Etwas über Physik am C W K
Physik ist allgegenwärtig. Ihre Gesetze ziehen in unserer technisierten Umwelt die Fäden, nach denen alles funktioniert. Wir merken ihr Vorhandensein erst in dem Moment, wenn es Probleme gibt. Warum leuchtet eine Lampe nicht, warum springt mein Auto nicht an oder warum hat mein Handy keinen Empfang? Auch weit von uns entfernt, weiter als wir sehen und noch weiter als wir vielleicht denken können, gibt die Physik die Regeln vor. Wenn wir den Blick zum Himmel heben, so finden wir dort Sterne und Objekte, welche den Theorien eines wirklichkeitsfremden Physikers entsprungen scheinen, dessen Gedanken sich in gekrümmten Räumen und bodenlosen schwarzen Löchern bewegen.
Auf der Suche nach der Wirklichkeit hinter der Realität
Sellbst den Anfang der Welt erklärt die Physik mit dem sogenannten “Urknall”, ohne dass ein höheres Wesen seine Finger im Spiel hatte. Auf der anderen Seite der kosmologischen Unendlichkeit treibt es die Physiker in die Erforschung immer kleinerer Bausteine der Materie, wie es in CERN zur Zeit geschieht. Hier will die Physik “erkennen, was die Welt im Innersten zusammenhält” und die Teilchen finden, aus denen unsere Welt aufgebaut ist.
Blasenkammeraufnahme von Elementarteilchen
Diese Breite des physikalischen Wissens und der Erkenntnis will der Physikunterricht am Charlotte – Wolff – Kolleg vermitteln. Es gibt bei uns Physikkurse in der Einführungsphase und im Kurssystem. Dort kann man das Fach sowohl als Leistungskurs, als auch als Grundkurs belegen. Wir sind gut mit Experimenten ausgestattet und können dadurch den Unterricht anschaulich gestalten. Auch die Gruppenarbeit kommt bei uns nicht zu kurz. Daneben wird das selbständige Erarbeiten des Lernstoffes durch Referate und Kurzvorträge gefördert. Auch der Einsatz des Computers wird zur Simulation von physikalischen Vorgängen und zur Modellbildung herangezogen. Messungen und Auswertungen finden auch mit Computereinsatz statt. Alles in allem spiegelt sich im Physikunterricht eine breite Palette an verschiedenen Unterrichtsmethoden wieder, wie es das Kolleg im Großen zeigt.
Merkwürdiger Würfel
Rahmenlehrplan Physik – ab Schuljahr 2006/2007 in Kraft:
| E-Phase – Fundamentalbereich, 1. Hj
Bewegungen in Natur und Technik Kinematik einfacher, geradliniger Bewegg. • Bewegungsabläufe; grafische Darstellungen • Bewegungsgrößen • gleichförmige Bewegung • gleichmäßig beschleunigte Bewegung Dynamik • Trägheitsprinzip; Masse • Grundgleichung der Mechanik ( F r = m· a r ) • Wechselwirkungsprinzip Energie • Arbeit – Energie (W = .E) • Energieformen • Energieerhaltung Kreisbewegung • beschreibende Größen • gleichf. Kreisbeweg als beschleunigte Bewegg • Zentripetalbeschleunigung, Zentripetalkraft |
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| E-Phase – Fundamentalbereich, 2. Hj
Licht – physikalisch gesehen Schwingungen • Schwingungen und ihre Kenngrößen • freie gedämpfte Schwingungen; • erzwungene Schwingungen; Resonanz • grafische Darstellung und Gleichung der harmonischen Schwingung Wellen • Welle als Vorgang des Energietransports bei gekoppelten Schwingern (transversale und longitudinale Ausbreitung) • Kenngrößen einer Welle, Zusammenhänge • Welle im orts- und zeitkonstanten Diagramm • HUYGENS’sches Prinzip • Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz, Polarisation Wellenoptik • Beugungsphänomene beim Licht • Gitterspektren • Wellenlänge des Lichts, Lichtgeschwindigkeit |
Einführungsphase – Profilkurs
