualitative Diskussion zu inhomogenen Feldern
Millikan-Versuch	Elementarladung e
Beschleunigung im Längsfeld	Teilchenbeschleuniger, Nuklearmedizin
Ablenkung im Querfeld, parabelförmige Bahn, Superposition

Lernbereich 5: Elektromagnetische Felder 8 Ustd.

Kennen des Induktionsgesetzes	➔ Kl. 9, LB 2
Betrag der Induktionsspannung durch zeitliche Änderung der wirksamen Fläche $U_{ind} = N \cdot B \cdot \frac{Δ A}{Δ t}, A = A_{0} \cdot \cos ϕ$	technische Anwendung – Generatorprinzip
Betrag der Induktionsspannung durch zeitliche Änderung der magnetischen Flussdichte $U_{ind} = N \cdot A \cdot \frac{Δ B}{Δ t}$	technische Anwendung – Transformatorprinzip
Induktion durch Änderung des magnetischen Flusses
magnetischer Fluss $Φ = B \cdot A$
$U_{ind} = N \cdot \frac{Δ Φ}{Δ t}$	Induktion durch Leiterbewegung Drei-Finger-Regel
Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf Induktionsvorgänge	chronologisch und kausal strukturierte Argumentationsketten
Lenz’sches Gesetz
Induktionsgesetz $U_{ind} = - N \cdot \frac{Δ Φ}{Δ t}$	Wirbelströme, Induktionsherd, Ergometer

Wahlbereich 1: Leitungsvorgänge in Halbleitern

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

Wahlbereich 2: Messen und Modellieren

Kennen der Möglichkeit, Messreihen mit Modellen zu vergleichen	Nutzen geeigneter Software
Erfassen und Auswerten von Messreihen mit Hilfe der Videoanalyse	Beschleunigen von Fahrzeugen, Fallbewegungen, reale Wurfbahnen, Beschleunigung beim Bogenschießen
computergestütztes Erfassen und Auswerten von Messschnittstellen	Bewegungen auf der Luftkissenbahn mit Luftwiderstand, dynamische Auftriebskraft am Tragflügel, Bewegungsabläufe beim Sport

Wahlbereich 3: Relativität von Zeit und Raum

Einblick gewinnen in die Relativität von Zeit und Raum	Albert Einstein
Postulate der Relativitätstheorie
Relativitätsprinzip
Addition von Geschwindigkeiten in Inertialsystemen
Belege zur Relativität von Zeit und Strecke in Inertialsystemen	Spezielle Relativitätstheorie Veranschaulichung der Phänomene durch Medien
Relativität der Gleichzeitigkeit	Synchronisation von Atomuhren
Zeitdilatation, Längenkontraktion	Lebensdauer von Myonen in der Atmosphäre und im Teilchenbeschleuniger
Belege zur Wirkung der Gravitation auf das Licht	Hinweis auf Allgemeine Relativitätstheorie Gravitation und gekrümmte Raumzeit Experimente mit Atomuhren; schwarze Löcher im Kosmos

Jahrgangsstufe 12 - Grundkurs

Lernbereich 1: Mechanische und elektromagnetische Schwingungen und Wellen 12 Ustd.

Kennen der zur Beschreibung harmonischer, mechanischer Schwingungen erforderlichen charakteristischen Größen und ihrer Zusammenhänge
$y (t) = y_{m a x} \cdot \sin (ω \cdot t)$ , $v (t) = v_{m a x} \cdot \cos (ω \cdot t)$ , $a (t) = - a_{m a x} \cdot \sin (ω \cdot t)$	➔ MA, Gk 11/12, LB 1
$ω = 2 \cdot π \cdot f = \frac{2 \cdot π}{T}$
Federpendel	dynamische Bestimmung der Federkonstanten durch Messung mit Beschleunigungssensor
lineares Kraftgesetz, $F = - D \cdot y$
$T = 2 \cdot π \cdot \sqrt{\frac{m}{D}}$
Federspannenergie $E_{sp} = \frac{1}{2} D \cdot s^{2}$
Übertragen der Kenntnisse auf elektromagnetische Schwingungen
Schwingkreis	rechnergestütztes Experimentieren Visualisierung durch Simulation
Kennen der zur Beschreibung harmonischer, mechanischer Wellen erforderlichen charakteristischen Größen und ihrer Zusammenhänge	➔ Kl. 10, LB 2
Erzeugung, Ausbreitung
Transversal- und Longitudinalwellen, lineare Polarisation	Unterscheidungsmerkmal
Anwenden der Eigenschaften Reflexion, Brechung, Beugung und Interferenz auf die Ausbreitung von Wellen	Wasserwellen, Schallwellen Absorption, Streuung Superposition
Wellenfront und Wellennormale, Phasengeschwindigkeit $v = λ \cdot f$
Reflexions- und Brechungsgesetz $\frac{\sin α}{\sin β} = \frac{v_{1}}{v_{2}}$	Huygens’sches Prinzip
Anwenden der Interferenz auf stehende transversale Wellen	schwingende Saite
Überlagerung von Wellen im eindimensionalen Fall
Bäuche und Knoten
Wellenlängenbestimmung
Übertragen der Kenntnisse auf elektromagnetische Wellen
Spektrum elektromagnetischer Wellen	Frequenzbereiche
Licht als elektromagnetische Welle	➔ Kl. 10, LB 4
Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes	Methoden zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit
Lichtstrahl als Wellennormale Nachweis des Reflexion- und Brechungsgesetzes für Licht $n = \frac{c_{0}}{c}$ , $\frac{\sin α}{\sin β} = \frac{n_{2}}{n_{1}}$
Beugung und Interferenz von Licht Interferenz am Doppelspalt und am Gitter auch mit polychromatischem Licht, für die Lage der Maxima gilt: $\tan_{α_{k}} = \frac{s_{k}}{e}$ ; $\sin_{α k} = \frac{k \cdot λ}{b}$	Kohärenz ➔ Kl. 10, LB 4
SE: Wellenlänge von Licht
Licht als transversale Wellenerscheinung, Polarisation	Brewster’sches Gesetz

Lernbereich 2: Praktikum Optik und Schwingungen 6 Ustd.

Problemlösen durch Experimentieren	Entwickeln von Experimentieranordnungen und Planung von Experimentierabläufen
Aufgaben aus den Bereichen mechanische und elektromagnetische Schwingungen und Optik	vertikales Federpendel, Doppelspalt mit polychromatischem Licht
Beherrschen der Analyse von Messunsicherheiten	⇒ Methodenbewusstsein: Messen
Unterscheidung: systematische und zufällige Messunsicherheiten
qualitative Diskussion

Lernbereich 3: Quantenobjekte 20 Ustd.

