Feldlinien von Punktladungen
Zwei Ladungen, und das Feld ordnet sich neu. Eine Probeladung misst, wo die Kraft am größten ist.
Physik – Jahrgangsstufe 11/12
Studienstufe (am Gymnasium mit Abitur nach Klasse 12: Jahrgangsstufen 11 und 12): Der Bildungsplan ordnet alle Themen den Semestern S1–S4 zu, ohne Reihenfolge; die Lernbereiche stehen deshalb bei 11 und 12 gleich und werden als eine Stufe gezeigt. Gravitation und Astrophysik ist ein Wahlthema. eA = nur auf erhöhtem Anforderungsniveau. Die Nummern sind die des Bildungsplans (Themenbereich.Thema).
Lernbereich 1.1Das Feldkonzept zur Beschreibung von Wechselwirkungen
Elektrische Feldtypen und Feldlinienbilder, Feldstärke und Spannung, Coulombsches Gesetz, Plattenkondensator mit Kapazität und Energie, Auf- und Entladen, magnetische Flussdichte von Spulen.
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.
Lernbereich 1.2Körper in statischen Feldern
Kräfte und Bahnen geladener Teilchen im elektrischen Feld, Lorentzkraft und Kreisbahnen im Magnetfeld, Hall-Effekt, Teilchen in senkrecht zueinander stehenden Feldern.
Lorentzkraft und Fadenstrahlrohr
Elektronen fliegen in einem Magnetfeld auf einer leuchtenden Kreisbahn. Aus dem Radius bestimmst du eine Eigenschaft des Elektrons.
Lernbereich 1.3Veränderliche elektromagnetische Felder
Magnetischer Fluss und Induktionsgesetz, Lenzsche Regel, technische Anwendungen; eA: differenzielle Form, Induktivität und Selbstinduktion.
Elektromagnetische Induktion
Magnet rein, Zeiger schlägt aus. Magnet raus, Zeiger schlägt andersherum aus. Nach demselben Prinzip arbeitet jeder Generator.
Lernbereich 2.1Schwingungen
Lineares Kraftgesetz und harmonische Schwingung, schwache Dämpfung, Resonanz bei erzwungenen Schwingungen, elektromagnetischer Schwingkreis im Vergleich.
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.
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 2.2Eigenschaften und Ausbreitung von Wellen
Erzeugung und Ausbreitung harmonischer Wellen, Transversal- und Longitudinalwellen, Ausbreitungsgeschwindigkeit und Wellenlänge, Beugung, Reflexion und Brechung, Polarisation, 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.
Lernbereich 2.3Überlagerung von Wellen
Superposition und Interferenz, Doppelspalt mit ein- und mehrfarbigem Licht, Wellenlängenbestimmung, Einzelspalt und Interferometer, stehende Wellen.
Interferenz zweier Kreiswellen
Zwei Kreiswellen überlagern sich und verstärken sich an manchen Stellen, an anderen löschen sie sich aus.
Doppelspalt und Gitter
Laserlicht fällt durch einen Doppelspalt oder ein Gitter. Auf dem Schirm entsteht ein Muster aus hellen und dunklen Streifen.
Stehende Wellen
Eine Welle wird am Ende zurückgeworfen, und es entsteht ein festes Muster aus Knoten und Bäuchen, wie auf einer Gitarrensaite.
Lernbereich 3.1Quantenobjekte
Elektron und Photon als Quantenobjekte, stochastische Vorhersagbarkeit, Fotoeffekt und h-Bestimmung, De-Broglie-Beziehung, Unbestimmtheit; eA: Verschränkung.
Doppelspalt und Gitter
Laserlicht fällt durch einen Doppelspalt oder ein Gitter. Auf dem Schirm entsteht ein Muster aus hellen und dunklen Streifen.
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.
Elektronenbeugung
Elektronen treffen auf eine dünne Graphitschicht und bilden Ringe auf dem Schirm, wie es nur Wellen tun.
Lernbereich 3.2Atomvorstellungen
Energiestufenmodell, Emission und Absorption von Photonen, Linienspektren, Röntgenspektrum, Orbitale und Nachweiswahrscheinlichkeiten.
Atommodelle und Linienspektren
Jedes Element leuchtet in seinen eigenen Farben. Springt ein Elektron eine Stufe tiefer, entsteht genau eine Linie im Spektrum.
Lernbereich 4.1Planetenbewegungen (Wahlthema)
Gravitationskraft und Gravitationsfeld, Keplersche Gesetze, Bahnen, Umlaufzeiten und Zentralkörpermassen; eA: Gravitationspotenzial und Fluchtgeschwindigkeiten.
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 4.2Aspekte der Astrophysik (Wahlthema)
Himmelsbeobachtung und Instrumente, Raumzeit, Sternentwicklung und schwarze Löcher, Gravitationswellen, Skalen im Universum, Strahlungsbilanzen von Planeten.
Hierfür ist keine eigene Simulation geplant.
Die Kurzbeschreibungen fassen den Lehrplan in eigenen Worten zusammen. Verbindlich ist der Originaltext. Originaltext: Bildungsplan, Gymnasium, Physik, Jahrgangsstufe 11/12