Kreisbewegung und Zentripetalkraft
Eine Kugel kreist an einer Schnur, ein Auto fährt durch eine Kurve. Welche Kraft hält sie auf der Kreisbahn?
Physik – Jahrgangsstufe 11
Lernbereich 1Kreisbewegung
Größen der Kreisbewegung, Zentripetalkraft herleiten und experimentell prüfen, Kurvenfahrten im Straßenverkehr und Himmelskörper mit dem Gravitationsgesetz.
Planetenbahnen und Keplersche Gesetze
Zu schnell, und der Planet fliegt auf Nimmerwiedersehen davon. Etwas langsamer, und er zieht eine Ellipse um die Sonne, genau nach den Keplerschen Gesetzen.
Lernbereich 2Schwingungen und Wellen
Harmonische Schwingungen am Feder- und Fadenpendel, mechanische Wellen, Beugung, Interferenz und stehende Wellen sowie Licht am Doppelspalt.
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.
Federpendel
Ein Körper schwingt an einer Feder auf und ab. Diagramme zeigen Ort, Geschwindigkeit und Energie während der Schwingung.
Transversal- und Longitudinalwellen
Eine Welle läuft durch eine Kette von Teilchen. Jedes Teilchen schwingt nur auf der Stelle, quer oder längs zur Laufrichtung.
Interferenz zweier Kreiswellen
Zwei Kreiswellen überlagern sich und verstärken sich an manchen Stellen, an anderen löschen sie sich aus.
Stehende Wellen
Eine Welle wird am Ende zurückgeworfen, und es entsteht ein festes Muster aus Knoten und Bäuchen, wie auf einer Gitarrensaite.
Doppelspalt und Gitter
Laserlicht fällt durch einen Doppelspalt oder ein Gitter. Auf dem Schirm entsteht ein Muster aus hellen und dunklen Streifen.
Lernbereich 3Eigenverantwortliche Arbeit an physikalischen Themen
3.1Astronomische Weltbilder
Vom geozentrischen zum heliozentrischen Weltbild mit den Kepler’schen Gesetzen und ein Blick auf das moderne Bild des Universums.
Planetenbahnen und Keplersche Gesetze
Zu schnell, und der Planet fliegt auf Nimmerwiedersehen davon. Etwas langsamer, und er zieht eine Ellipse um die Sonne, genau nach den Keplerschen Gesetzen.
3.2Einblick in die spezielle Relativitätstheorie
Einsteins Postulate, Relativität der Gleichzeitigkeit, Zeitdilatation und Längenkontraktion sowie Wissenschaft im gesellschaftlichen Spannungsfeld.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
3.3Energieversorgung
Umkehrbare und nicht umkehrbare Vorgänge, Energieentwertung und Wirkungsgrad sowie Fragen der heutigen und künftigen Energieversorgung.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
Lernbereich 4Profilbereich am NTG (27 Std.) (nur NTG)
4.1Die Methode der kleinen Schritte
Bewegungen mit veränderlicher Kraft schrittweise am Computer berechnen, z. B. Fall mit Luftwiderstand und harmonische Schwingung, und mit Experimenten vergleichen.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
4.2Photovoltaik in Anwendungen
U-I-Kennlinie einer Solarzelle und den Punkt maximaler Leistung bestimmen, Komponenten von Photovoltaikanlagen kennen und ihren Nutzen bewerten.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
4.3Außerunterrichtliche Aktivität
Mindestens eine Aktivität außerhalb des Unterrichts, etwa Schülerlabor, Museum, Betriebsbesuch oder ein eigenes Forschungsprojekt.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
4.4Vertiefung prozessbezogener Kompetenzen anhand ausgewählter weiterer Inhalte
Wahlthemen wie Physik auf dem Jahrmarkt, Akustik und Resonanz, Licht in der Technik oder Computermodelle für Würfe mit Luftwiderstand und Planetenbahnen.
Waagerechter und schiefer Wurf
Welcher Abwurfwinkel trägt am weitesten? Auf der Erde ist es 45°, und auf dem Mond fliegt derselbe Ball sechsmal so weit.
Planetenbahnen und Keplersche Gesetze
Zu schnell, und der Planet fliegt auf Nimmerwiedersehen davon. Etwas langsamer, und er zieht eine Ellipse um die Sonne, genau nach den Keplerschen Gesetzen.
Erzwungene Schwingung und Resonanz
Ein Motor treibt ein schwingendes Rad an. Trifft der Motor genau den richtigen Takt, schwingt das Rad besonders stark: Resonanz.
Die Kurzbeschreibungen fassen den Lehrplan in eigenen Worten zusammen. Verbindlich ist der Originaltext. Originaltext: LehrplanPLUS, Gymnasium, Physik, Jahrgangsstufe 11