Kennen der Zusammenhänge der Größen Energie, Impuls, Frequenz und Wellenlänge zur Beschreibung von Photonen als Quantenobjekte	Umkehrung des lichtelektrischen Effektes bei Leuchtdioden
äußerer lichtelektrischer Effekt
experimentelle Ergebnisse	Widersprüche zur Wellentheorie des Lichts aufzeigen
Einsteins Lichtquantenhypothese, Photonenmodell, Energie eines Photons $E = h \cdot f$
Energiebilanz $h \cdot f = E_{kin} + W_{A}$ , Einstein’sche Gerade, Gegenfeldmethode, Grenzfrequenz, Experiment zur Bestimmung von h
Impuls des Photons $p = \frac{h}{λ}$	Kometenschweif
Äquivalenz von Energie und Masse
$E = m \cdot c^{2}$ , $m = \frac{h \cdot f}{c^{2}}$
Übertragen der Kenntnisse auf andere Quantenobjekte	Interferenzerscheinungen bei Elektronen, Neutronen, Atomen und Molekülen
Beugung
De-Broglie-Wellenlänge $λ = \frac{h}{p}$
Unterschiede zu Photonen
Kennen grundlegender Aspekte der Quantentheorie
Stochastische Vorhersagbarkeit
Interferenz und Superposition, Determiniertheit der Zufallsverteilung	Doppelspaltexperiment bei geringer Intensität Interferenz einzelner Photonen Interferenz einzelner Elektronen
Komplementarität	Richard Feynman: „Quantenobjekte sind weder Welle noch Teilchen, sondern etwas Drittes!“
Quantenphysikalisches Weltbild	Nichtlokalität der Quantenobjekte, Kopenhagener Deutung, Quantenphysik und Philosophie
Besonderheiten des quantenphysikalischen Messprozesses, Realität, Lokalität, Kausalität, Determinismus
Komplementarität von Weginformation und Interferenzfähigkeit
Problematik der Übertragung von Begriffen aus der Anschauungswelt in die Quantenphysik

Lernbereich 4: Atomvorstellungen 6 Ustd.

Einblick gewinnen in die Entwicklung der Atomvorstellungen
Bohr’sches Atommodell, Postulate	➔ CH, Gk 11, LB 1
Kennen des Zusammenhangs von Energieniveauschema und diskretem Spektrum
diskrete Energiezustände in der Atomhülle
quantenmechanisches Atommodell, Orbitale des Wasserstoffatoms als Veranschaulichung der Nachweiswahrscheinlichkeiten für das Elektron
experimentelle Befunde zum Energieaustausch mit Atomen
quantenhafte Emission	Aufnahme von Spektren am Computer mit entsprechender Verarbeitungssoftware
quantenhafte Absorption	Resonanzabsorption, Fraunhofer’sche Linien, Franck-Hertz-Versuch
Kennen des Prinzips der Entstehung, der Eigenschaften und der Nutzung der Laserstrahlung	optische Speichermedien; Anwendungen des Lasers in Technik und Medizin

Wahlbereich 1: Anwendungen der Physik

Übertragen physikalischer Kenntnisse über Wellen auf Anwendungen in Technik und Medizin	Erforschen der Phänomene als Grundlage für das Übertragen auf Anwendungen
Wellenlänge von Schallwellen, Doppler-Effekt für Schallwellen
Sichtbarmachen von Gewebe durch Ultraschall	Darstellung der Informationen durch rechnergestützte Auswertung
Laufzeitunterschiede	Impuls-Echo-Verfahren
Frequenzverschiebung	Doppler-Effekt-Verfahren
Erzeugung und Eigenschaften der Röntgenstrahlung
Untersuchung von Schweißnähten
Computertomographie

Wahlbereich 2: Radioaktivität

Beurteilen der Radioaktivität als Erscheinung der Natur	Henri Becquerel, Marie Curie
Strahlungsarten $α, β, γ$	ionisierende Wirkung, Durchdringungsfähigkeit, Ablenkung in elektrischen und magnetischen Feldern
Quellen natürlicher Radioaktivität, Nulleffekt	Höhenstrahlung, Bodenstrahlung, Eigenstrahlung
Anwenden der Kenntnisse zu Eigenschaften von Atomkernen auf Kernumwandlungen
A, Z, N von Isotopen in der Nuklidkarte	➔ Kl. 9, LB 2
Kernumwandlungsgleichungen	ausgewählte Zerfallsreihen, Tunneleffekt, künstliche Isotope
Alpha-Zerfall
Beta-Zerfall, Neutrino
Anwenden der Kenntnisse bei der Nutzung radioaktiver Strahlung
Zerfallsgesetz, Halbwertszeit $N (t) = N_{0} \cdot e^{- λ \cdot t}$	N als Erwartungswert, statistisches Gesetz
Aktivität $A = - \frac{d N}{d t}$	Altersbestimmung von Gesteinen und archäologischen Befunden, C-14-Methode

Jahrgangsstufen 11/12 - Leistungskurs

Ziele

Auseinandersetzen mit physikalischen und astronomischen Sachverhalten in verschiedenen Lebensbereichen

Die Schüler verfügen über Wissen zu physikalischen Erscheinungen, Begriffen und Gesetzen im Kontext der klassischen Physik. Darüber hinaus lernen sie Grundaussagen der modernen Physik im Bereich Quantenphysik, Atomphysik und Kernphysik kennen und gewinnen Einblick in die Relativitätstheorie. Sie kennen allgemeine Strukturen der Physik. Dieses ermöglicht ihnen, komplexe Themen und Aufgaben zu verstehen und ihr Wissen auf andere Bereiche der Lebenswelt zu übertragen.

Die Schüler erfassen die Bedeutung der physikalischen Idealisierung in Begriffen und Gesetzen und entwickeln ein vertieftes Verständnis für folgende physikalische Konzepte:

Zustands- und Prozessgrößen,
Erhaltungsprinzipien,
mikrophysikalische Betrachtungen,
quantenphysikalische Betrachtungen.

Anwenden physikalischer Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler beherrschen das experimentelle Bearbeiten komplexer Aufgaben. Beim Erfassen, Dokumentieren und Auswerten von Messwerten beziehen sie moderne Rechen- und Messtechnik ein. Dabei ist ihnen die Notwendigkeit elektrischer Messgrößenwandlungen bewusst. Die Schüler kennen und klassifizieren Messunsicherheiten und beurteilen deren Einfluss auf das Messergebnis. Dabei beherrschen sie das Einbeziehen quantitativer Betrachtungen.

