Physik

Das Fach in der Sekundarstufe 1

Physik wird im Anschluss an das Fach „Naturwissenschaften“ am Lloyd Gymnasium in den Jahrgängen 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 Schülerinnen und Schülern 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 Schülerinnen und Schülern sich besser in ihrer Alltags- und Lebenswelt zurechtzufinden und viele Aspekte eines immer stärker durch die Kommunikations-, Umwelt-, Energie- und Verkehrstechnik geprägten 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 Zusammenhänge 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 Schülerinnen und Schüler anzuknüpfen. Die Einbeziehung von Schülervorstellungen im Rahmen eines allmählichen Aufbaus der Fachsprache verdeutlicht den Schülerinnen und Schülern die Unterschiede und Gemeinsamkeiten mit den überwiegend gesellschaftlich geprägten Alltagsvorstellungen. Ein Verständnis der Erkenntnis- und Arbeitsmethoden der Physik hilft den Schülerinnen und Schülern, physikalische Erkenntnisse im Experiment selbst nachzuprüfen, und unterstützt dadurch den Ausbau der Methoden- und Sozialkompetenz der Schülerinnen und Schüler.

Themen in der Sekundarstufe 1

In Klasse 7 beschäftigen sich unsere Schüler mit den Teilgebieten Optik und Akustik. In beiden Themengebieten haben die Schülerinnen und Schüler viele Möglichkeiten an ihre Kenntnisse und Erfahrungen aus dem Alltag anzuknüpfen. Im Vordergrund des Physikunterrichts der 7. Klasse stehen die Erfahrung von physikalischen Phänomenen und ihre Erklärung 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 ausführlich thematisiert und Betrachtungen z. B. aus Sicht anderer naturwissenschaftlicher Fächer, wie z. B. der Biologie bei den Themen Sehen und Hören verdeutlichen den Schülerinnen und Schülern die starke Vernetzung zwischen den Naturwissenschaften.

In Klasse 8 steht dann das Teilgebiet Mechanik im Vordergrund des Physikunterrichts. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Wechselwirkung von Körpern miteinander über Kräfte, die zu Phänomenen wie Verformung oder auch der Änderung des Bewegungszustands, d. h. eine Veränderung der Geschwindigkeit oder auch der Bewegungsrichtung, und Stoffeigenschaften wie die Dichte von Materie kennen. Diese werden von den Schülerinnen und Schülern 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.

In Klasse 9 lernen die Schüler das Teilgebiet Elektromagnetismus kennen, beginnend mit der Elektrostatik über den Stromkreis bis hin zum Magnetismus und Elektromagnetismus. Nachdem in Klasse 8 das Experiment eine zentrale Rolle spielte, rückt in Klasse 9 die Modellbildung als Vorgehensweise in der Physik in den Vordergrund, speziell bei den mikroskopischen Grundlagen der Elektrizität und des Stroms. Technische Aspekte im Zusammenhang mit der Übertragung von Energie, der Steuerung und Regelung fördern das Systemdenken von Schülerinnen und Schülern. Im Experiment wird vor allem das Messen von physikalischen Größen im Rahmen des Erkenntnisgewinns am Beispiel der Messung von Stromstärke, Spannung und Widerstand an schrittweise komplexer werdenden Stromkreisen geübt.

Das Fach in der Oberstufe

Hier gibt es Detailinformationen zum Physikunterricht in der Oberstufe in einer Präsentation…

Der Physikunterricht in der Oberstufe strebt ein breiteres und tieferes fachliches Wissen der Schüler an und führt 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 Phänomenen (um sie mathematischen Modellierungen zugänglich zu machen) verdeutlicht werden.

Der Blick durch die physikalische Brille auf die moderne Welt und das, was sie “im Innersten zusammenhält“, unter-stützt die Entwicklung eines aufgeklärten modernen Welt-bildes. Natürlich sollen die Beiträge der Physik und der eng mit ihr verbundenen Technik zur gesellschaftlich-kulturellen Entwicklung der Menschheit verständlich 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 stärker mathematisierendes Arbeiten aus.

Einführungsphase (E) –2 Halbjahre

Radioaktivität und Kernenergie, Kinematik und Dynamik, Erhaltungssätze:
Schon bekannte Themen wie Energie, Radioaktivität und Kernenergie werden mit der Mechanik (Betrachtung grundlegender Bewegungstypen und wichtiger Erhaltungsgrößen) verknüpft.

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 dafür ist die Suche nach geeigneten Messgrößen und die Inanspruchnahme der Mathematik. Im Leistungskurs werden außerdem die Themen veränderlicher elektrischer und magnetischer Felder, Induktion und elektromagnetische Schwingungen behandelt.

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

Q2.1: Quantenphysik der Atomhülle, Struktur der Materie:
Wir widmen uns der Emission und Absorption von Strahlung und erfahren dadurch Grundlegendes über den Aufbau der Atomhülle und die dort herrschende Quantisierung physikalischer Größen. Die Beschäftigung mit der Struktur und dem Aufbau der Atomkerne führt uns in die Welt des Zoos der Elementarteilchen (Was ist das Higgs-Teilchen?) und in Richtung einer Antwort auf das faustische Flehen nach Erkenntnis über das, „was die Welt im Innersten zusammenhält“.

Q2.2: Hauptsätze der Thermodynamik und Wahlthemen:
Wir studieren die Zustandsänderungen idealer Gase und lernen die Hauptsätze der Thermodynamik kennen. Beides sind Voraussetzungen zum Verständnis von Verbrennungsmotoren, Kühlschränken oder Wärmepumpen. In diesem Halbjahr lassen sich – je nach Schwerpunktthema im Zentralabitur – ergänzende oder vertiefende Bausteine bearbeiten.

Hr. Frischholz (Fachbereichsleitung)