Feldlinien von Punktladungen
Zwei Ladungen, und das Feld ordnet sich neu. Eine Probeladung misst, wo die Kraft am größten ist.
Physik – Jahrgangsstufe 12/13
Kursstufe (Klassen 12/13); derselbe Inhalt steht auch bei Klasse 13. In diesem Eintrag stehen beide Basisfächer (3.4 Schwerpunkt Quantenphysik, 3.5 Schwerpunkt Astrophysik) und das Leistungsfach (3.6, „(nur Leistungsfach)“); die Fassung steht jeweils in der Überschrift.
Lernbereich 3.4.1Denk- und Arbeitsweisen der Physik (Basisfach mit Schwerpunkt Quantenphysik)
Überprüfbarkeit physikalischer Aussagen durch das Experiment, Modelle von Licht und Materie und die Bedeutung von Naturkonstanten wie der Planck’schen Konstanten.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
Lernbereich 3.4.2Elektromagnetische Felder (Basisfach mit Schwerpunkt Quantenphysik)
Elektrische und magnetische Felder, Kräfte auf Ladungen und Leiter, Kondensator und Spule sowie die elektromagnetische Induktion.
3.4.2.1Elektrische und magnetische Felder
Feldlinienbilder und Überlagerung von Feldern, elektrische Feldstärke und magnetische Flussdichte, Lorentzkraft und Bahnen geladener Teilchen (qualitativ); Plattenkondensator mit Lade- und Entladekurve und die schlanke Spule.
Lorentzkraft und Fadenstrahlrohr
Elektronen fliegen in einem Magnetfeld auf einer leuchtenden Kreisbahn. Aus dem Radius bestimmst du eine Eigenschaft des Elektrons.
Lade- und Entladekurve des Kondensators
Ein Kondensator lädt sich über einen Widerstand auf und entlädt sich wieder. Die Diagramme zeigen, wie Spannung und Strom sich mit der Zeit ändern.
3.4.2.2Elektrodynamik
Induktion im bewegten Leiter über die Lorentzkraft erklären, das Induktionsgesetz mit magnetischem Fluss und Lenz’scher Regel untersuchen und Anwendungen wie Generator und Transformator beschreiben.
Elektromagnetische Induktion
Magnet rein, Zeiger schlägt aus. Magnet raus, Zeiger schlägt andersherum aus. Nach demselben Prinzip arbeitet jeder Generator.
Lernbereich 3.4.3Schwingungen (Basisfach mit Schwerpunkt Quantenphysik)
Schwingungen aufzeichnen und mit Amplitude, Periodendauer und Frequenz beschreiben; harmonische Schwingung mit Sinusfunktion, Federpendel und elektromagnetischer Schwingkreis mit ihren Energieumwandlungen.
Federpendel
Ein Körper schwingt an einer Feder auf und ab. Diagramme zeigen Ort, Geschwindigkeit und Energie während der Schwingung.
Lernbereich 3.4.4Wellen (Basisfach mit Schwerpunkt Quantenphysik)
Kenngrößen von Wellen, Längs- und Querwellen, Beugung, Reflexion, Brechung und Interferenz, stehende Wellen und Huygens’sches Prinzip sowie das elektromagnetische Spektrum im Alltag.
Transversal- und Longitudinalwellen
Eine Welle läuft durch eine Kette von Teilchen. Jedes Teilchen schwingt nur auf der Stelle, quer oder längs zur Laufrichtung.
Stehende Wellen
Eine Welle wird am Ende zurückgeworfen, und es entsteht ein festes Muster aus Knoten und Bäuchen, wie auf einer Gitarrensaite.
Interferenz zweier Kreiswellen
Zwei Kreiswellen überlagern sich und verstärken sich an manchen Stellen, an anderen löschen sie sich aus.
Lernbereich 3.4.5Wellenoptik (Basisfach mit Schwerpunkt Quantenphysik)
Licht als elektromagnetische Welle, Grenzen des Strahlenmodells, Interferenzmuster an Doppelspalt und Gitter beschreiben und berechnen und Licht spektral zerlegen.
