0 Lehrplan ab 2024

Leistungskurs

Physik auf erhöhtem Anforderungsniveau wird mit 5 Stunden pro Woche unterrichtet und kann als 1.-3. schriftliches Prüfungsfach in der Abiturprüfung gewählt werden.

Im Kurs auf erhöhtem Anforderungsniveau wird systematisch, vertieft und reflektiert wissenschaftspropädeutisch gearbeitet. Im Unterschied zum grundlegenden Anforderungsniveau ist im Kurs auf erhöhtem Anforderungsnivau der Umfang des Fachwissen größer und die Sachzusammenhänge komplexer, es werden mehr Experimente selbstständig durchgeführt und die Theoriebildung ist intensiver.

Es wird mehr Wert auf die korrekte Verwendung der Fachsprache gelegt, die Mathematisierung physikalischer Sachverhalte erfolgt auf einem höheren Grad und die Aufgabenstellungen sind komplexer und offener.

Grundkurs

Physik auf grundlegendem Anforderungsniveau wird mit 3 Stunden pro Woche unterrichtet.

Das Fach Physik auf grundlegendem Anforderungsniveau kann als 4. schriftliches Prüfungsfach oder als 5. mündliches Prüfungsfach in der Abiturprüfung gewählt werden.

Im Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau erfolgt eine Grundbildung im Fach Physik.

E-Feld

• Ich kenne die Einheit der elektrischen Ladung.
• eA: Ich kann das coulombsche Gesetz beschreiben.
• Ich kann den Zusammenhang zwischen Ladung und der physikalischen Größe "elektrische Stromstärke" beschreiben.
• Ich kenne die Definition der physikalischen Größe "elektrische Spannung" als der pro Ladung übertragbaren Energie.
• Ich kann elektrische Felder durch ihre Kraftwirkungen auf geladene Probekörper beschreiben.
• Ich kann Feldlinienbilder für das homogene Feld, das Feld einer Punktladung und das eines Dipols skizzieren.
• Ich kenne die Einheit der elektrischen Ladung und kann die physikalische Größe "elektrische Feldstärke" erklären.
• Ich kann Experimente zur Bestimmung der elektrischen Feldstärke auf der Grundlage von Kraftmessungen beschreiben.
• Ich kann den Zusammenhang zwischen der Feldstärke in einem Plattenkondensator und der anliegenden Spannung beschreiben.
• Ich kann die elektrische Spannung auch als Potenzialdifferenz beschreiben.
• Ich kann die Funktionsweise eines faradayschen Käfigs als Resultat des Superpositionsprinzips beschreiben.
• Ich kann die Energiebilanz für einen freien geladenen Körper im elektrischen Feld eines Plattenkondensators angeben.
• Ich kann die Geschwindigkeit eines geladenen Körpers im homogenen elektrischen Feld eines Plattenkondensators mithilfe dieser Energiebilanz (gA: angeleitet) ermitteln.
• eA: Ich kann vorstrukturiert die Gleichung für die Bahnkurve im homogenen elektrischen Querfeld herleiten.
• Ich kann die Definition der Kapazität eines Kondensators nennen und diese mittels eines geeigneten Experiments bestimmen.
• Ich kann die Kapazität eines Plattenkondensators aus seinen geometrischen Abmessungen berechnen.
• eA: Ich kann qualitativ den Einfluss eines Dielektrikums auf die Kapazität eines Kondensators beschreiben.
• Ich kann die Gleichung für die Energie des elektrischen Feldes eines Plattenkondensators nennen.
• Ich kann Einsatzmöglichkeiten von Kondensatoren in technischen Systemen beschreiben.
• Ich kann den t-I-Zusammenhang und den t-U-Zusammenhang beim Aufladevorgang und beim Entladevorgang eines Kondensators mithilfe einer Exponentialfunktion beschreiben.
• eA: Ich kann den t-U-Zusammenhang beim Aufladevorgang und beim Entladevorgang eines Kondensators mithilfe einer Exponentialfunktion beschreiben.
• Ich kann qualitativ den Einfluss von R bzw. C auf den t-I-Zusammenhangs beschreiben.
• eA: Ich kann qualitativ den Einfluss von R bzw. C auf den t-U-Zusammenhangs beschreiben,
• Ich kann die Auswahl einer exponentiellen Regression auf der Grundlage der Messdaten begründen.
• Ich kann die bei der Entladung des Kondensators geflossene Ladung mithilfe von t-I-Diagrammen ermitteln.