Die Schüler wenden beim Lösen physikalischer Aufgaben sowohl analytische als auch grafische Lösungsverfahren an, wobei sie gezielt moderne Rechentechnik einsetzen. Sie nutzen die Infinitesimalrechnung, um physikalische Sachverhalte in der Mechanik und in der Elektrodynamik realitätsnah zu beschreiben. Durch das Arbeiten mit Regressionsfunktionen wird das Auseinandersetzen mit Messergebnissen unterstützt. Darüber hinaus wenden sie numerische Kleinschrittverfahren für das Modellieren und Simulieren physikalischer Sachverhalte an.

Beim konkreten Wahrnehmen und Idealisieren setzen sich die Schüler mit Modellannahmen auseinander. Sie kennen sowohl gegenständliche als auch mathematische Modelle und nutzen diese, um physikalische Aussagen abzuleiten. Am Beispiel des Lichts vertiefen die Schüler die Möglichkeit und Notwendigkeit der Arbeit mit mehreren Modellen zu einem Sachverhalt. Bei der Beschreibung des idealen Gases verstehen die Schüler, wie mit Hilfe des Teilchenmodells quantitative Aussagen über phänomenologische Größen der Thermodynamik erarbeitet werden.

Entwickeln von Strategien zur Bearbeitung physikalischer Aufgaben und Problemstellungen

Die Schüler interpretieren Gleichungen und Diagramme selbstständig und können ausgewählte qualitative und quantitative Aussagen deduktiv ableiten. Sie erkennen die Struktur von Analogieschlüssen und beurteilen deren Zulässigkeit.

Die Schüler bearbeiten komplexe Aufgabenstellungen und erkennen notwendige Zusammenhänge selbstständig. Sie nutzen verschiedene Lösungsstrategien und können durch deren Vergleich ihre Effizienz beurteilen.

Die Schüler erkennen Probleme in komplexen Zusammenhängen und können diese kreativ und zielstrebig lösen. Die Schüler überprüfen ihre gefundene Lösung an der Problemstellung und beurteilen deren Qualität.

Die Schüler sind in der Lage, selbstständig und eigenverantwortlich zu lernen. Sie nutzen beim Lernen bewusst Strukturen und Algorithmen, können Sachverhalte analysieren und verwenden die Systematisierung als wichtiges Arbeitsmittel. Sie konzentrieren sich auf wesentliche Zusammenhänge und organisieren die Kontrolle des verstehenden Lernens selbstständig.

Entwickeln der Fähigkeit zum physikalisch kompetenten Kommunizieren unter angemessener Nutzung von Fachsprache und fachtypischer Darstellungs- und Argumentationsstrukturen

Die Schüler beherrschen die Grundlagen der Fachsprache einschließlich des physikalischen Begriffs-, Größen- und Einheitensystems. Größen geben sie mit sinnvoller Genauigkeit an.

Die Schüler lernen das Argumentieren in Bezug auf komplexe Inhalte und unter Abwägung einer differenzierten Sicht der Gründe. Sie können komplexe Vorgänge und Erscheinungen mit Hilfe der Fachsprache beschreiben und erklären. Die Schüler entwickeln ihre selbstständige Argumentationsfähigkeit und positionieren sich zu komplexen Fragen der Naturwissenschaft und Technik in der Gesellschaft.

Die Schüler lernen selbstständig und effizient Mitschriften anzufertigen sowie traditionelle und digitale Medien zielgerichtet zu nutzen. Sie sind in der Lage, ihr Wissen bei Vorträgen und im Rahmen von schriftlichen Dokumentationen zeitgemäß zu präsentieren.

Entwickeln der Fähigkeit, Sachverhalte kriteriengeleitet zu beurteilen sowie Entscheidungen und deren Folgen zu bewerten als Grundlage für die Herausbildung eines eigenen Weltbildes

Die Schüler erkennen, dass mit den physikalisch-technischen Anwendungen der Physik des 20. Jahrhunderts die Frage nach der Stellung und Verantwortung der Wissenschaft eine zentrale Bedeutung erlangt hat. Sie lernen, dass durch den finanziellen und materiellen Aufwand beim Umsetzen der physikalisch-technischen Möglichkeiten und durch die Gefahr möglicher Störungen eine kritische und verantwortungsbewusste Haltung jedes einzelnen Menschen sowie der Gesellschaft insgesamt notwendig wird. Die Schüler lernen, auch im Sinne einer beruflichen Orientierung, ihren Platz als Konsument und Mitgestalter physikalisch-technischer Anwendungen zu bestimmen.

Die Schüler reflektieren in ausgewählten Bereichen die wissenschaftliche Bedeutung und Stellung von physikalischen Größen und Gesetzen in der Physik. Durch den Einblick in chaotische Systeme und durch die Auseinandersetzung mit der Quantenphysik sowie nichtklassischen Vorstellungen von Zeit und Raum erkennen sie Möglichkeiten und Grenzen der Vorausberechenbarkeit der materiellen Welt und lernen ihr menschliches Vorstellungsvermögen auf wissenschaftlicher Grundlage zu beurteilen.

Jahrgangsstufe 11 - Leistungskurs

Lernbereich 1: Erhaltungssätze und ihre Anwendungen 12 Ustd.

Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf Bewegungsvorgänge
Existenzformen mechanischer Energie	potentielle Energie der Lage, Spannenergie, Bewegungsenergie der Translation und der Rotation
abgeschlossene Systeme	System und Umgebung innere Energie
Energieumwandlungen	qualitative Energiebilanzen
Kennen der physikalischen Größe mechanische Arbeit	Arbeit als die mit Kraft über die Systemgrenze übertragene Energie
$W = ∆ E$
$W = F \cdot s \cdot \cos α$
grafische Ermittlung
Übertragen der Kenntnisse auf die Quantifizierung der Existenzformen der mechanischen Energie	Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf mechanische Systeme
Herleitung der Gleichungen: $E_{kin} = \frac{m}{2} \cdot v^{2};$ $E_{pot} = m \cdot g \cdot h; E_{sp} = \frac{1}{2} \cdot D \cdot s^{2}$	⇒ Methodenbewusstsein
Anwenden des Impulserhaltungssatzes auf eindimensionale Probleme	Zweikörperprobleme Vorzeichen
$\vec{p} = m \cdot \vec{v}$
zentrale unelastische und zentrale elastische Stöße	Massepunkte auf gleicher Wirkungslinie
Kraftstoß $∆ p = F \cdot ∆ t$

Lernbereich 2: Kräfte 18 Ustd.

