Übersicht über den Physikunterricht in der Sekundarstufe II

Im Karl - Friedrich - Schinkel - Gymnasium wird der Physikunterricht in der Sekundarstufe II als Grund- und Leistungskurs angeboten.

Physik ist die grundlegende Naturwissenschaft - Physik hat Zukunft. Im folgenden versuchen wir deutlich zu machen, dass bei fast allen Studienrichtungen und Berufen Physikkenntnisse notwendig sind.

Man muss kein kleiner Albert Einstein oder Bastler sein, um an einem Physikkurs teilzunehmen. Wir beginnen in der Sekundarstufe II noch einmal bei den Grundlagen und gehen so voran, dass jeder die Möglichkeit hat zu folgen.

Wir wollen in Physik vor allem das Denken und das Lernen lernen. In vielen Experimenten prüfen wir die Tauglichkeit unserer Überlegungen .

Strahlenoptik BRILLE ? - FIELMANN ! , aber wie funktioniert eine Brille überhaupt ?

Wir lernen die Gesetzmäßigkeiten der Lichtausbreitung kennen. Mit dem Laser untersuchen wir u.a. das Reflexionsgesetz, das Brechungsgesetz und die Totalreflexion. Zukünftigen Medizinstudenten erklären wir das Prinzip des Endoskops. Wir untersuchen die Funktionsweise optischer Geräte wie: Lupe, Auge, Lochkamera, Fotoapparat, Mikroskop und Fernrohr, und bauen einige von diesen Geräten aus wenigen Bauteilen nach.

Thermodynamik DER TRAUM VOM EIGENEN HAUS - kann zu einem Albtraum werden, wenn man keine Ahnung von Wärmedämmung , Wärmepumpen oder der Funktionsweise von Sonnenkollektoren hat. Für zukünftige Architekten und Projektanten sind Kenntnisse in der Thermodynamik unbedingt notwendig.

Jedes Tier und jede Pflanze benötigt Energie zum Leben . Zukünftige Biologen aber auch Sportler und Trainer sollten über kalorimetrische Messungen Bescheid wissen.

Umweltverschmutzung und globaler Temperaturanstieg ; Politiker beraten weltweit Maßnahmen, die Sie später einmal umsetzen sollen. Dazu benötigen Sie ein paar Grundkenntnisse . So beweisen wir z.B., dass der Steigerung des Wirkungsgrades von Dampfmaschine, Verbrennungskraftmaschine, Kühlschrank und Wärmepumpe natürliche Grenzen gesetzt sind.

FAHRERLAUBNIS für PKW oder MOTORRAD ? Wir unterstützen Ihre Bemühungen beim Erwerb einer Fahrerlaubnis und Ihre Bemühungen auf der Straße ein guter Kraftfahrer zu werden, indem wir mit Ihnen Bremswege bei unterschiedlichen Fahrbahnverhältnissen und Höchstgeschwindigkeiten bei Kurvenfahrten berechnen.

Wir beschreiben Bewegungen längs einer Geraden und überlegen uns dabei Grundgrößen und Gleichungen für einfache Bewegungsformen . Wer fährt am gleichförmigsten mit dem Fahrrad (Moped) mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf dem Schulhof? Zusammengesetzte Bewegungen: Fahren bei Seitenwind, Wurf und Schwimmen in der Strömung werden untersucht. Wir testen die Newtonschen Gesetze , bringen Reibung ins Spiel und zerlegen Kräfte.

2. Leistungskurs = Grundkurs + im 2. Halbjahr 2h/Woche mit folgenden Inhalten:

Elektrizitätslehre

Um spezielle physikalische Denkweisen zu erlernen und möglichst viel selber machen zu können, wiederholen wir Grundlagen der Berechnung von Netzwerken und lernen Neues über das Messen kleiner Widerstände. Bei einer Einführung in die Fehlerrechnung werden wir erkennen, dass die Angabe von Werten physikalischer Größen ohne Angabe des Fehlers der Messung eigentlich wertlos ist. Wichtig für alle, die mal Elektronik studieren oder Elektriker werden wollen : Wir erlernen, wie man mit Oszillographen Spannungen , Ströme und Frequenzen messen kann und werden erkennen , dass viele Bilder auf den Bildschirmen der Raumschiffe in utopischen Filmen eigentlich nur simple Frequenzvergleiche sind.

Wir erarbeiten uns Grundgrößen. Wie kann man die Windgeschwindigkeit messen ? Für zukünftige Geographen, Meteorologen oder Ozeanologen lernen wir die Vorgänge auf der Erde kennen, die zu Luft- und Meeresströmungen führen.

Bei Sturm im Neubaudurchgang bekommt uns nicht ... Die Kontinuitätsgleichung !

Was die Bernoullischen Gleichung mit Schiebedächern, Blutdruck und einem Staurohr zu tun

hat ? Wenn der Topf aber nun ein Loch hat: Die Ausströmgeschwindigkeit von Wasser.