B-Feld

• Ich kann magnetische Felder durch ihre Wirkung auf Kompassnadeln beschreiben und die Richtung von magnetischen Feldern mit Kompassnadeln ermitteln.
• Ich kann Magnetfeldlinienbilder für einen geraden Leiter und eine Spule skizzieren.
• eA: Ich kann die magnetische Flussdichte B (Feldstärke B) im Inneren einer schlanken Spule berechnen.
• Ich kann die Bewegung von freien Elektronen unter Einfluss der Lorentzkraft beschreiben.
• Ich kann die Richtung (Dreifingerregel) und den Betrag der Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im homogenen Magnetfeld ermitteln.
• Ich kann ein Experiment zur Bestimmung von \(B\) mithilfe einer Stromwaage erläutern.
• Ich kann die Definition der magnetischen Flussdichte \(B\) (Feldstärke \(B\)) in Analogie zur elektrischen Feldstärke \(E\) nennen und die Definition mithilfe geeigneter Messdaten begründen.
• Ich kann die Entstehung der Hallspannung erläutern. Ich kann die Gleichung für die Hallspannung in Abhängigkeit von der Driftgeschwindigkeit anhand einer geeigneten Skizze herleiten.
• Ich kann ein Experiment zur Messung von \(B\) mit einer Hallsonde beschreiben und durchführen.
• Ich kann qualitativ die Abhängigkeit von \(B\) von \(I\), \(n\), \(l\) und \(\mu_\text{r}\) beschreiben.
• Ich kann die Entstehung der Hallspannung erläutern und die Gleichung für die Hallspannung in Abhängigkeit von der Driftgeschwindigkeit anhand einer geeigneten Skizze herleiten.
• eA: Ich kann das physikalische Prinzip zur Bestimmung der spezifischen Ladung von Elektronen mithilfe des Fadenstrahlrohres beschreiben, dazu die Gleichung für die spezifische Ladung des Elektrons herleiten und die Elektronenmasse bestimmen.
• Ich kann die Bewegung von freien Elektronen unter Einfluss der Lorentzkraft, unter Einfluss der Kraft im homogenen elektrischen Querfeld und im Wien-Filter beschreiben.
• Ich kann meine Kenntnisse auf andere geladene Teilchen übertragen.
• Ich kann den prinzipiellen Verlauf der Bahnkurven begründen
• Ich kann die Erzeugung einer Induktionsspannung mithilfe des magnetischen Flusses beschreiben und einfache qualitative Experimente zur Erzeugung einer Induktionsspannung durchführen.
• Ich kann den Zusammenhang zwischen Induktionsspannung und einer linearen zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses nennen.
• Ich kann ein Beispiel für eine technische Anwendung der Induktion beschreiben.
• eA: Ich kann das Induktionsgesetz in differenzieller Form auf vorgegebene lineare und sinusförmige Verläufe von \(\Phi\) anwenden.
• eA: Ich kann den Verlauf von t-U-Diagrammen für lineare und sinusförmige Änderungen von \(\Phi\) begründen.
• eA: Ich kann geeignete Versuche bzw. Diagramme zur Überprüfung des Induktionsgesetzes auswerten und technische Bezüge hinsichtlich der Erzeugung von Wechselspannung darstellen.
• eA: Ich kann Spulen als Energiespeicher in Analogie zu Kondensatoren beschreiben.
• eA: Ich kann in diesem Zusammenhang die Vorgänge beim Ein- und Ausschalten von Spulen durch Selbstinduktion erläutern.
• eA: Ich kann die Gleichung für die Energie des magnetischen Feldes einer Spule nennen.
• eA: Ich kann die Induktivität als Bauteileigenschaft aus einer Energiebetrachtung definieren.
• Ich kann den Aufbau eines elektromagnetischen Schwingkreises beschreiben.

