Physik 7 Klasse Gymnasium
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Pinkie Mclucas
Aug 5, 2024, 12:56:10 AM8/5/24
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DenLehrplanPLUS fr das neunjhrige Gymnasium finden Sie unter www.lehrplanplus.bayern.de. Den Lehrplan bestimmter spt beginnender Fremdsprachen fr das achtjhrige Gymnasium finden Sie unter www.isb.bayern.de/gymnasium/faecher/sprachen/weitere-sprachen.
Während die Schüler im bisherigen Unterricht einen Überblick über die wichtigsten Teilgebiete und Konzepte der Physik erworben haben, erweitern sie nun in der Oberstufe ihre Fähigkeiten, indem sie ihre Kenntnisse durch theoretische Grundlagen vertiefen und miteinander verknüpfen. Dies führt einerseits zu einer breiten naturwissenschaftlichen Allgemeinbildung, die vor allem auf der zielgerichteten Verwendung fundamentaler Prinzipien und zeitgemäer physikalischer Modelle beruht, andererseits erwerben die Schüler auf diese Weise ein modernes Weltbild, in das diese Prinzipien und Modelle sinnvoll eingebettet sind.
Auch durch die Verwendung abstrakter Modelle knnen die Schüler nun anspruchsvollere Probleme lsen, wobei die Nützlichkeit mathematischer Verfahren an vielen Stellen deutlich wird. Darüber hinaus erkennen sie, dass physikalische Modelle die Basis für das Verständnis vieler Alltagsphänomene und technischer Anwendungen bilden. Die regelmäige Verwendung geeigneter Software erleichtert ihnen einerseits das Auswerten und Dokumentieren von Experimenten und veranschaulicht ihnen andererseits komplizierte physikalische Sachverhalte.
Elektromagnetismus und ein Einblick in die spezielle Relativitätstheorie sind die zentralen Themen der Jahrgangsstufe 11. Aufbauend auf qualitativen Vorstellungen entwickeln die Schüler ein tragfähiges Feldkonzept, das auf wenigen Grundaussagen basiert und mithilfe dessen sich viele scheinbar unterschiedliche statische und dynamische Phänomene erklären lassen, da sie auf gleichen Prinzipien beruhen. Im Rahmen der speziellen Relativitätstheorie lernen die Schüler einige erstaunliche Effekte kennen, die bei Bewegungen sehr hoher Geschwindigkeit auftreten. Dabei erkennen sie, dass die Ideen Einsteins das heutige Verständnis von Raum und Zeit entscheidend geprägt haben.
Schüler, die die Lehrplanalternative Biophysik wählen, lernen die Grundlagen eines modernen und faszinierenden Zweigs der Physik kennen, der zunehmend an Bedeutung gewinnt und mittlerweile eine Schlüsselposition in der interdisziplinären Forschung innehat. Vor diesem Hintergrund begreifen die Schüler, dass mithilfe physikalischer Modelle und Arbeitsmethoden weitreichende Aussagen über die Funktionsweise biologischer Systeme getroffen werden knnen. Dabei erfahren die jungen Erwachsenen auch, dass geeignete Modelle einerseits einen gewissen Komplexitätsgrad haben müssen, um sinnvolle Aussagen zu ermglichen, andererseits die Beherrschbarkeit von Modellen mit ihrem Komplexitätsgrad rapide abnimmt.
Bei Wahl der Lehrplanalternative Astrophysik lernen die Schüler, dass hier verschiedene Teilgebiete der Physik zusammenwirken und insbesondere Erkenntnisse aus der Atom- und Kernphysik sowie der Relativitätstheorie groe Fortschritte ermglicht haben. Sie lernen zudem, dass in der Astrophysik häufig nur Abschätzungen mglich sind, die aber trotzdem zu stichhaltigen Aussagen führen, wobei stets die Annahme zugrunde liegt, dass die physikalischen Gesetze universelle Gültigkeit besitzen. Wo immer mglich flieen Ergebnisse aus aktuellen Forschungsprojekten in den Unterricht ein, da die steigende Präzision astrophysikalischer Messungen fortwährend zu einer Fülle neuer Informationen führt, die ganz entscheidend zum tieferen Verständnis des Universums beitragen. Damit erleben die Schüler die Astrophysik als aktuelle und lebendige Wissenschaft.
Da die Betrachtung des Sternhimmels jeden Schüler fasziniert, ist sie durch keine Unterrichtsmethode zu ersetzen. Deshalb soll den Schülern mehrfach die Gelegenheit zu Beobachtungsabenden gegeben werden.
Die Schüler lernen, wie sich das bisher nur qualitativ betrachtete elektrische Feld über die Kraftwirkung auf einen geladenen Probekrper quantitativ und in seiner räumlichen Struktur genauer erfassen lässt. Für einfache Fälle wird die Überlagerung elektrischer Felder veranschaulicht und plausibel gemacht. Ergänzend führen Energiebetrachtungen zum Begriff des elektrischen Potentials. Dabei erkennen die Schüler die Bedeutung der Spannung als Potentialdifferenz. Elektrostatische Phänomene aus der Lebenswelt der Schüler machen ihnen schlielich die Bedeutung der Physik im Alltag deutlich.
Die Schüler übertragen das zur Beschreibung des elektrischen Feldes entwickelte Konzept auf das Magnetfeld. Die magnetische Flussdichte definieren sie über die Kraftwirkung auf ein stromdurchflossenes Leiterstück. Dabei erkennen sie, dass die Bewegung von Ladungen eine Ursache für Magnetfelder ist und lernen, wie damit homogene Magnetfelder erzeugt werden knnen. Bei der Gegenüberstellung der Gren und Eigenschaften von elektrischem und magnetischem Feld werden Gemeinsamkeiten, aber auch Unterschiede deutlich.