Anwenden der physikalischen Größe Kraft
physikalische Erscheinung Reibung
Energieentwertung durch Reibung	Zunahme der inneren Energie des Systems
Reibungsarbeit $W_{R} = F_{R} \cdot s$	Fahrzeugtechnik Sicherheit im Straßenverkehr Abrieb von Reifen, Kupplung und Bremsen als Ursache von Umweltverschmutzung ⇒ Werteorientierung ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung
Superposition der Kräfte
vektorielle Addition und Zerlegung von Kräften, Kräfte an der geneigten Ebene, ${\vec{F}}_{G} = {\vec{F}}_{N} + {\vec{F}}_{H}$
$F_{R} = μ \cdot F_{N}$	Haft- und Gleitreibung
Luftreibung $F_{R; Luft} = \frac{1}{2} \cdot c_{W} \cdot ρ \cdot A \cdot v^{2}$	Luftwiderstand ➔ Kl. 10, LB 1
Grundgesetz der Mechanik $\sum_{i = 1}^{n} {\vec{F}}_{i} = m \cdot \vec{a} = \frac{d \vec{p}}{d t}$	grafische Deutung im p(t)–Diagramm ortsabhängige Gewichtskraft $\vec{F} = m \cdot \vec{g}$ ➔ MA, Gk 11/12, LB 1 ➔ MA, Lk 11/12, LB 1
Wechselwirkungsgesetz ${\vec{F}}_{A} = - {\vec{F}}_{B}$	System und Umgebung
Kreisbewegung
Radialkraft $F_{r} = \frac{m \cdot v^{2}}{r}$ , gleichförmige Kreisbewegung, $v = ω \cdot r$
Kurvenüberhöhungen, Loopingbahn
Problemlösen durch komplexes Anwenden von Energie- und Impulserhaltungssatz	Verkehrsphysik, Sport, ballistisches Pendel

Lernbereich 3: Kinematik und Dynamik – Praktikum 18 Ustd.

Anwenden der experimentellen Verfahren zur kinematischen Untersuchung vielfältiger Bewegungen	verschiedene Messverfahren: Stoppuhr, Lichtschranke, Ultraschallsonde
Entwickeln von Versuchsanordnungen und Planen von Versuchsabläufen	⇒ Methodenbewusstsein
rechnergestütztes Erfassen und Auswerten von Messwerten	gleichförmige, gleichmäßig und ungleichmäßig beschleunigte Bewegung Videoanalyse
Klassifikation durch Interpretation von Messreihen
$v (t) = \frac{d s}{d t}, a (t) = \frac{d v}{d t}$ und die Umkehrung durch grafische bzw. rechnergestützte numerische Integration	Differenzen- und Differentialquotient Übertragung der Kenntnisse auf die Betrachtung von Orten, um die Vektoreigenschaft des Weges zu vernachlässigen Einsatz eines MMS ➔ MA, Gk 11/12, LB 1 ➔ MA, Lk 11/12, LB 1
Waagerechter Wurf, Superposition $x (t) = v_{0} \cdot t, y (t) = - \frac{1}{2} \cdot g \cdot t + y_{0}$	P(x \| y) als Ort eines Körpers in einem Bezugssystem
Anwenden der Kenntnisse über Messunsicherheiten	Ursachen der Unsicherheit und Einfluss auf den Messwert
Unterscheiden von Messunsicherheit und Messabweichung
qualitative und quantitative Diskussion
Addition der absoluten Messunsicherheiten bei Summen und Differenzen bzw. Addition der relativen Messunsicherheiten bei Produkten und Quotienten

Lernbereich 4: Modellbildung und Simulation 8 Ustd.

Kennen der Möglichkeit der Bildung von Modellen zur numerischen Beschreibung und zur Vorhersage des Verhaltens dynamischer Systeme	geradlinige Bewegungen Kugel fällt in Luft ⇒ Methodenbewusstsein
gleichungsorientierte Modellbildung unter Nutzung der Arbeitsumgebung auf dem Computer - Modellbildungssystem oder Tabellenkalkulation
physikalische Beschreibung von eindimensionalen Bewegungen	Zustandsgrößen, Änderungsraten, Einflussgrößen
Umsetzung in einen Algorithmus	System von Differenzen- und Funktionsgleichungen
grafische Auswertung
Simulation	Ziele der Simulation: Experimentieren auf der Modellebene, Erklärung, Prognose, Entscheidung
Variation von Parametern
Vergleich mit eigenen Prognosen und dem Realexperiment	Unterscheidung von zufälligen und deterministischen sowie von diskreten und kontinuierlichen Einflüssen
Grenzen	Zuverlässigkeit, Manipulierbarkeit von Simulationsergebnissen ⇒ Medienbildung

Lernbereich 5: Elektrisches Feld 24 Ustd.

Kennen der elektrischen Ladung als wesentliche Eigenschaft der Materie
Eigenschaften ruhender Ladungen, Wechselwirkungen zwischen elektrisch geladenen Körpern, Coulomb’sches Gesetz $F = \frac{1}{4 \cdot π \cdot ε_{0}} \cdot \frac{Q_{1} \cdot Q_{2}}{r^{2}}$	Simulation der Bewegung zweier Punktladungen mittels Modellbildung
elektrischer Strom als gerichtete Bewegung von Ladungen, Stromstärke $I = \frac{d Q}{d t}$
Kennen des Feldkonzeptes zur Beschreibung von Wechselwirkungen	Faradays Feldidee
Begriff des Feldes am Beispiel des elektrischen Feldes
grundlegende Eigenschaften elektrischer Felder
Feldlinienmodell, Struktur elektrischer Felder
elektrisches Feld – Dipolfeld, Quelle und Senke
elektrische Feldstärke $\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}$	Probeladung q
Anwenden der Kenntnisse auf die Untersuchung spezieller Felder – Superposition
homogenes Feld, Radialfeld
zeichnerische Addition zweier elektrischer Feldstärkevektoren
Kennen der Eigenschaften von Kondensatoren
Kapazität $C = \frac{Q}{U}$
Plattenkondensator $E = \frac{U}{d}, C = ε_{0} \cdot ε_{r} \cdot \frac{A}{d}$	Auslenkung eines Fadenpendels
Isolatoren im elektrischen Feld, Dielektrikum $ε_{r}$	Influenz, Polarisation
Anwenden von Kondensatoren
Energiespeicher, $E_{e l} = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U^{2}$ , Sensor
Auf- und Entladen	rechnergestütztes Experimentieren
$I (t) = I_{0} \cdot e^{- (\frac{1}{R \cdot C}) \cdot t}, U (t) = U_{0} \cdot [1 - e^{- (\frac{1}{R \cdot C}) \cdot t}]$	Zeitkonstante $τ = R \cdot C$
$I (t) = I_{0} \cdot e^{- (\frac{1}{R \cdot C}) \cdot t}, U (t) = U_{0} \cdot e^{- (\frac{1}{R \cdot C}) \cdot t}$
Einfluss der Parameter R und C
SE: zeitlicher Verlauf von Stromstärke und Spannung für das Entladen
Modellbildung und Simulation der Kondensatorentladung	Vergleich von Realexperiment und Modell
Einblick gewinnen in Energieumwandlungen im homogenen elektrischen Feld
Arbeit an geladenen Körpern im Feld, $Δ E_{e l} = W, W = q \cdot E \cdot s$
potentielle Energie einer Probeladung
elektrisches Potential $φ = \frac{E_{pot}}{q}$	Äquipotentialflächen in homogenen und radialen Feldern
Spannung als Potentialdifferenz $U = Δ φ$

