Physik


Das Fach in der Sekundarstufe 1

Physik wird im Anschluss an das Fach „Naturwissenschaften“ am Lloyd Gymnasium in den JahrgĂ€ngen 7 bis 9 mit einem Umfang von 2 Wochenstunden unterrichtet. In den Klassen mit naturwissenschaftlichem Schwerpunkt beginnt der Unterricht in Physik bereits ab Klasse 5.

Der Physikunterricht in der Sekundarstufe I zielt darauf ab, dass SchĂŒlerinnen und SchĂŒlern in der Lage sind, die erfahrbare Welt, das heißt im Wesentlichen ihre Alltags- und Lebenswelt, aus der Sicht der Physik heraus zu interpretieren. Diese physikalische Betrachtungsweise ermöglicht es den SchĂŒlerinnen und SchĂŒlern sich besser in ihrer Alltags- und Lebenswelt zurechtzufinden und viele Aspekte eines immer stĂ€rker durch die Kommunikations-, Umwelt-, Energie- und Verkehrstechnik geprĂ€gten Alltags erst zu verstehen. Die Physik hat als Grundlagenwissenschaft eine herausragende Bedeutung und physikalische Erkenntnisse werden intensiv in anderen Wissenschaften, wie z. B. der Astronomie, Biologie, Chemie, Geografie, Klimaforschung, Meteorologie sowie den Ingenieurswissenschaften genutzt.

Eine besondere Rolle kommt den Erkenntnis- und Arbeitsmethoden der Physik als experimentelle Naturwissenschaft zu. Ihre Betonung im Unterricht macht ZusammenhĂ€nge zwischen Fachinhalten sichtbar und ermöglicht es diese miteinander zu vernetzen und an das Wissen und an das bereits vorhandene Wissen, Können und die Erfahrungen der SchĂŒlerinnen und SchĂŒler anzuknĂŒpfen. Die Einbeziehung von SchĂŒlervorstellungen im Rahmen eines allmĂ€hlichen Aufbaus der Fachsprache verdeutlicht den SchĂŒlerinnen und SchĂŒlern die Unterschiede und Gemeinsamkeiten mit den ĂŒberwiegend gesellschaftlich geprĂ€gten Alltagsvorstellungen. Ein VerstĂ€ndnis der Erkenntnis- und Arbeitsmethoden der Physik hilft den SchĂŒlerinnen und SchĂŒlern, physikalische Erkenntnisse im Experiment selbst nachzuprĂŒfen, und unterstĂŒtzt dadurch den Ausbau der Methoden- und Sozialkompetenz der SchĂŒlerinnen und SchĂŒler.

Themen in der Sekundarstufe 1

In Klasse 7 beschĂ€ftigen sich unsere SchĂŒler mit den Teilgebieten Optik und Akustik. In beiden Themengebieten haben die SchĂŒlerinnen und SchĂŒler viele Möglichkeiten an ihre Kenntnisse und Erfahrungen aus dem Alltag anzuknĂŒpfen. Im Vordergrund des Physikunterrichts der 7. Klasse stehen die Erfahrung von physikalischen PhĂ€nomenen und ihre ErklĂ€rung aus der Sicht der Physik. Es werden zu Beginn nur wenige mathematische Hilfsmittel genutzt. Die Wechselwirkung von Licht mit Materie und Lichts als Energieform werden ausfĂŒhrlich thematisiert und Betrachtungen z. B. aus Sicht anderer naturwissenschaftlicher FĂ€cher, wie z. B. der Biologie bei den Themen Sehen und Hören verdeutlichen den SchĂŒlerinnen und SchĂŒlern die starke Vernetzung zwischen den Naturwissenschaften.

Physik: Eine Seifenblase schillert in allen Farben des Regenbogens

In Klasse 8 steht dann das Teilgebiet Mechanik im Vordergrund des Physikunterrichts. Die SchĂŒlerinnen und SchĂŒler lernen die Wechselwirkung von Körpern miteinander ĂŒber KrĂ€fte, die zu PhĂ€nomenen wie Verformung oder auch der Änderung des Bewegungszustands, d. h. eine VerĂ€nderung der Geschwindigkeit oder auch der Bewegungsrichtung, und Stoffeigenschaften wie die Dichte von Materie kennen. Diese werden von den SchĂŒlerinnen und SchĂŒlern im Experiment untersucht und durch grafische und rechnerische Methoden ausgewertet und visualisiert. Der Schwerpunkt in Klasse 8 liegt also insbesondere in der Vermittlung der Arbeitsweisen und Erkenntnismethoden des Faches. Zentrale Fragen im Zusammenhang mit dem Energiebegriff in der Physik und deren Nutzung in der Gesellschaft sowie damit verbundene Umwelt- und Zukunftsthemen bilden einen weiteren wichtigen Baustein.

Physik: Motorradfahrer in Kurvenlage

In Klasse 9 lernen die SchĂŒler das Teilgebiet Elektromagnetismus kennen, beginnend mit der Elektrostatik ĂŒber den Stromkreis bis hin zum Magnetismus und Elektromagnetismus. Nachdem in Klasse 8 das Experiment eine zentrale Rolle spielte, rĂŒckt in Klasse 9 die Modellbildung als Vorgehensweise in der Physik in den Vordergrund, speziell bei den mikroskopischen Grundlagen der ElektrizitĂ€t und des Stroms. Technische Aspekte im Zusammenhang mit der Übertragung von Energie, der Steuerung und Regelung fördern das Systemdenken von SchĂŒlerinnen und SchĂŒlern. Im Experiment wird vor allem das Messen von physikalischen GrĂ¶ĂŸen im Rahmen des Erkenntnisgewinns am Beispiel der Messung von StromstĂ€rke, Spannung und Widerstand an schrittweise komplexer werdenden Stromkreisen geĂŒbt.