Nachdem die Schüler in der Jahrgangsstufe 10 einen Einblick in grundlegende Inhalte und Denkweisen der Quantenphysik gewonnen haben, untersuchen sie nun exemplarisch Eigenschaften von Quantenobjekten genauer. Mit der quantitativen Auswertung und Deutung des Photoeffekts erlangen sie ein weitergehendes Verständnis für den Teilchencharakter von Photonen. Der Wellencharakter von Elektronen lässt sich anhand eines Experiments zur Elektronenbeugung zeigen und unter Einbeziehung der De-Broglie-Wellenlänge auch plausibel machen. Die Schüler lernen, dass im mikroskopischen Bereich der strenge Determinismus durch Wahrscheinlichkeitsaussagen ersetzt werden muss, und erfahren die Bedeutung der Unbestimmtheitsrelation von Heisenberg. So erkennen sie, dass das klassische Teilchenbild zur Beschreibung des Mikrokosmos ungeeignet ist und durch ein neues Teilchenkonzept ersetzt werden muss.
Die Methoden, mit denen in der Wissenschaft der Aufbau der Materie in immer kleineren Dimensionen untersucht wird, sind sich prinzipiell ähnlich. In der Regel beschiet man die zu untersuchende Materie mit geeigneten Teilchen und analysiert die durch Wechselwirkungsprozesse gestreuten oder erzeugten Teilchen. Die Schüler verstehen, dass das Erforschen immer kleinerer Strukturen Teilchen mit immer kleinerer Wellenlänge und damit Beschleuniger für hhere Teilchenenergie notwendig macht. Die Beschäftigung mit den Strukturuntersuchungen auf sehr kleinen Längenskalen macht den Schülern die Bedeutung und die Notwendigkeit von Grundlagenforschung für die Gewinnung neuer Erkenntnisse bewusst.
Die Schüler befassen sich abschlieend mit den fundamentalen Teilchen und Wechselwirkungen des Standardmodells der Teilchenphysik. Damit verfügen sie über eine abgerundete Vorstellung vom Aufbau der Materie, die mit dem Stand der Forschung zu Beginn des 21. Jahrhunderts vereinbar ist.
Aufbauend auf den in der Jahrgangsstufe 9 erworbenen Grundkenntnissen über die Radioaktivität vertiefen die Schüler ihr Verständnis über die Wechselwirkung von radioaktiver Strahlung mit Materie. Damit knnen sie die ntigen Manahmen zum Strahlenschutz verstehen und einschätzen. Ihre inzwischen erworbenen mathematischen Kenntnisse und Fertigkeiten erlauben es ihnen, Berechnungen zur Altersbestimmung mithilfe des radioaktiven Zerfalls durchzuführen.
Die Schüler eignen sich die physikalischen Grundlagen der technischen Nutzung der Kernphysik an. Damit soll die Mglichkeit geschaffen und die Bereitschaft geweckt werden, sich bei Fragen zur Kerntechnik ein eigenes, fachlich fundiertes Urteil zu bilden und dieses verantwortungsbewusst zu vertreten.
Die Sonne ist der einzige Stern, der von der Erde aus als ausgedehnte Scheibe sichtbar ist und bei dem Vorgänge und Strukturen auf der Oberfläche beobachtbar sind. Im Wechselspiel zwischen Theoriebildung und zielgerichteter Beobachtung gewinnen die Schüler eine Fülle von Informationen über die Sonne, die sie später auf andere Sterne übertragen knnen. Bei der Untersuchung des Sonnenspektrums vertiefen sie die in Ph 9.2 gewonnenen Kenntnisse aus der Atomphysik und lernen die Spektralanalyse als eine wesentliche Arbeitsmethode der Astrophysik kennen.
Die Schüler erfahren, wie sich mithilfe der Strahlungsgesetze aus der Energieabstrahlung der Sonne deren Oberflächentemperatur bestimmen lässt. Ausgehend von der Messung der Bestrahlungsstärke des direkten Sonnenlichts auf der Erdoberfläche ermitteln sie die Grenordnung der Strahlungsleistung der Sonne. Bei der Klärung der Frage nach der Energiequelle wird den Schülern die Bedeutung kernphysikalischer Kenntnisse bewusst.
Mit der Milchstrae lernen die Schüler eine typische Spiralgalaxie kennen und erfahren, wie sich aus radioastronomischen Beobachtungen die Lage unserer Sonne innerhalb der Milchstrae bestimmen lässt. Davon ausgehend gewinnen sie einen Eindruck vom Aufbau und der Gre einer Spiralgalaxie. Auerdem lernen sie Methoden kennen, mit denen sich Informationen über andere Galaxien gewinnen lassen und erweitern dabei nochmals ihr Wissen über astronomische Strukturen. Die Untersuchung von weit entfernten Objekten einschlielich Quasaren führt unter anderem zur Hubble-Beziehung, die ebenso wie die kosmische Hintergrundstrahlung ein Beleg für die Expansion des Universums ist. Dadurch wird die Urknalltheorie für die Schüler in ihren Grundaussagen verständlich.
Physik Aktiv ist ein Physik-Wettbewerb der Bezirksregierung Arnsberg, der gerade jngere Schlerinnen und Schler fr die Physik begeistern und dabei auch noch jede Menge Spa machen soll. Erreicht wird dieses Ziel durch herausfordernde, teambasierte Aufgaben zum Tfteln, Basteln und Ausprobieren mit alltglichen "Werkstoffen".
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