Lernbereich 6: Magnetisches Feld 10 Ustd.

Übertragen des Feldkonzeptes auf die Beschreibung der Umgebung von Permanentmagneten und stromdurchflossenen Leitern
grundlegende Eigenschaften magnetischer Felder
Feldlinienmodell, Struktur magnetischer Felder
magnetische Flussdichte $\vec{B}, B = \frac{F}{I \cdot l}$	Beispiele für Flussdichten $l$ als effektive Leiterlänge, Winkelabhängigkeit Messung von Flussdichten
Anwenden der Kenntnisse auf die Untersuchung spezieller Felder – Superposition
homogenes Feld
einfache nicht homogene Felder
Feld um einen geraden stromdurchflossenen Leiter
Kennen der Eigenschaften von Spulen
schlanke Spule $B = μ_{0} \cdot μ_{r} \cdot \frac{N \cdot I}{l}$	experimentelle Bestimmung von $μ_{0}$
Materie im Magnetfeld $μ_{r}$	Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen $ε_{r}$ und $μ_{r}$
SE: Flussdichte im Innenraum einer Spule
Anwenden von Spulen

Lernbereich 7: Geladene Teilchen bzw. Körper in statischen Feldern 20 Ustd.

Übertragen der Kenntnisse zur Kinematik, Dynamik und Energie auf die Bewegung in homogenen elektrischen und magnetischen Feldern
Kräfte auf geladene Teilchen im homogenen Magnetfeld
Lorentzkraft auf freie Ladungen $F_{L} = q \cdot v \cdot B \cdot \sin α$	Fokussierung von Elektronenstrahlen
Kreisbahnen $r = \frac{v_{s}}{B \cdot \frac{q}{m}}$ , Lorentzkraft als Radialkraft	v_s senkrechte Komponente der Geschwindigkeit Drei-Finger-Regel
Kräfte auf geladene Teilchen im homogenen elektrischen Feld	qualitative Diskussionen zu inhomogenen Feldern
Millikan-Versuch	Elementarladung e
Beschleunigung im Längsfeld
$q \cdot U = Δ E_{kin}$ , Einheit 1eV	Teilchenbeschleuniger, Nuklearmedizin ➔ Kl. 11, LB 5
Ablenkung im Querfeld, parabelförmige Bahn, Superposition	Analogie zum horizontalen Wurf Simulation der Elektronenbahn mittels Modellbildung ➔ Kl. 11, LB 3
Kräfte auf geladene Teilchen im Einfluss beider Felder und zweidimensionale Superposition für parallele und orthogonale feldbeschreibende Vektoren
spezifische Ladung des Elektrons $\frac{e}{m}$
Hall-Effekt $B = \frac{n \cdot e \cdot d}{I} \cdot U_{H}$ , Sensor
Wien’scher Geschwindigkeitsfilter
Sich positionieren zum Verhältnis von Aufwand und Nutzen technischer Anwendungen	Linearmotor, Zyklotron Herstellung von Radiopharmaka
Prinzip eines Linear- oder Zirkularbeschleunigers
Massenspektrometer

Lernbereich 8: Elektromagnetische Felder 20 Ustd.

Kennen des Induktionsgesetzes	➔ Kl. 9, LB 2
Betrag der Induktionsspannung durch zeitliche Änderung der wirksamen Fläche $U_{i n d} = N \cdot B \cdot \frac{d A}{d t}; A = A_{0} \cdot \cos φ$	Generatorprinzip
Betrag der Induktionsspannung durch zeitliche Änderung der magnetischen Flussdichte $U_{i n d} = N \cdot A \cdot \frac{d B}{d t}$	Transformatorprinzip
Induktion durch Änderung des magnetischen Flusses
magnetischer Fluss $ϕ = B \cdot A$
$U_{i n d} = N \cdot \frac{d Φ}{d t}$
Induktionsspannung und Lorentzkraft $U_{i n d} = B \cdot v_{s} \cdot l$	Induktion durch Leiterbewegung Drei-Finger-Regel
Technische Anwendungen der Induktion	Generator, Transformator, Stromzange, Ladegeräte, Medizintechnik
SE: Transformator
Anwenden des Energieerhaltungssatzes auf Induktionsvorgänge	Unmöglichkeit eines Perpetuum mobile chronologisch und kausal strukturierte Argumentationsketten
Lenz’sches Gesetz	Wirbelströme, Induktionsherd
Induktionsgesetz $U_{ind} = - N \cdot \frac{d ϕ}{d t}$
Selbstinduktion als induktive Rückwirkung auf den eigenen Stromkreis
experimentelle Befunde, rechnergestütztes Experimentieren
Herleitung $U = - L \cdot \frac{d I}{d t}; L = μ_{0} \cdot μ_{r} \cdot \frac{N^{2} \cdot A}{l}$	Induktivität in Analogie zur Kapazität ➔ Kl. 11, LB 6
Ein- und Ausschaltvorgang einer Spule im Gleichstromkreis, I(t) – Diagramm, Modellbildung und Simulation
Spule in Gleich- und Wechselstromkreis $Z^{2} = R^{2} + {(ω \cdot L)}^{2}$	Einfluss des Parameters L Vergleich von Realexperiment und Modell
SE: Induktivität einer Spule
Energiespeicher $E_{mag} = \frac{1}{2} \cdot L \cdot I^{2}$