Schwingungen und Wellen

• Ich kann harmonische Schwingungen grafisch darstellen.
• Ich kann harmonische Schwingungen mithilfe von Auslenkung, Amplitude, Periodendauer und Frequenz beschreiben.
• Ich kann die Zeigerdarstellung oder Sinuskurven zur grafischen Beschreibung verwenden und habe Erfahrungen im Ablesen von Werten an einem registrierenden Messinstrument (Oszilloskop oder geeignetes digitales Werkzeug).
• eA: Ich kann die Schwingung eines Feder-Masse-Pendels mithilfe von Energieumwandlungen beschreiben und in diesem Zusammenhang die zugehörigen t-s- und t-v-Diagramme auch bei gedämpften Schwingungen im Spezialfall exponentiell abnehmender Amplitude deuten.
• Ich kann die Gleichung für die Periodendauer eines Feder-Masse-Pendels angeben die zugehörigen Abhängigkeiten experimentell bestätigen.
• eA: Ich kann geeignete Ausgleichskurven ermitteln und dieses Verfahren auf das Fadenpendel anwenden.
• eA: Ich kann ein lineares Kraftgesetz als Bedingung für die Entstehung einer mechanischen harmonischen Schwingung nennen.
• eA: Ich kann die Bedingung beschreiben, unter der bei einer erzwungenen Schwingung Resonanz auftritt und das Phänomen "Resonanz" anhand eines Experiments erläutern.
• Ich kann den Aufbau eines elektromagnetischen Schwingkreises beschreiben.
• Ich kann Amplitude, Periodendauer bzw. Frequenz aus vorgelegten Messdaten ermitteln.
• eA: Ich kann in Analogie zum Feder-Masse-Pendel die Energieumwandlungen in einem Schwingkreis qualitativ beschreiben.
• eA: Ich kann ein Experiment zur Erzeugung einer Resonanzkurve beschreiben.
• eA: Ich kann die Abhängigkeit der Frequenz der Eigenschwingung von der Kapazität experimentell anhand eines Resonanzversuchs ermitteln.
• eA: Ich kann die thomsonsche Schwingungsgleichung nennen.
• Ich kann die Ausbreitung harmonischer Wellen beschreiben und Zeigerketten oder Sinuskurven zur grafischen Darstellung verwenden.
• Ich kann harmonische Wellen mithilfe von Periodendauer, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge, Frequenz, Amplitude und Phase beschreiben.
• Ich kann longitudinale und transversale Wellen vergleichen.
• Ich kann den Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Frequenz angeben und die zugehörige Gleichung anwenden.
• eA: Ich kann diesen Zusammenhang mithilfe der Zeigerdarstellung oder der Sinusfunktion begründen.
• Ich kann Polarisierbarkeit als Unterscheidungsmerkmal zwischen transversalen und longitudinalen Wellen beschreiben.
• Ich kann die Polarisierbarkeit bei einem Experiment mit Licht überprüfen.
• eA: Ich kann experimentell die Winkelabhängigkeit der Intensität des durchgehenden Lichts bei einem Paar von Polarisatoren untersuchen
• eA: Ich kann in diesem Zusammenhang das Quadrat der Zeigerlänge bzw. das Quadrat der Amplitude der zugehörigen Sinuskurve als Intensität interpretieren.
• eA: Ich kann experimentell die Winkelabhängigkeit der Intensität des durchgehenden Lichts bei einem Paar von Polarisationsfiltern untersuchen und in diesem Zusammenhang das Quadrat der Zeigerlänge bzw. das Quadrat der Amplitude der zugehörigen Sinuskurve als Intensität interpretieren.
• Ich kann Interferenzphänomene beschreiben und deuten.
• Ich kann die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung zur Beschreibung und Deutung verwenden.
• Ich kann Interferenzphänomene für folgende „Zwei-Wege-Situationen“ beschreiben und deuten: stehende Welle.
• Ich kann die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung zur Beschreibung und Deutung verwenden.
• Ich kann ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge von Ultraschall bei durch Reflexion entstandenen stehenden Wellen beschreiben.
• Ich kann Interferenzphänomene für folgende „Zwei-Wege-Situationen“ beschreiben und deuten: Michelson-Interferometer.
• Ich kann die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung zur Beschreibung und Deutung verwenden und die technische Verwendung des Michelson-Interferometers zum Nachweis kleiner Längenänderungen erläutern.
• Ich kann ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge mit dem Michelson-Interferometer beschreiben.
• Ich kann Interferenzphänomene für folgende „Zwei-Wege-Situationen“ beschreiben und deuten: Doppelspalt.
• Ich kann die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung zur Beschreibung und Deutung verwenden.
• Ich kann die Gleichung für die Interferenz am Doppelspalt vorstrukturiert (gA) / selbstständig (eA) und begründet herleiten.
• Ich kann die Veränderung des Interferenzmusters beim Übergang vom Doppelspalt zum Gitter erläutern.
• Ich kann ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge von weißem und monochromatischem Licht mit einem Gitter beschreiben.
• gA: objektive Methode
• eA: objektive und subjektive Methode
• Ich kann die Funktion der zugehörigen optischen Bauteile beschreiben.
• Ich kann meine Kenntnisse zur Bestimmung des Spurabstandes bei einer CD/DVD anwenden.
• eA: Ich kann ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge von Röntgenstrahlung mit Bragg-Reflexion beschreiben.
• eA: Ich kann ein Verfahren zur Aufnahme eines Röntgenspektrums erläutern.
• eA: Ich kann die Bragg-Gleichung selbstständig und begründet herleiten.
• Ich kann den Frequenzbereich des sichtbaren Lichts in das Spektrum elektromagnetischer Wellen einordnen.