Physik: Hochspannungsentladung

Das Fach in der Oberstufe

Hier gibt es Detailinformationen zum Physikunterricht in der Oberstufe in einer PrĂ€sentation…

Der Physikunterricht in der Oberstufe strebt ein breiteres und tieferes fachliches Wissen der SchĂŒler an und fĂŒhrt an die Methoden wissenschaftlichen Arbeitens in diesem Fach heran. Er soll die Grundvorstellungen von Konzepten wie Zeit, Raum, Feld oder Teilchen entwickeln und die Kenntnis der zugehörigen physikalischen Begriffe und Gesetze vermitteln. Exemplarisch sollen das Wechselspiel von Theorie und Experiment und das Prinzip der Vereinfachung von PhĂ€nomenen (um sie mathematischen Modellierungen zugĂ€nglich zu machen) verdeutlicht werden.

Der Blick durch die physikalische Brille auf die moderne Welt und das, was sie “im Innersten zusammenhĂ€lt“, unter-stĂŒtzt die Entwicklung eines aufgeklĂ€rten modernen Welt-bildes. NatĂŒrlich sollen die BeitrĂ€ge der Physik und der eng mit ihr verbundenen Technik zur gesellschaftlich-kulturellen Entwicklung der Menschheit verstĂ€ndlich werden. Neben den experimentellen und medialen Möglichkeiten der Schule werden außerschulische Lernorte in den Unterricht einbezogen (Besuch des Fallturms, Arbeiten in den Laboren der Hochschule Bremerhaven und der Uni Bremen, Besuch von Angeboten des AWI, Besuch eines Planetariums, Exkursionen zum DESY oder CERN).

Themenbereiche der Oberstufe

Das Fach Physik wird am Lloyd als Grundkurs und Leistungskurs angeboten; die Bausteinthemen sind im Wesentlichen gleich. Der Leistungskurs zeichnet sich durch ein breiteres Themenangebot und ein vertieftes und auch stÀrker mathematisierendes Arbeiten aus.

EinfĂŒhrungsphase (E) –2 Halbjahre

RadioaktivitÀt und Kernenergie, Kinematik und Dynamik, ErhaltungssÀtze:
Schon bekannte Themen wie Energie, RadioaktivitĂ€t und Kernenergie werden mit der Mechanik (Betrachtung grundlegender Bewegungstypen und wichtiger ErhaltungsgrĂ¶ĂŸen) verknĂŒpft.

Physik: Die Andromedagalaxie M31 ist die der Milchstraße nĂ€chstgelegene Spiralgalaxie; Entfernung von der Erde rund 2,5 Millionen Lichtjahre

Qualifikationsphase (Q) –4 Halbjahre

Q1.1: Mechanische und elektromagnetische Schwingungen und Wellen, elektrische und magnetische Felder:
Wir widmen uns der Beschreibung mechanischer Schwingungen und Wellen sowie elektrischer und magnetischer Felder. Grundlegend dafĂŒr ist die Suche nach geeigneten MessgrĂ¶ĂŸen und die Inanspruchnahme der Mathematik. Im Leistungskurs werden außerdem die Themen verĂ€nderlicher elektrischer und magnetischer Felder, Induktion und elektromagnetische Schwingungen behandelt.

Physik: Interferenzmuster von Kreiswellen auf einem Teich bei Regen

Q1.2: Wellenoptik, Mikroobjekte:
Hier lernen wir wichtige Gemeinsamkeiten unterschiedlicher Wellentypen kennen (Beugung, Interferenz, Polarisation) und vermessen GrĂ¶ĂŸen im Mikro- und Nanometerbereich. Die BeschĂ€ftigung mit Mikroobjekten (Elektronen, Photonen) zeigt uns, dass unsere Vorstellungen von Teilchen und Wellen im Mikrokosmos an Grenzen stoßen und zu neuen Standpunkten fĂŒhren (Quantisierung). Der Leistungskurs erweitert das Angebot um das Thema „Spezielle RelativitĂ€tstheorie“ und widmet sich hier den Folgerungen aus dem RelativitĂ€tsprinzip und dem Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Physik: Quantencomputer von IBM

Q2.1: Quantenphysik der AtomhĂŒlle, Struktur der Materie:
Wir widmen uns der Emission und Absorption von Strahlung und erfahren dadurch Grundlegendes ĂŒber den Aufbau der AtomhĂŒlle und die dort herrschende Quantisierung physikalischer GrĂ¶ĂŸen. Die BeschĂ€ftigung mit der Struktur und dem Aufbau der Atomkerne fĂŒhrt uns in die Welt des Zoos der Elementarteilchen (Was ist das Higgs-Teilchen?) und in Richtung einer Antwort auf das faustische Flehen nach Erkenntnis ĂŒber das, „was die Welt im Innersten zusammenhĂ€lt“.

Physik: Detektor des CMS-Experiments am CERN

Q2.2: HauptsÀtze der Thermodynamik und Wahlthemen:
Wir studieren die ZustandsĂ€nderungen idealer Gase und lernen die HauptsĂ€tze der Thermodynamik kennen. Beides sind Voraussetzungen zum VerstĂ€ndnis von Verbrennungsmotoren, KĂŒhlschrĂ€nken oder WĂ€rmepumpen. In diesem Halbjahr lassen sich – je nach Schwerpunktthema im Zentralabitur – ergĂ€nzende oder vertiefende Bausteine bearbeiten.

Physik: Geothermalkraftwerk Nesjavellir (elektrische Leistung 120 MW / Heißwasser 300 MW).

Hr. Frischholz (Fachbereichsleitung)