Physik

An der Elisabethenschule wird das Fach Physik in der Sekundarstufe I in der 7. Klasse epochal (jeweils nur ein Halbjahr) mit 2 Stunden und in den Klassenstufen 8 und 9 mit 2 Stunden pro Schuljahr unterrichtet.
In der Sekundarstufe II wird in der Einführungsphase der Unterricht in den Grundkursen 2-stündig und in den Leistungskursen 3-stündig durchgeführt. In der Qualifikationsphase finden die Grundkurse 3-stündig und die Leistungskurse 5-stündig statt.

Allgemeines zum Physikunterricht

Lesen Sie den Artikel "Wir sind überall dabei!" (s.u.) über Physik im Alltag, in Forschung und Technik.

Mit Beginn des Physikunterrichts in Klasse 7 werden die Schüler im Unterricht erstmals angeleitet, sich systematisch mit physikalischen Fragestellungen auseinander zu setzen.
Durchgängiges Unterrichtsprinzip ist die Einbeziehung der Alltagserfahrung der Schüler und ihrer dadurch entstandenen Vorstellungswelt. Die Schüler werden so vertraut mit der Kenntnis von Strukturen, wesentlichen Denk- und Sichtweisen sowie den in der Physik bedeutsamen Begriffen und Gesetzmäßigkeiten.
Besondere Bedeutung erhält der Physikunterricht in der gymnasialen Oberstufe durch das Aufgreifen fächerübergreifender Problemstellungen, durch den Erwerb hierzu gehörender Kenntnisse und Fähigkeiten und durch die Herausarbeitung der spezifisch physikalischen Kompetenz im Zusammenwirken mit den anderen Wissenschaften beim Verständnis komplexer Zusammenhänge und bei der Bearbeitung der großen gesellschaftlichen Problemfelder.
Er soll sich an den Vorerfahrungen und Interessen der Schülerinnen und Schüler orientieren und somit insbesondere in den Grundkursen der Qualifikationsphase auch emotionale Zugänge zum Fach eröffnen. Die Zusammenarbeit mit anderen Fächern eröffnet weitere Möglichkeiten der Motivation durch Perspektivenwechsel. . Die Flut neuer Erkenntnisse der Fachwissenschaft selbst, aber auch die wachsende Einsicht in die Notwendigkeit zur Bearbeitung vernetzter Systeme unter Einbeziehung anderer fachwissenschaftlicher Erkenntnisse und Methoden verlangt eine Öffnung des Physikunterrichtes gegenüber diesen Entwicklungen.
(Quelle: Lehrplan für Gymnasien)

Was enthält der Lehrplan Physik?

Während das Beobachten und Experimentieren allen Naturwissenschaften gemeinsam ist - im Sinne der Verzahnung können die Arbeitsmethoden wechselseitig übernommen werden - ist die Beziehung der Physik zur Theorie u.a. auch durch die Mathematisierung eine besondere. In der Sekundarstufe I kann die Hinführung zur Theorie nur sehr vorsichtig geschehen. Der Alltagsbezug und die Einbettung in einen für Schüler sinnvollen Kontext dürfen nicht vernachlässigt werden zugunsten einer an der Fachsystematik orientierten Überfrachtung mit theoretischen Zusammenhängen. In der Anlage des Lehrplanes erfährt dieses Prinzip, Systematik durch thematische und lebensbezogene Inhalte zu stif-ten, Berücksichtigung. So werden Leitlinien nicht nur durch physikalische Zusammenhänge, sondern auch von Alltagsproblemen und insbesondere von fächerübergreifenden Themen bestimmt.

In allen drei Jahrgangsstufen der Gymnasialen Oberstufe sind selbständiges Planen und Arbeiten der Schülerinnen und Schüler methodisches Ziel des Unterrichts. Ziel des Physikunterrichtes in der gymnasialen Oberstufe ist es, Schülerinnen und Schüler zu befähigen, Vorgänge in der Natur zu begreifen und in Lebensbereichen, in denen physikalisch-naturwissenschaftliches bzw. technisches Verständnis erforderlich ist, sachkompetent und verantwortungsbewusst zu entscheiden und zu handeln. Im Zentrum des Unterrichtes stehen die Erarbeitung physikalischer Erkenntnisse, die Reflexion der Wege und Methoden, die Einblicke in die Wissenschaft der Physik und die Durchdringung der Verflechtungen zwischen physikalischer Forschung, technischer Anwendung und Gestaltung alltäglicher Lebensbedingungen der Menschen.

Lehrplan Physik

P.Staude

Physik ist überall

I. Physik im Alltag

Unser Alltag wird dominiert von immer neuer Technik. Ob CD- Player, Handy, Auto, Computer- überall erfahren wir ständig von neuen Entwicklungen. Wir hören und lesen Berichte über Ausflüge ins Weltall oder über Physik die sich mit den allerkleinsten Bausteinen unserer Materie beschäftigt. Doch erst mit physikalisch geschultem Verstand wird Alltägliches zur Selbstverständlichkeit.