Quantenobjekte

• Ich kann den äußeren lichtelektrischen Effekt beschreiben.
• Ich kann das Experiment mit der Elektronenbeugungsröhre beschreiben
• Ich kann die Beobachtungen mithilfe optischer Analogieversuche an Transmissionsgittern deuten.
• Ich kann die Wellenlänge bei Quantenobjekten mit Ruhemasse mithilfe der de-Broglie-Gleichung ermitteln
• eA: Ich kann in diesem Zusammenhang die Definition des Impulses nennen.
• Ich kann durch Auswertung von Messwerten die Antiproportionalität zwischen Wellenlänge und Geschwindigkeit bestätigen.
• Ich kann ein Doppelspaltexperiment zur Interferenz von Quantenobjekten mit Ruhemasse beschreiben (z. B. kalte Neutronen, Fullerene).
• Ich kann die jeweiligen Interferenzmuster stochastisch deuten.
• eA: Ich kann zur Deutung der Interferenzmuster die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung verwenden.
• eA: Ich kann den Zusammenhang zwischen der Nachweiswahrscheinlichkeit für ein einzelnes Quantenobjekt und dem Quadrat der resultierenden Zeigerlänge bzw. der Amplitude der resultierenden Sinuskurve beschreiben.
• Ich kann die stochastische Deutung von Interferenzmustern auf Doppelspaltexperimente mit einzelnen Photonen und Elektronen übertragen.
• Ich kann die entstehenden Interferenzmuster bei geringer und hoher Intensität beschreiben.
• Ich kann den Begriff Komplementarität mithilfe der Beobachtungen an einem Doppelspaltexperiment erläutern.
• eA: Ich kann die Koinzidenzmethode zum Nachweis einzelner Photonen erläutern.
• Ich kann die experimentelle Bestimmung der planckschen Konstante \(h\) mit LEDs in ihrer Funktion als Energiewandler erläutern und das zugehörige Experiment mithilfe des Photonenmodells deuten.
• Ich kann durch Auswertung von Messwerten die Hypothese der Proportionalität zwischen Energie des Photons und der Frequenz überprüfen.
• Ich kann ein Experiment zur Bestimmung der Energie der Photoelektronen beim äußeren lichtelektrischen Effekt mit der Vakuum-Fotozelle beschreiben.
• Ich kann meine Kenntnisse über das Photonenmodell des Lichtes auf diese Situation anwenden und das zugehörige \(f\)-\(E\)-Diagramm deuten.
• Ich kann die Entstehung des Röntgenbremsspektrums als Energieübertragung von Elektronen auf Photonen erläutern und aus Röntgenbremsspektren einen Wert für die plancksche Konstante \(h\) ermitteln.
• eA: Ich kann den Aufbau eines Mach-Zehnder-Interferometers beschreiben.
• eA: Ich kann zur Deutung der Interferenzmuster die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung verwenden und den Zusammenhang zwischen der Nachweiswahrscheinlichkeit für ein einzelnes Quantenobjekt und dem Quadrat der resultierenden Zeigerlänge bzw. der Amplitude der resultierenden Sinuskurve beschreiben.
• eA: Ich kann die Begriffe Komplementarität und Nichtlokalität mithilfe der Beobachtungen am Mach-Zehnder-Interferometer mit einzelnen Quantenobjekten erläutern.
• eA: Ich kann ein Experiment mit dem Mach-Zehnder-Interferometer mit einzelnen Quantenobjekten unter den Gesichtspunkten Komplementarität und Nichtlokalität interpretieren.
• eA: Ich kann ein Experiment mit dem Mach-Zehnder-Interferometer analog zu einem delayed-choice-Experiment beschreiben.
• eA: Ich kann an diesem Beispiel die Begriffe Nichtlokalität und Kausalität erläutern.
• eA: Ich kann die Begriffe Zustand, Präparation und Superposition am Beispiel eines Experimentes mit polarisiertem Licht erläutern.
• eA: Ich kann eine Anwendung der Quantenphysik erläutern
• eA: Ich kann Unbestimmtheit in der Form: 'die Streuungen der Werte zweier komplementärer Größen können nicht beide beliebig klein sein' erläutern.
• eA: Ich kann das Konzept der Unbestimmtheit an einem Beispiel veranschaulichen.
• eA: Ich kann das Erlernte mit der Lehrbuch-Notierung der Unbestimmtheitsrelation für Ort und Impuls vergleichen.