Doppelspalt und Gitter
Laserlicht fällt durch einen Doppelspalt oder ein Gitter. Auf dem Schirm entsteht ein Muster aus hellen und dunklen Streifen.
Lernbereich 3.4.6Quantenphysik und Materie (Basisfach mit Schwerpunkt Quantenphysik)
Quantenobjekte am Doppelspalt mit Wahrscheinlichkeitsaussagen, Fotoeffekt, Energie und Impuls von Photonen und Materiewellen, Messprozess und Verschränkung; Linienspektren und Energieniveaus des Wasserstoffatoms.
Photoeffekt
Rotes Licht kann noch so hell sein, es löst kein einziges Elektron. Kurzwelliges Licht schafft es sofort. Für Wellen ist das rätselhaft, für Photonen nicht.
Atommodelle und Linienspektren
Jedes Element leuchtet in seinen eigenen Farben. Springt ein Elektron eine Stufe tiefer, entsteht genau eine Linie im Spektrum.
Elektronenbeugung
Elektronen treffen auf eine dünne Graphitschicht und bilden Ringe auf dem Schirm, wie es nur Wellen tun.
Lernbereich 3.5.1Denk- und Arbeitsweisen der Physik (Basisfach mit Schwerpunkt Astrophysik)
Überprüfbarkeit physikalischer Aussagen, Modelle von Licht, Materie und Kosmos und die Rolle von Naturkonstanten; dazu Astronomie als Beobachtungswissenschaft und astronomische Einheiten wie Lichtjahr und Parsec.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
Lernbereich 3.5.2Elektromagnetische Felder (Basisfach mit Schwerpunkt Astrophysik)
Elektrische und magnetische Felder, Kräfte auf Ladungen und Leiter, Kondensator und Spule sowie die elektromagnetische Induktion.
3.5.2.1Elektrische und magnetische Felder
Feldlinienbilder und Überlagerung von Feldern, elektrische Feldstärke und magnetische Flussdichte, Lorentzkraft und Bahnen geladener Teilchen (qualitativ); Plattenkondensator mit Lade- und Entladekurve und die schlanke Spule.
Feldlinien von Punktladungen
Zwei Ladungen, und das Feld ordnet sich neu. Eine Probeladung misst, wo die Kraft am größten ist.
Lorentzkraft und Fadenstrahlrohr
Elektronen fliegen in einem Magnetfeld auf einer leuchtenden Kreisbahn. Aus dem Radius bestimmst du eine Eigenschaft des Elektrons.
Lade- und Entladekurve des Kondensators
Ein Kondensator lädt sich über einen Widerstand auf und entlädt sich wieder. Die Diagramme zeigen, wie Spannung und Strom sich mit der Zeit ändern.
3.5.2.2Elektrodynamik
Induktion im bewegten Leiter über die Lorentzkraft erklären, das Induktionsgesetz mit magnetischem Fluss und Lenz’scher Regel untersuchen und Anwendungen wie Generator und Transformator beschreiben.
Elektromagnetische Induktion
Magnet rein, Zeiger schlägt aus. Magnet raus, Zeiger schlägt andersherum aus. Nach demselben Prinzip arbeitet jeder Generator.
Lernbereich 3.5.3Schwingungen (Basisfach mit Schwerpunkt Astrophysik)
Schwingungen aufzeichnen und mit Amplitude, Periodendauer und Frequenz beschreiben; harmonische Schwingung mit Sinusfunktion, Federpendel und elektromagnetischer Schwingkreis mit ihren Energieumwandlungen.
Federpendel
Ein Körper schwingt an einer Feder auf und ab. Diagramme zeigen Ort, Geschwindigkeit und Energie während der Schwingung.
Lernbereich 3.5.4Wellen (Basisfach mit Schwerpunkt Astrophysik)
Kenngrößen von Wellen, Längs- und Querwellen, Beugung, Interferenz und stehende Wellen, Huygens’sches Prinzip; dazu Doppler-Effekt, elektromagnetisches Spektrum und der Vergleich mit Gravitationswellen.