Wahlbereich 1: Einblick in die spezielle Relativitätstheorie

Kennen der Postulate und grundlegender Aussagen der Speziellen Relativitätstheorie	Satellitennavigationssysteme
klassisches Relativitätsprinzip	Begriff Inertialsystem; Galilei-Transformation
Michelson-Experiment	Invarianz der Vakuumlichtgeschwindigkeit
Relativitätsprinzip
Relativität der Gleichzeitigkeit	Experimente mit bewegten Atomuhren
Zeitdilatation	Myonenzerfall, Raumzeit
Längenkontraktion
Relativität der Masse	klassische Mechanik als Sonderfall der Speziellen Relativitätstheorie
Äquivalenz von Masse und Energie $E = m \cdot c^{2}$	relativistische Teilchen

Wahlbereich 2: Leitungsvorgänge in Halbleitern

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

Jahrgangsstufe 12 - Leistungskurs

Lernbereich 1: Mechanische und elektromagnetische Schwingungen 18 Ustd.

Kennen der zur Beschreibung harmonischer, mechanischer Schwingungen erforderlichen charakteristischen Größen und ihrer Zusammenhänge	ungedämpfte Schwingungen
lineares Kraftgesetz $F = - D \cdot y$	Richtgröße $D$ für verschiedene Schwinger
$y (t) = y_{m a x} \cdot \sin (ω \cdot t); v (t) = \frac{d y}{d t};$ $a (t) = \frac{d^{2} y}{d t^{2}}$	dynamische Bestimmung der Federkonstanten durch Messung mit Beschleunigungssensor
Federpendel; Fadenpendel, auch mit Berücksichtigung der Kleinwinkelnäherung
Energieerhaltung
Anwenden der Kenntnisse zur Modellbildung auf die Untersuchung gedämpfter Schwingungen
Simulation von Reibungseffekten
unterschiedliches Abklingverhalten	Dämpfung durch konstante bzw. durch geschwindigkeitsabhängige Kräfte
Vergleich mit Realexperiment	Einsatz eines MMS zum Untersuchen mechanischer Schwingungen
Kennen der Voraussetzungen für das Entstehen von Resonanz
erzwungene Schwingung $f_{0}, f_{E}$	Rückkopplungsprinzip
Phasenverschiebung $φ$
Übertragen der Kenntnisse auf elektromagnetische Schwingungen
Eigenfrequenz eines elektromagnetischen Schwingkreises $f_{0} = \frac{1}{2 \cdot π \cdot \sqrt{L \cdot C}}$	rechnergestütztes Experimentieren Visualisierung durch Simulationen
Energieerhaltung
Anwenden der Kenntnisse auf den Vergleich mechanischer und elektromagnetischer Schwingungen
energetischer Aspekt
Modellbildung und Simulation

Lernbereich 2: Mechanische und elektromagnetische Wellen 20 Ustd.

Kennen der zur Beschreibung harmonischer, mechanischer Wellen erforderlichen charakteristischen Größen und ihrer Zusammenhänge	➔ Kl. 10, LB 4 ➔ Kl. 10, LB 2 ➔ GEO, Gk 11, LB 1
Beschreiben einer linear fortschreitenden Welle	Interpretation $y (x)$ - und $y (t)$ -Diagramm
Transversal- und Longitudinalwellen, lineare Polarisation
Anwenden der Eigenschaften Reflexion, Brechung, Beugung und Interferenz auf die Ausbreitung von Wellen	Wasserwellen, Schallwellen Absorption, Streuung
Wellenfront und Wellennormale, Phasengeschwindigkeit $v = λ \cdot f$
Herleitung des Reflexions- und des Brechungsgesetzes $\frac{\sin α}{\sin β} = \frac{v_{1}}{v_{2}}$	Huygens’sches Prinzip
Anwenden der Interferenz auf stehende transversale Wellen	schwingende Saite, Blasinstrumente
Ableitung aus der Wellengleichung $y (x, t) = y_{m a x} \cdot \sin [2 π \cdot (\frac{t}{T} - \frac{x}{λ})]$
festes und loses Ende
Bäuche und Knoten
Wellenlängenbestimmung
Übertragen der Kenntnisse auf elektromagnetische Wellen	➔ Kl. 10, LBW 2
Spektrum elektromagnetischer Wellen
Hertz’sche Wellen und Mikrowellen
Licht als elektromagnetische Welle
Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts	Methoden zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit
Lichtstrahl als Wellennormale
Nachweis des Reflexions- und Brechungsgesetzes für Licht $n = \frac{c_{0}}{c}, \frac{\sin α}{\sin β} = \frac{n_{2}}{n_{1}}$
Beugung und Interferenz von Licht	Kohärenz
Interferenz am Doppelspalt und am Gitter auch mit polychromatischem Licht für die Lage der Maxima gilt: $\tan α_{k} = \frac{s_{k}}{e}; \sin α_{k} = \frac{k \cdot λ}{b}$	Beurteilen der Möglichkeit der Kleinwinkelnäherung ➔ Kl. 10, LB 4
Interferenz am Einzelspalt mit monochromatischem Licht für die Lage der Maxima (außer 0. Ordnung) gilt: $\tan α_{k} = \frac{s_{k}}{e}, \sin α_{k} = \frac{(2 \cdot k + 1) \cdot λ}{2 \cdot d}$	Beurteilen der Möglichkeit der Kleinwinkelnäherung
SE: Wellenlänge von Licht
Licht als transversale Wellenerscheinung, Polarisation	Brewster’sches Gesetz
Anwenden der Kenntnisse über Wellenoptik zum Erklären optischer Geräte
Interferometer	kohärentes Licht

Lernbereich 3: Praktikum Optik und Schwingungen 12 Ustd.

Problemlösen durch Experimentieren	Entwickeln von Versuchsanordnungen und Planung von Versuchsabläufen
Aufgaben aus den Bereichen mechanische und elektromagnetische Schwingungen und Optik
Beherrschen der Analyse von Messunsicherheiten	⇒ Methodenbewusstsein: Messen
Unterscheidung von systematischen und zufälligen Messunsicherheiten
qualitative und quantitative Diskussion
Addition der absoluten Messunsicherheiten bei Summen und Differenzen bzw. Addition der relativen Messunsicherheiten bei Produkten und Quotienten

Lernbereich 4: Quantenobjekte 20 Ustd.