Atomhülle

• Ich kann die Quantisierung der Gesamtenergie von Elektronen in der Atomhülle erläutern.
• Ich kann die Gleichung für die Gesamtenergie eines Elektrons in diesem Modell nennen.
• Ich kann die Energieniveaus von Wasserstoff und von wasserstoffähnlichen Atomen (eA) mit der Balmerformel berechnen.
• Ich kann die Quantisierung der Gesamtenergie von Elektronen in der Atomhülle erläutern
• Ich kann die Gleichung für die Gesamtenergie eines Elektrons in diesem Modell nennen.
• Ich kann dazu das Modell vom eindimensionalen Potenzialtopf mit unendlich hohen Wänden anwenden.
• eA: Ich kann die Gleichung für die Gesamtenergie eines Elektrons in diesem Modell herleiten.
• gA: Ich kann die Aussagekraft und die Grenzen dieses Modells beschreiben.
• eA: Ich kann die Aussagekraft und die Grenzen dieses Modells auch unter Berücksichtigung der Unbestimmtheitsrelation beschreiben.
• Ich kann die die Orbitale des Wasserstoffatoms bis n = 2 beschreiben.
• Ich kann einen Zusammenhang zwischen Orbitalen und Nachweiswahrscheinlichkeiten für Elektronen anschaulich herstellen.
• eA: Ich kann die „Orbitale“ bis n = 2 in einem dreidimensionalen Potenzialtopf beschreiben.
• eA: Ich kann die Gemeinsamkeiten zwischen den Orbitalen des Wasserstoffatoms und denen des dreidimensionalen Potenzialtopfs erläutern.
• eA: Ich kann das Pauliprinzip erläutern.
• eA: Ich kann die maximale Anzahl der Elektronen im dreidimensionalen Potenzialtopf bis n = 2 bestimmen.
• Ich kann quantenhafte Emission anhand von Experimenten zu Linienspektren bei Licht und Röntgenstrahlung (eA) erläutern.
• Ich kann diese Beobachtungen durch die Annahme diskreter Energieniveaus in der Atomhülle erklären.
• Ich kann Wellenlängen-Intensitäts-Spektren von Licht beschreiben.
• Ich kann den Zusammenhang zwischen Spektrallinien und Energieniveauschemata erklären.
• Ich kann vorgelegte Energieniveauschemata zur Berechnung der Wellenlänge von Spektrallinien benutzen und gemessenen Wellenlängen Energieübergänge zuordnen.
• Ich kann die Vorgänge der Fluoreszenz an einem einfachen Energieniveauschema beschreiben
• Ich kann die Bedeutung der Fluoreszenz in Leuchtstoffen an den Beispielen Leuchtstoffröhre und „weiße“ LED erläutern und bewerten.
• Ich kann einen Versuch zur Resonanzabsorption erläutern.
• Ich kann einen Franck-Hertz-Versuch beschreiben.
• Ich kann die Abnahme der Stromstärke und die Leuchterscheinungen in einer mit Neon gefüllten Franck-Hertz-Röhre als Folge von Anregungen von Atomen durch Elektronenstöße deuten.
• eA: Ich kann einen Zusammenhang zwischen den Leuchterscheinungen in einer mit Neon gefüllten Franck-Hertz-Röhre und der Franck-Hertz-Kennlinie darstellen.
• eA: Ich kann eine Anregungsenergie anhand einer Franck-Hertz-Kennlinie ermitteln.
• eA: Ich nenne Unterschiede zwischen einer Anregung mit Photonen und einer Anregung mit Elektronen.
• eA: Ich kann quantenhafte Emission anhand von Experimenten zu Linienspektren bei Röntgenstrahlung erläutern.