Transversal- und Longitudinalwellen
Eine Welle läuft durch eine Kette von Teilchen. Jedes Teilchen schwingt nur auf der Stelle, quer oder längs zur Laufrichtung.
Stehende Wellen
Eine Welle wird am Ende zurückgeworfen, und es entsteht ein festes Muster aus Knoten und Bäuchen, wie auf einer Gitarrensaite.
Interferenz zweier Kreiswellen
Zwei Kreiswellen überlagern sich und verstärken sich an manchen Stellen, an anderen löschen sie sich aus.
Doppler-Effekt
Ein Krankenwagen fährt vorbei, und der Ton wird tiefer. Die Wellenfronten zeigen warum. Auf Wunsch zum Anhören.
Lernbereich 3.5.5Wellenoptik (Basisfach mit Schwerpunkt Astrophysik)
Licht als elektromagnetische Welle, Grenzen des Strahlenmodells, Interferenzmuster an Doppelspalt und Gitter berechnen und Spektren verschiedener Lichtquellen untersuchen.
Doppelspalt und Gitter
Laserlicht fällt durch einen Doppelspalt oder ein Gitter. Auf dem Schirm entsteht ein Muster aus hellen und dunklen Streifen.
Lernbereich 3.5.6Atom- und Kernphysik (Basisfach mit Schwerpunkt Astrophysik)
Fotoeffekt und Photonen, de-Broglie-Wellenlänge, Arten von Spektren und Linienspektren als Energieübergänge, Spektralanalyse kosmischer Materie und die Kernfusion in Sternen.
Photoeffekt
Rotes Licht kann noch so hell sein, es löst kein einziges Elektron. Kurzwelliges Licht schafft es sofort. Für Wellen ist das rätselhaft, für Photonen nicht.
Atommodelle und Linienspektren
Jedes Element leuchtet in seinen eigenen Farben. Springt ein Elektron eine Stufe tiefer, entsteht genau eine Linie im Spektrum.
Elektronenbeugung
Elektronen treffen auf eine dünne Graphitschicht und bilden Ringe auf dem Schirm, wie es nur Wellen tun.
Lernbereich 3.5.7Astrophysik (Basisfach mit Schwerpunkt Astrophysik)
Entwicklung des Universums vom Urknall an, Galaxien, Rotverschiebung und Hubble-Beziehung; Entstehung, Leben und Ende von Sternen sowie Methoden zum Nachweis und zur Untersuchung von Exoplaneten.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
Lernbereich 3.6.1Denk- und Arbeitsweisen der Physik (nur Leistungsfach)
Überprüfbarkeit physikalischer Aussagen, Modelle von Licht und Materie und die Bedeutung von Naturkonstanten.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
Lernbereich 3.6.2Elektromagnetische Felder (nur Leistungsfach)
Elektrische und magnetische Felder quantitativ, Bewegung geladener Teilchen in Feldern und Induktion einschließlich Selbstinduktion.
3.6.2.1Elektrisches Feld
Coulomb’sches Gesetz, Feldlinien und Superposition, Influenz, Feldstärke, Kapazität und Energie des Plattenkondensators, Lade- und Entladekurven, Potenzial und die quantitative Bewegung geladener Teilchen im Feld.
Feldlinien von Punktladungen
Zwei Ladungen, und das Feld ordnet sich neu. Eine Probeladung misst, wo die Kraft am größten ist.
Lade- und Entladekurve des Kondensators
Ein Kondensator lädt sich über einen Widerstand auf und entlädt sich wieder. Die Diagramme zeigen, wie Spannung und Strom sich mit der Zeit ändern.
3.6.2.2Magnetisches Feld
Magnetfelder von Leiter und Spule, Kraft auf Leiter und Lorentzkraft, Hall-Effekt, Kreisbahnen geladener Teilchen quantitativ sowie gekreuzte Felder in Wien-Filter und Massenspektrograph.
Lorentzkraft und Fadenstrahlrohr
Elektronen fliegen in einem Magnetfeld auf einer leuchtenden Kreisbahn. Aus dem Radius bestimmst du eine Eigenschaft des Elektrons.
