Sammlung möglicher GFS-Themen für das Fach Physik

Klasse 9 (G8) bzw. 10 (G9)

Thema: Entropielehre

• Heatpipes/Wärmerohre (zum Wärmetransport in technischen Geräten)
• das Teilchenmodell der Entropie
• Entropieströme in Haushalt, Technik und Natur
• Personen: Lord Kelvin, Anders Celsius, Daniel Fahrenheit
• Entropie und die Richtung der Zeit
• Volumen, Druck, Temperatur und Entropie von Gasen / Wärmemaschinen (z.B. Stirlingmotor)
• Verbrennungsmotoren
• Wärmestrahlung, Strahlungsgesetz, Emission und Absorption durch schwarze Körper, Strahlung der Sonne
  Anwendung: Wärmebildkamera, Treibhauseffekt

Thema: Elektrizitätslehre

• Kraft auf stromdurchflossene Leiter / Lorentzkraft
  Anwendungen: Elektromotor, Mikrofone und Lautsprecher
• Elektronenstrahlröhren
• Anwendungen: "Physik in Natur und Technik" (Duden S. 160-163)
  (Elektroskop, Ladungstrennung, Staubfilter, Blitzableiter, Elektromotor)
• Induktion, Transformatoren
  Anwendungen: Induktionsherd, kontaktloses Laden, …
• Wechselstrom, Wechselstromgenerator

• Gefahren und Schutzmaßnahmen beim elektrischen Strom (Universum S. 136)
• Energieübertragung mit Hochspannung / Energienetz in Europa (Universum S. 138)

• Halbleiter: Geschichte der blauen LED / Anwendung von LEDs im Alltag
• Halbleiter: Solarzellen (Universum S. 162)
• Halbleiter: Transistoren
• Halbleiter: Lichtschranken (Duden S. 197)

Thema: Atom- & Kernphysik

• Die Curies, Entdeckung der nat. Radioaktivität
• Elektromagnetisches Spektrum, spezielle EMW (Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, ...)
• Radioaktive Nuklide in Medizin, Technik, Biologie (Duden S. 130ff)
• Historische Atommodelle
• Teilchenbeschleuniger (Universum S. 88)
• Neutrinos (Universum S. 100)
• Kernspaltung / Kernenergie / Kernfusion
  • Kernkraftwerke (Universum S. 113)
  • Kernfusion in der Sonne (Universum S. 114)
• Strahelnschäden und Strahlenschutz

(vom alten Lehrplan, aber vielleicht trotzdem geeignet: Thema Grenzen der klassischen Physik)

• Der Zufall in der Quantenphysik (Duden S. 279)
• Weltmodelle historisch (Duden S. 280ff)
• Grenzen des Strahlenmodells in der Optik (Duden S. 104)

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Klasse 10

Thema: Mechanik II

• Physik-Klick: Weg-Zeit-Messung: Datenverarbeitung mit dem Computer (S. 210f)
• Parabeln im Sport / im Alltag / Wurfparabeln (S. 214f)
• Messung der Fallbeschleunigung (Ortsfaktor), mit Experiment(?) (S. 218)
• Kräfte im Verkehr
  • Bremswege (S. 216f)
  • c_w-Wert (S. 233ff, "Mosaik" S. 259)
  • Kräfte bei Verkehrsunfällen
• Fußball, Energie und Impuls (S. 261)
• Numerische Integration zur Bestimmung von t-s-Diagrammen bei beliebigen Kraftgesetzen (schwer/computerlastig!)

Thema: Grenzen der klassischen Physik

• Kausalitätsprinzip, deterministisches Chaos (S. 271)
• spezielle Relativitätstheorie (S. 273ff)
  • Längenkontraktion, Zeitdilatation, Zwillingsparadoxon, etc.
• Masse & Energie (S. 278ff)
• "Mosaik": GPS (276f)

Klasse 11

Thema: Elektrodynamik, Elektrisches Feld

• Erzeugung elektrischer Felder: Influenzmaschinen
• Anwendung elektrischer Felder: Kondensatormikrofon und dynamisches Mikrofon; Laserdrucker; Rauchfilter; ...)
• Bestimmung der Elementarladung: Der Milikan-Versuch
• Das Coulombgesetz (Coulombkräfte, Vergleich mit dem Gravitationsgesetz)
• Kapazität eines Plattenkondensators, Reihen- und Parallelschaltung
• Bahnen von Teilchen im Homogenen elektrischen Feld
• Energie elektrischer Felder

Thema: Elektrodynamik, Magnetfeld und Induktion

• Der Hall-Effekt; Anwendung: Hall-Sonde
• Wirbelstrombremse und Induktionsherd
• Untersuchung des Erdmagnetfeldes und seine Bedeutung (Feldlinien, Nachweis, Flussdichte, Horizontal- und Vertikalkomponente, Van-Allen-Strahlungsgürtel, magnetische Flasche)
• Energie des Magnetfeldes
• Bahnen von Teilchen im homogenen Magnetfeld (Kreisbahn, Schraubenbahn, spezifische Elektronenladung)
• Teilchenbeschleuniger: Linearbeschleuniger, Synchrotron, Zyklotron, ...

• Induktion durch Magnetfeldänderung (U_ind = n * A_s * dB/dt); Selbstinduktion
• Energieerhaltung und Lenzsche Regel
• Erzeugung und Nutzung von Wechselspannung; Energieversorgung in Europa

Thema: Elektrodynamik, EMW

• Das elektromagnetische Spektrum, Anwendungen (Radar, Elektrosmog, Röntgenstrahlung, ...)
• Historische Methoden zur Messung der Lichtgeschwindigkeit
• Maxwell-Gleichungen

Klasse 12

Thema: Schwingungen und Wellen

• Mechanische Schwingungen: Beschreibung und Anwendungen (etwa Musikinstrumente, Töne, Wasserklangbilder, Ultraschall in Medizin und Technik, ...)

Thema: Atomphysik, Quantenphysik und Struktur der Materie

• Aufbau der Materie: Atommodelle im Überblick, Aufbau des Atomkerns
• Messen von Atom- und Molekülmassen: Das Massenspektrometer

• Leitungsvorgänge in Gasen (Anwendung: Fluoreszenz-Leuchtstofflampen); Franck-Hertz-Versuch
• Interferenz am Doppelspalt
• Photoeffekt
• Supraleitung

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