Kennen der Zusammenhänge der Größen Energie, Impuls, Frequenz und Wellenlänge zur Beschreibung von Photonen als Quantenobjekte	Umkehrung des lichtelektrischen Effekts bei Leuchtdioden
äußerer lichtelektrischer Effekt	Widersprüche zur Wellentheorie des Lichts aufzeigen
experimentelle Ergebnisse
Einsteins Lichtquantenhypothese, Photonenmodell, Energie eines Photons $E = h \cdot f$
Energiebilanz $h \cdot f = E_{kin} + W_{A}$ Gegenfeldmethode, Grenzfrequenz, Experiment zur Bestimmung von h
Impuls des Photons $p = \frac{h}{λ}$	Kometenschweif
Äquivalenz von Energie und Masse $E = m \cdot c^{2}, m = \frac{h \cdot f}{c^{2}}$
Übertragen der Kenntnisse auf andere Quantenobjekte	Interferenzerscheinungen bei Elektronen, Neutronen, Atomen und Molekülen
Beugung
De-Broglie-Wellenlänge $λ = \frac{h}{p}$
Unterschiede zu Photonen
Kennen grundlegender Aspekte der Quantentheorie
Stochastische Vorhersagbarkeit
Interferenz und Superposition, Determiniertheit der Zufallsverteilung	Doppelspaltexperiment bei geringer Intensität Interferenz einzelner Photonen Interferenz einzelner Elektronen
Deutung mittels des Quadrats der quantenmechanischen Wellenfunktion (qualitativ)	Wahrscheinlichkeitsinterpretation, Computersimulation
Komplementarität	Richard Feynman: „Quantenobjekte sind weder Welle noch Teilchen, sondern etwas Drittes!“
Quantenphysikalisches Weltbild	Nichtlokalität der Quantenobjekte; Kopenhagener Deutung; Quantenphysik und Philosophie
Besonderheiten des quantenphysikalischen Messprozesses, Realität, Lokalität, Kausalität, Determinismus
Heisenberg’sche Unschärferelation	Ort–Impuls–Unbestimmtheit $Δ x \cdot Δ p_{x} \geq h$ , Energie–Zeit-Unbestimmtheit, Verbreiterung von Spektrallinien, Grenzen der Gültigkeit der Gesetze der klassischen Physik
Komplementarität von Weginformationen und Interferenzfähigkeit, Delayed-choice - Experiment	Grundgedanke der verzögerten Quantenwahl, Quantenradierer
Problematik der Übertragung von Begriffen aus der Anschauungswelt in die Quantenphysik
Koinzidenzmethode zum Nachweis einzelner Photonen

Lernbereich 5: Atomvorstellungen 20 Ustd.

Einblick gewinnen in die Entwicklung der Atomvorstellung
Atommodelle von Thomson, Rutherford und Bohr	Streuversuche, Leistungsfähigkeit und Grenzen
Kennen des Zusammenhangs von Energieniveauschema und diskretem Spektrum	⇒ Methodenbewusstsein: Arbeit mit Modellen
diskrete Energiezustände in der Atomhülle
Energiestufenmodell, quantenmechanisches Atommodell, stehende Elektronenwellen, Orbitale des Wasserstoffatoms zur Veranschaulichung der Nachweiswahrscheinlichkeiten für das Elektron	➔ CH, Lk 11, LB 1
Modell des eindimensionalen Potentialtopfs, $E_{n} = \frac{h^{2}}{8 \cdot m_{e} \cdot a^{2}} \cdot n^{2}$	Leistungsfähigkeit und Grenzen
Ausblick auf Mehrelektronensysteme
Pauli-Prinzip
Orbitale
experimentelle Befunde zum Energieaustausch mit Atomen
quantenhafte Emission Wasserstoffatom	Aufnahme von Spektren am Computer mit entsprechender Verarbeitungssoftware
quantenhafte Absorption	Resonanzabsorption, Fraunhofer’sche Linien, Franck-Hertz-Versuch
Einblick gewinnen in das Prinzip der Lumineszenz	Nachweis von UV-Licht, Sicherheitsmerkmale von Banknoten, nachleuchtende Warnschilder Chemo- und Elektrolumineszenz, Lumineszenzen im Tierreich
Fluoreszenz
Phosphoreszenz
Kennen des Prinzips der Entstehung, der Eigenschaften und der Anwendung von Laserstrahlung	optische Speichermedien
Kennen des Prinzips der Entstehung des kontinuierlichen und diskreten Röntgenspektrums	Computertomographie

Lernbereich 6: Thermodynamik 20 Ustd.

Kennen des allgemeinen Gasgesetzes
Zustandsgleichung für das ideale Gas $\frac{p \cdot V}{T} = k o n s t .$	Normzustand eines Gases
isochore, isobare und isotherme Zustandsänderung	$∆ V = V_{0} \cdot γ \cdot ∆ T$
$p \cdot V = n \cdot R_{0} \cdot T$	Avogadro’sche Zahl, spezifische Gaskonstante $p \cdot V = m \cdot R_{s} \cdot T$ ➔ CH, Kl. 9, LB 2
Anwenden des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik
erster Hauptsatz $△ U = Q + W$	spezielle Zustandsänderungen
Volumenarbeit $W = - \int_{V_{1}}^{V_{2}} p (V) d V$	➔ MA, Gk 11/12, LB 5 ➔ MA, Lk 11/12, LB 5
Wärme $Q = m \cdot c \cdot ∆ T$	Ausblick: Flüssigkeiten und Festkörper
$c_{p}$ und $c_{V}$
adiabatische Zustandsänderung, Adiabatenexponent	$U = m \cdot c_{V} \cdot T$
innere Energie
Carnot’scher Kreisprozess als Prinzip einer Wärmekraftmaschine
$p (V)$ -Diagramm	Berechnung
Wirkungsgrad	reale Wirkungsgrade
maximaler Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine $η = 1 - \frac{T_{2}}{T_{1}}$ , $η = - \frac{W}{Q}$	reale Leistungszahlen
Umkehrung des Carnot’schen Kreisprozesses als Prinzip einer Wärmepumpe bzw. Kältemaschine
p(V)-Diagramm
Leistungszahlen
Betrachtung eines technischen Kreisprozesses im p(V)-Diagramm
Stirling’scher Kreisprozess
Anwenden des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik
reversible und irreversible Prozesse	Übertragen auf mechanische Sachverhalte
Sich positionieren zur Verwendung und Bedeutung von Wärmekraftmaschinen und zur gegenwärtigen Energienutzung	Zukunft der Verbrennungsmotoren, Vergleich der Umweltbilanzen verschiedener Antriebsarten

