Sammlung möglicher GFS-Themen für das Fach Physik

Klasse 9

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
• Wechselstrom, Wechselstromgenerator
• Stromverbundnetz in Europa

Thema: Halbleiter

• Geschichte der blauen LED / LEDs allgemein
• Lichtschranken (S. 197)

Thema: Grenzen der klassischen Physik

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

Klasse 10

Thema: Atomphysik

• Die Curies, Entdeckung der nat. Radioaktivität
• Elektromagnetisches Spektrum, spezielle EMW (Röntgenstrahlung, Gammastrahlung, ...)
• Radioaktive Nuklide in Medizin, Technik, Biologie (S. 130ff)
• Historische Atommodelle
• Kernspaltung / Kernenergie / Kernfusion (S. 138)
  • Kernkraftwerke (S. 141 f)
  • Kernfusion in der Sonne (S. 143)

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)

vorr. J1, 1. HJ (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

vorr. J1, 2. HJ (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

vorr. J2, 1. HJ (Schwerpunkt Atomphysik: Schwingungen und Wellen)

• Mechanische Schwingungen: Beschreibung und Anwendungen (Musikinstrumenten, Töne, Wasserklangbilder, Ultraschall)

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

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

vorr. J2, 2. HJ (Schwerpunkt Atomphysik: Quantenphysik und Struktur der Materie)

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

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