Methoden der Physik • Umgang mit Messungenauigkeit • Kraft als vektorielle Größe • Kenngrößen einer Schwingung Pflichtthemen • Messwerterfassung • Anwendung der Elektrizitätslehre • vertiefte vektorielle Betrachtungen • Winkelfunktion Wahlpflichtthemen ( 2 Themen Pflicht) • Exponentialfunktion • Ableitungsbegriff • Flächen im Diagramm • Praktikum • Wahlthema • Vorbereitung auf PH 3/4 Vorschläge für Schwerpunktvorhaben • Fehlerfortpflanzungen • Erfassung und Auswertung von Messdaten mit Hilfe des Computers • mathematisches Beschreiben physikalischer Phänomene |
| Grundkurse | Leistungskurse |
| 1. Kurshalbjahr (ph-1):
Felder • Gravitation • Elektrisches Feld • Magnetisches Feld |
1. Kurshalbjahr (PH-1):
Felder • Bewegungen eines Massenpunktes • Gravitation • Elektrisches Feld • Magnetisches Feld |
| 2. Kurshalbjahr (ph-2):
Induktion, Hertzsche Wellen • Elektromagnetische Induktion • Elektromagnetische Schwingungen • Elektromagnetische Wellen |
2. Kurshalbjahr (PH-2):
Induktion, Hertzsche Wellen • Elektromagnetische Induktion • Elektromagnetische Schwingungen • Elektromagnetische Wellen |
| 3. Kurshalbjahr (ph-3):
Quantenphysik • Ladungsträger in elektrischen und magnetischen Feldern • Eigenschaften von Quantenobjekten |
3. Kurshalbjahr (PH-3):
Quantenphysik • Ladungsträger in elektrischen und magnetischen Feldern • Eigenschaften von Quantenobjekten • Röntgenstrahlung |
| 4. Kurshalbjahr (ph-4):
Atom- und Kernphysik • Atomhülle • Atomkern |
4. Kurshalbjahr (PH-4):
Atom- und Kernphysik • Atomhülle • Atomkern |
| Weitere Inhalte
Im ersten Jahr der Qualifikationsphase sind drei und im zweiten Jahr vier Wahlthemen zu bearbeiten . • Geschichte der Physik, Biographien • Mechanik der Drehbewegungen • Strömungsphysik • Nichtlineare Physik, Chaos • Relativität • Astronomie • Astrophysik • Thermodynamik • Energiegewinnung • Wellenoptik • Wechselstrom • Elektronik • Optoelektronik • Vertiefungen zur Atom- und Kernphysik • Interpretation der Quantenphysik • Strahlenschutz • Elementarteilchenphysik • Kristallstrukturen • Physik und Medizin • eigener Vorschlag |
Weitere Inhalte
Im ersten Jahr der Qualifikationsphase sind drei und im zweiten Jahr vier Wahlthemen zu bearbeiten. • Geschichte der Physik, Biographien • Drehbewegungen • Strömungsphysik • Nichtlineare Physik, Chaos • Relativistische Kinematik • Relativistische Dynamik • Astronomie • Astrophysik • Kosmologie und Weltbilder • Thermodynamik • Wellenoptik • Wechselstrom • Maxwell-Theorie • Elektronik • Festkörperphysik • Interpretation der Quantenphysik • Vertiefungen zur Atom und Kernphysik • Strahlenschutz • Strahlenbiophysik • Elementarteilchenphysik • eigener Vorschlag |
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Mögliche Zusatzgrundkurse |
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| ph – Z 1 Astronomie
Sonnensystem • Aufbau und Größe des Sonnensystems • Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems • Planetenbewegungen Sternsysteme • Sternbilder; scheinbare Sternbewegungen • Aufbau und Entwicklung unserer Galaxis • Weitere Galaxien und Strukturen im All • Vorstellungen zur Entstehung und Entwicklung des Weltalls Sternentwicklung • Aufbau, Energieformen und Energietransport am Beispiel der Sonne • Spektralklassen der Sterne • Hertzsprung-Russell-Diagramm |
ph – Z 2 Elektronik
Halbleiter • Leitungseigenschaften von undotierten und dotierten Halbleitern auch im Vergleich mit Metallen • Bändermodell • Bestimmung von Eigenschaften von Halbleitern durch die Bandstruktur Grundbausteine • pn-Übergang: Diode als Gleichrichter • Transistor als Schalter und Verstärker Vertiefungen , z. B. • Sensoren (NTC, PTC, Fotowiderstand, Hallsensor) • Analoge Elektronik (verschiedene elektronische Schaltungen mit Dioden, Transistoren, Sensoren) • Integrierte Schaltkreise (FET, Schaltalgebra …) • Photovoltaik |