Atomkern

• Ich kann das grundlegende Funktionsprinzip eines Geiger-Müller-Zählrohrs als Messgerät für Zählraten erläutern.
• Ich kann das grundlegende Funktionsprinzip eines Halbleiterdetektors für die Energiemessung von Kernstrahlung erläutern.
• Ich kann das Zerfallsgesetz erläutern.
• Ich kann Zerfallsvorgänge grafisch darstellen.
• Ich kann Zerfallsvorgänge unter Verwendung der Eigenschaften einer Exponentialfunktion (eA: zur Basis e) auswerten.
• eA: Ich kann dieses Vorgehen auf andere Abklingvorgänge übertragen.
• eA: Ich kann Gültigkeitsgrenzen der mathematischen Beschreibung aufgrund der stochastischen Natur der Strahlung beurteilen.
• eA: Ich kann einen radioaktiven Zerfall mit dem Differenzenverfahren unter Einsatz einer Tabellenkalkulation oder eines Modellbildungssystems modellieren.
• eA: Ich kann dieses Verfahren auf einen Mutter-Tochter-Zerfall anwenden.
• Ich kann Zerfallsreihen anhand einer Nuklidkarte aufstellen.
• Ich kann aus einer Nuklidkarte die kennzeichnenden Größen eines Nuklids und die von ihm emittierte Strahlungsart ermitteln
• Ich kann grundlegende Eigenschaften von α-, β- und γ-Strahlung beschreiben.
• Ich kann ein \(\alpha\)-Spektrum auf der Basis der zugehörigen Zerfallsreihe interpretieren.
• Ich kann die in Energiespektren verwendete Darstellungsform (Energie-Häufigkeits-Diagramm) beschreiben.
• Ich kann eine Nuklidkarte anwenden.
• eA: Ich kann die Bedeutung der Bragg-Kurve in der Strahlentherapie erläutern.
• eA: Ich kann die Quantisierung der Gesamtenergie von Nukleonen im eindimensionalen Potenzialtopf beschreiben.
• eA: Ich kann die Größenordnung der Energie bei Kernprozessen mithilfe des Potenzialtopfmodells abschätzen.

Quelle: Kerncurriculum für das Gymnasium – gymnasiale Oberstufe, Niedersachsen 2022