3.6.2.3Elektrodynamik
Induktionsgesetz erläutern und anwenden, Selbstinduktion beim Ein- und Ausschalten, Induktivität und Energie einer Spule sowie Wirbelströme in der Technik.
Elektromagnetische Induktion
Magnet rein, Zeiger schlägt aus. Magnet raus, Zeiger schlägt andersherum aus. Nach demselben Prinzip arbeitet jeder Generator.
Lernbereich 3.6.3Schwingungen (nur Leistungsfach)
Harmonische und gedämpfte Schwingungen mathematisch beschreiben, Periodendauer von Feder- und Fadenpendel und Schwingkreis, Vergleich mechanisch–elektromagnetisch und Resonanz.
Federpendel
Ein Körper schwingt an einer Feder auf und ab. Diagramme zeigen Ort, Geschwindigkeit und Energie während der Schwingung.
Fadenpendel
Lenke ein Pendel aus, lass es los und miss, wie lange eine Schwingung dauert. Wovon hängt das ab? Auch mit großen Winkeln und Dämpfung.
Erzwungene Schwingung und Resonanz
Ein Motor treibt ein schwingendes Rad an. Trifft der Motor genau den richtigen Takt, schwingt das Rad besonders stark: Resonanz.
Lernbereich 3.6.4Wellen (nur Leistungsfach)
Wellen mit Kenngrößen und der Wellengleichung beschreiben, stehende Wellen, Überlagerung zweidimensionaler Wellen mit dem Gangunterschied, Huygens’sches Prinzip und elektromagnetisches Spektrum.
Transversal- und Longitudinalwellen
Eine Welle läuft durch eine Kette von Teilchen. Jedes Teilchen schwingt nur auf der Stelle, quer oder längs zur Laufrichtung.
Stehende Wellen
Eine Welle wird am Ende zurückgeworfen, und es entsteht ein festes Muster aus Knoten und Bäuchen, wie auf einer Gitarrensaite.
Interferenz zweier Kreiswellen
Zwei Kreiswellen überlagern sich und verstärken sich an manchen Stellen, an anderen löschen sie sich aus.
Lernbereich 3.6.5Wellenoptik (nur Leistungsfach)
Interferenz an Einzelspalt, Doppelspalt und Gitter untersuchen und berechnen, Interferometer wie das Michelson-Interferometer und Grenzen des Strahlenmodells.
Doppelspalt und Gitter
Laserlicht fällt durch einen Doppelspalt oder ein Gitter. Auf dem Schirm entsteht ein Muster aus hellen und dunklen Streifen.
Lernbereich 3.6.6Quantenphysik und Materie (nur Leistungsfach)
Fotoeffekt, Photonen und Materiewellen, Quantenobjekte am Doppelspalt mit Wahrscheinlichkeitsdichte, Unbestimmtheit und Verschränkung; Linienspektren, Röntgenspektrum, Potenzialtopf und Atommodelle mit Pauli-Prinzip.
Photoeffekt
Rotes Licht kann noch so hell sein, es löst kein einziges Elektron. Kurzwelliges Licht schafft es sofort. Für Wellen ist das rätselhaft, für Photonen nicht.
Atommodelle und Linienspektren
Jedes Element leuchtet in seinen eigenen Farben. Springt ein Elektron eine Stufe tiefer, entsteht genau eine Linie im Spektrum.
Elektronenbeugung
Elektronen treffen auf eine dünne Graphitschicht und bilden Ringe auf dem Schirm, wie es nur Wellen tun.
Lernbereich 3.6.7Vertiefendes Themengebiet (nur Leistungsfach)
Ein Forschungsgebiet der Physik (z. B. Relativitätstheorie, Laser- oder Teilchenphysik, Astrophysik) vertieft erarbeiten und typische Methoden daran anwenden.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
Die Kurzbeschreibungen fassen den Lehrplan in eigenen Worten zusammen. Verbindlich ist der Originaltext. Originaltext: Bildungsplan, Gymnasium, Physik, Jahrgangsstufe 12/13