Wahlbereich 1: Eigenschaften der Atomkerne

Beurteilen der Radioaktivität als Erscheinung der Natur	Henri Becquerel, Marie Curie
Strahlungsarten $α, β, γ$	ionisierende Wirkung, Durchdringungsfähigkeit, Ablenkung in elektrischen und magnetischen Feldern
Quellen natürlicher Radioaktivität, Nulleffekt	Höhenstrahlung, Bodenstrahlung, Eigenstrahlung
Anwenden der Kenntnisse zu Eigenschaften von Atomkernen auf Kernumwandlungen
A, Z, N von Isotopen in der Nuklidkarte	➔ Kl. 9, LB 2
Kernumwandlungsgleichungen	ausgewählte Zerfallsreihen, Tunneleffekt, künstliche Isotope
Alpha-Zerfall
Beta-Zerfall, Neutrino
Anwenden der Kenntnisse bei der Nutzung radioaktiver Strahlung
Zerfallsgesetz, Halbwertszeit $N (t) = N_{0} \cdot e^{- λ \cdot t}$	N als Erwartungswert, statistisches Gesetz
Aktivität $A = - \frac{d N}{d t}$	Altersbestimmung von Gesteinen und archäologischen Befunden, C-14-Methode
Wechselwirkung von Strahlung und Materie	Alpha-Peek, Ionisation Anwendungen aus Medizin und Technik
Sich positionieren zu Chancen und Risiken der Nutzung der Radioaktivität	zivile und militärische Anwendungen ⇒ Reflexions- und Diskursfähigkeit ⇒ Werteorientierung

Wahlbereich 2: Deterministisches Chaos

Einblick gewinnen in das Verhalten nichtlinearer Systeme	Kausalitätsprinzip, Determinismus und deterministisches Chaos
lineare und nichtlineare Systeme	mechanische und elektromagnetische Systeme
deterministisches Chaos
nichtlineare Rückkopplung	Einsatz eines MMS Simulation zur Reflexion am Billardtisch mit kreisförmigem Hindernis erzwungene Schwingung in nichtlinearen Systemen: Schwingkreis mit nichtlinearen Bauelementen, Drehpendel mit Unwucht
Chaos und Ordnung	logistische Gleichung und Verhulst-Dynamik Zeitreihenanalyse und Herzrhythmus Räuber-Beute-Modelle
Übergang ins Chaos	Bifurkationsdiagramm
Attraktoren
eingeschränkte Vorhersagbarkeit	Wettervorhersage; Prognosevergleich unterschiedlicher digitaler Quellen Nichtlinearität bei Doppelpendel und getriebenem Einfachpendel
Sensitivität bezüglich der Anfangsbedingungen	Magnetpendel
Möglichkeit von Kurzzeitvorhersagen
Erkennen der Chaosfähigkeit

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Impressum

Inhaltsverzeichnis

Teil Grundlagen

Aufbau und Verbindlichkeit der Lehrpläne

Beschreibung der Lernziele

Abkürzungen

Ziele und Aufgaben des Gymnasiums

Fächerverbindender Unterricht

Lernen lernen

Teil Fachlehrplan Physik

Ziele und Aufgaben des Faches Physik

Übersicht über die Lernbereiche und Zeitrichtwerte

Zeitrichtwert

Klassenstufe 6

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Klassenstufe 7

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Klassenstufe 8

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Klassenstufe 9

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Klassenstufe 10

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Jahrgangsstufen 11/12 - Grundkurs

Jahrgangsstufe 11 - Grundkurs

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Jahrgangsstufe 12 - Grundkurs

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Jahrgangsstufen 11/12 - Leistungskurs

Jahrgangsstufe 11 - Leistungskurs

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Jahrgangsstufe 12 - Leistungskurs

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Klassenstufe 6

Ziele

Lernbereich 1: Licht und seine Eigenschaften 17 Ustd.

Lernbereich 2: Eigenschaften und Bewegungen von Körpern 14 Ustd.

Lernbereich 3: Temperatur und Zustand von Körpern 14 Ustd.

Lernbereich 4: Elektrische Stromkreise 5 Ustd.

Wahlbereich 1: Sehen und Fotografieren

Wahlbereich 2: Wärmedämmung

Wahlbereich 3: Farben

Klassenstufe 7

Ziele

Lernbereich 1: Kräfte 22 Ustd.

Lernbereich 2: Stromstärke und Spannung in Stromkreisen 18 Ustd.

Lernbereich 3: Energiewandler 10 Ustd.

Wahlbereich 1: Kraftwandler – früher und heute

Wahlbereich 2: Elektrische Schaltungen

Wahlbereich 3: Vom Fliegen

Klassenstufe 8

Ziele

Lernbereich 1: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase 12 Ustd.

Lernbereich 2: Thermische Energie 15 Ustd.

Lernbereich 3: Eigenschaften elektrischer Bauelemente 15 Ustd.

Lernbereich 4: Selbstständiges Experimentieren 8 Ustd.

Wahlbereich 1: Vom Ballonfahren

Wahlbereich 2: Kühlschrank und Wärmepumpe

Wahlbereich 3: Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen

Klassenstufe 9

Ziele

Lernbereich 1: Grundlagen der Elektronik 9 Ustd.

Lernbereich 2: Energieversorgung 18 Ustd.

Lernbereich 3: Bewegungsgesetze 16 Ustd.

Lernbereich 4: Physikalisches Praktikum 7 Ustd.

Wahlbereich 1: Natürliche Radioaktivität

Wahlbereich 2: Energie von Wind und Sonne

Wahlbereich 3: Bewegungen auf gekrümmten Bahnen

Klassenstufe 10

Ziele

Lernbereich 1: Newton’sche Gesetze und deren Anwendung 7 Ustd.

Lernbereich 2: Mechanische Schwingungen und Wellen 10 Ustd.

Lernbereich 3: Kosmos, Erde und Mensch 18 Ustd.

Lernbereich 4: Licht als Strahl und Welle 9 Ustd.

Lernbereich 5: Physikalisches Praktikum 6 Ustd.

Wahlbereich 1: Fernrohre

Wahlbereich 2: Kommunikation mit elektronischen Medien

Wahlbereich 3: Fernsehbildtechnik

Jahrgangsstufen 11/12 - Grundkurs

Ziele