Kaum ein Handwerk wird ohne physikalisch-technisches Wissen zu beherrschen sein
Interessante Internetseite: http://www.arbeitsamt.de/
Interessante Internetseite: http://www.howstuffworks.com/

In der physikalischen Grundlagenforschung liegt die Basis des wissenschaftlichen und technischen Lebens, der Kultur und der Zivilisation. Aktuelle Forschungsfronten handeln von:

  • Kosmos und Elementarteilchen
  • Atome, Moleküle, Quanten, Licht und Strahlung
  • Gase, Plasmen, Flüssigkeiten, Festkörpern
  • Halbleiter, Supraleiter, Magnete, Polymere, Zellmembranen
  • Elementarprozesse des Lebens
  • Erdbeben und Polarlichter, Wetter und Klima, Ozeane und Atmosphäre
  • Mathematik und ihre Notwendigkeit zum Verständnis der Natur
  • Wo und wie uns die Physik überall begegnet , sei an einigen fotografischen Aufnahmen , die aus „ Welt der Physik" entnommen sind exemplarisch gezeigt:

1. Die schwebende Lok

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Supraleitende Schwebebahn. Die Lok wird auf einer bestimmten Höhe gehalten und der darin befindliche Supraleiter mit flüssigem Stickstoff heruntergekühlt. Er "krallt" sich dann am Magnetfeld der magnetischen Schienen fest und die Lokomotive schwebt.

 

 

 

 

2. Die totale Sonnenfinsternis

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Bei einer totalen Sonnenfinsternis schiebt sich der Mond zwischen Erde und Sonne.

 

 

 

 

 

 

 

 

physikimage0073.Himmelsblau

Das Himmelsblau kommt durch Streuung des Sonnenlichts an Luftmolekülen zustande

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Rascher Rechner rafft das Klima

physikimage009Simulation des Golfstroms mit einem hoch auflösenden Ozeanmodell: Warmes Wasser ist rot, kaltes ist blau dargestellt; die Pfeile geben Richtung und Geschwindigkeit der Strömung an.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

physikimage010_4005. Datenübertragung per Delfinfunk - Deutsche Ingenieure sind bei der Entwicklung der Tsunami- Warnbojen federführend
Boje, Modem, Geophone: Aufbau der seegestüzten Module für das deutsche-indonesische Tsunami-Warnsystem.

 

 

 

 

6. Ausbreitung des Sumatra-Tsunamis

Tsunamis breiten sich - besonders über Meerestiefen - rasend schnell aus. An der Nordspitze Sumatras vergingen beim Tsunami 2004 nur wenige Minuten zwischen Erdbeben und Eintreffen der Wellen. Thailand wurde nach gut einer Stunde erreicht; die Menschen auf Sri Lanka und an der Ostküste Indiens hatten zwei Stunden Zeit zwischen dem Erdbeben und dem Tsunami. Doch für den Indischen Ozean gab es kein Alarmsystem: Mehr als 200000 Menschen kamen ums Leben.

7. Intelligente Materialien

physikimage013Hochtemperatur"- Supraleiter verlieren bereits bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff (-196°C) ihren elektrischen Widerstand.

 

 

 

 

 

 

 

physikimage0148.Schnelle Teilchen im magnetischen Käfig

Kerze (links) und Tokamak (rechts) als Beispiele für Niedrig- und Hochtemperaturplasma. Bei der Kerze verbrennt das Wachs in einer chemischen Reaktion, die sich in den Elektronenhüllen der beteiligten Atome abspielt. Im Hochtemperaturplasma verschmelzen Atomkerne miteinander. Luft isoliert so gut, daß im Zentrum der Kerzenflamme Temperaturen von etwa 1000 °C herrschen. Um Hochtemperaturplasma auf 100 Millionen Grad zu heizen, muß es mit Hilfe eines Käfigs aus Magnetfeldlinien gegen seine Umgebung isoliert werden.

 

9.Das europäische Röntgenlaserprojekt XFEL
physikimage016In den supraleitenden Resonatoren beschleunigen elektromagnetische Felder die Elektronen.

 

 

 

 

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10. Die Technologie des XFEL

In den supraleitenden Resonatoren beschleunigen elektromagnetische Felder die Elektronen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II Die Zukunft liegt in unserer Hand

Wenn unsere Zukunft geformt und gestaltet wird ,dann sollten wir alle dabei sein. Dazu brauchen wir viele Wissenschaftler und Ingenieure, um die anstehenden Probleme und Aufgaben zu bewältigen. Wir sollten mit Neugier und Interesse alles versuchen um uns in einer von Technologie bestimmten Welt zurecht zufinden.. Damit wir darüber hinaus in weichenstellenden Fragen selbstbewusst Stellung beziehen können, benötigen wir Wissen. - naturwissenschaftlich fundiertes Wissen.Aber es geht nicht darum in der Schule Spezialistenwissen zu vermitteln, sondern allen Schülerinnen und Schülern naturwissenschaftliches Grundwissen zu vermitteln und Interesse und Freude an der Bearbeitung naturwissenschaftlicher Fragestellungen zu wecken.
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Chemiker und Physiker auf dem Weg zum Speichermedium der Zukunft:
Photoadressierbare Polymere
(Foto aus Welt der Physik )

 

 

 

 

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Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
(Foto aus Welt der Physik)

 

 

 

Quelle der Fotos: www.weltderphysik.de

P.Staude

Lernmaterial Physik

Alpha Centauri:

Sehr interessante Vorträge über Astronomie, wobei auch Quantenphysik und Kernphysik zur Sprache kommt (mit großem Video-Archiv)

Experimente im Physikunterricht:

Eine thematische Sammlung an Experimenten für den Physikunterricht. 
(Sächsischer Bildungsserver)

Filme zur Physik:

Die Fakultät für Physik und Astronomie produziert in regelmäßiger Folge für das Universitätsmagazin CAMPUS TV Filme über physikalische Phänomene. Die Länge der Filme ist auf jeweils 90 Sekunden (oder anderthalb Minuten) beschränkt, woraus sich der Titel der Serie 'Team anderthalb' ergibt. Alle Filme folgen einem durchgängigem Konzept: Neben der experimentellen Darstellung eines physikalischen Themas enthält jeder Film das Kurzporträt eines Physikers sowie einen aktuellen Bezug zu moderner Technologie.
(Quelle: Website)

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