Viskosität einer Flüssigkeit mit der Kugelfallmethode . Schließlich sollte man später das richtige Motoröl kaufen.

Wir zeigen mit dem Hagen Poiseuille´schen Gesetz , wie effizient unser Körper auf den Genuß von Alkohol und Nikotin reagiert. Wir machen den Bierschaumversuch (was dahinter steckt verraten wir erst im Unterricht)

Wir bauen unsere Kenntnisse in der Mechanik aus. Wir lernen mit der Größe Impuls und deren Erhaltungssatz die Grundlagen des Billardspiels. Mit den Gleichungen, die wir entwickeln, können wir Vorhersagen über Bewegungsvorgänge im Straßenverkehr machen, beweisen wir die Sinnlosigkeit und Gefährlichkeit überhöhter Geschwindigkeit und festigen gleichzeitig die Kenntnisse aus dem aktuellen Mathematikstoff.

Elektrodynamik

Wir definieren exakt die beschreibenden Größen elektrischer und magnetischer Felder. Mit den inzwischen gewachsenen mathematischen Kenntnissen untersuchen wir Induktionsvorgänge also Generatoren und Elektromotore.

Wir werden im Klassenraum die Masse eines Elektrons messen. Elektronen mit einer Geschwindigkeit von 10 km/s haben wir locker im Griff !

Wir werden feststellen, dass es Erscheinungen beim Licht gibt, die mit der Auffassung, dass Licht aus Teilchen besteht, nicht mehr zu erklären sind. Deshalb betreiben wir Wellenoptik und beschreiben mit dem Huygen´schen Prinzip die Interferenz am Doppelspalt. Dabei werden wir lernen wie man im Klassenraum die Lichtwellenlänge experimentell bestimmt und die Frage: "Was ist Licht eigentlich?" , ein wenig besser beantworten.

Der Leistungskurs beinhaltet dieselben Gebiete wie der Grundkurs, behandelt sie aber vertiefend. Ergänzt werden die Gebiete z. Bsp. durch:

Die Bestimmung der Geschwindigkeit einer Gewehrkugel mit einem ballistischen Pendel, d.h. bei uns wird scharf geschossen.

Was ein Drehmoment mit Surfen und Radfahren zu tun hat?

Warum ein Hohlzylinder einen Vollzylinder mit gleicher Masse und mit gleichem Radius nicht einholt? Warum Autos mit Schwungrad sehr ökologisch führen, aber doch etwas gefährlich wären ?

Was die Drehimpulserhaltung mit Pirouetten , Kreiseln und der Drehung der Erde um die Sonne zu tun hat ?

Wir jagen Elektronen auf Spiralbahnen durch den Raum und klären die Entstehung der Polarlichter .

Der Physiker J.C. Maxwell schrieb vier Gleichungen auf, und schlußfolgerte schon 1862 , daß es "Radiowellen" geben muss, aber kaum jemand glaubte ihm. Erst 1886 bewies Heinrich Hertz der Welt die Existenz dieser Wellen. An Rundfunk war damals noch nicht zu denken. Wir wollen diese vier Supergleichungen ansatzweise kennenlernen.

Nach einer gründlichen Wiederholung beschäftigen wir uns mit den Grundlagen der

Quantenphysik (bitte nicht mit der Physik feuchter Füße verwechseln)

Wir zeigen im Klassenraum , dass nicht nur Licht, sondern alle Mikroobjekte ein hinterlistiges Doppelleben führen . Wir bestimmen die Energie der Lichtquanten und erklären damit die farbenfrohen Spektren von leuchtenden Gas. Damit legen wir die Grundlage für Materialuntersuchungen also für Tätigkeit von Kriminalisten, Chemikern und Laboranten aller Art.

Kernphysik

Ein äußerst brisantes Thema, wenn man bedenkt, dass nirgendwo die berechtigte Angst des Menschen vor den Naturgewalten so deutlich zu Tage tritt. Viele Menschen wollen, sensibilisiert durch die Medien mitreden, haben aber im Grunde genommen keine Ahnung von der Sache, und werden so der Spielball von Sensationshaschereien.

Wir behandeln z.B. : natürliche radioaktive Strahlungsquellen , Arten radioaktiver Strahlung, Kernumwandlungen, Kernbindungsenergie und Massendefekt; Energiebilanz bei Kernspaltung und Kernfusion; wirtschaftlich, gesellschaftliche und ökologische Aspekte der Kernenergienutzung

Der Leistungskurs beinhaltet dieselben Gebiete wie der Grundkurs, behandelt sie aber vertiefend. Ergänzt werden die Gebiete z.B. durch

Schneller als das Licht geht es nur im Film! Wir lernen: Die Masse eines Körpers wächst mit seiner Geschwindigkeit und folgern: Bloß nicht zu schnell bewegen ! Wir beweisen, dass Sport gesund ist, denn wer schneller rennt wird langsamer alt!