Inhalt Kurs 2013

Einführung

• Was ist Physik?

Experimentell-induktives Vorgehen am Beispiel einer Schwingung

• Experimentelle Untersuchung einer Schaukel
• Messunsicherheit und Fehlerrechnung
• Links zum Physik Nobelpreis 2011

• Ausflugsziele für Exkursionen

Theoretisch-deduktives Vorgehen am Beispiel der Energie

Wiederholung und Vertiefung des Wissens aus Klasse 8-11.

• Das Konzept der Energie
• Praktikum: "Wärme": Messung von Entropie- und Energiemengen bei Wasser
• Aufgaben zum Konzept der Energie
• Lösungen der Aufgaben zum Konzept der Energie

Mechanische Schwingungen

Kinder beim Schaukeln

Mind map zu Schwingungen. (freeplane-Datei)

• Grundbegriffe und Beispiele von Schwingungen

Hier werden anhand von wichtigen Beispielen die zentralen Begriffe einer Schwingung erläutert.

• Experimentelle Untersuchung einer Schaukel
• Energie und Impuls einer mechanischen Schwingung
• Energiezufuhr bei Schwingungen
• Lernzirkel: Schwingungen in Natur und Technik
• Untersuchung einer harmonischen Federschwingung
• Beschreibung einer harmonischen Schwingung mit der Zeigerdarstellung
• Die Bewegungsgesetze einer harmonischen Schwingung
• Beschreibung einer harmonischen Schwingung mit einer Differentialgleichung
• Praktikum: Untersuchung von Schwingungen mit der Differentialgleichung
  • Untersuchung von Schwingungen mit der Differentialgleichung
• Woran man eine harmonische Schwingung erkennt (Vier gleichwertige Kriterien)
• Überlagerung von harmonischen Schwingungen
• Gedämpfte Schwingungen

• Aufgaben zu Schwingungen (Lösungen)
• Links zu mechanischen Schwingungen
• Klausur Nr1 2st Nr2 st

Mechanische Wellen

Mind map zu Wellen. (freeplane-Datei)

• Grundbegriffe und Beispiele zu mechanischen Wellen
• Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle
• Energietransport einer Welle (Intensität)
• Zeigermodell und Wellengleichung
• Interferenz
• Das Huygenssche Prinzip
• Reflektion und Brechung
• Beugung an Öffnungen und Hindernissen
• Dopplereffekt
• Eigenschwingungen von ausgedehnten Gegenständen ("Stehende Wellen")
• Aufgaben zu Wellen
• Links zu Wellen

Grundlagen über Felder

Mind map zu Feldern. (freeplane-Datei)

• Lernzirkel: Schwere, Elektrische und Magnetische Wechselwirkung (Gravitation, Elektrostatik, Magnetostatik)
• Schwere, Elektrische und Magnetische Wechselwirkung (Gravitation, Elektrostatik, Magnetostatik)
• Fern- und Nahwirkungstheorie
• Feldenergie
• Felduntersuchung mit Probekörpern (Monopolen)
• Graphische Darstellung von Feldern
• Dipole im Feld
• Die Feldstärke
• Ladung als Quellenstärke und der Fluß eines Feldes
• Praktikum: Äquipotentialflächen messen
• Das Potential eines Feldes
• Das Wichtigste über Felder (Zusammenfassung)

• Aufgaben zu Grundlagen über Felder
• Lösungen der Aufgaben zu Grundlagen über Felder

Das elektrische Feld

• Das Oszilloskop
• Der Kondensator
• Praktikum: Einen Kondensator laden und entladen
• Die Energie des elektrischen Feldes
• Materie im elektrischen Feld
• Aufgaben zum elektrischen Feld
• Links zur Elektrizitätslehre

Magnetisches Feld

Mind map zum Magnetfeld. (freeplane-Datei) vergrößern Mind map zum Magnetfeld. (freeplane-Datei)

• Felderzeugung durch Magnetisierung (4st)
• Material im magnetischen Feld (4st)
• Felderzeugung durch elektrische Ströme
  • Praktikum: Magnetfelder durch elektrische Ströme
  • Die magnetische Feldstärke
  • Messung der magnetischen Ladung (4st)
• Kraftwirkung auf elektrische Ströme im Magnetfeld
  • Der Halleffekt
  • Ladungen im magnetischen Feld (Lorentzkraft)
• Aufgaben zum magnetischen Feld
  • Lösungen der Aufgaben zum magnetischen Feld
• Fragen zur Klausur über Kondensator und Magnetfeld
• Links zum Magnetfeld

Elektro-Magnetismus

• Das Induktionsgesetz und die magnetische Flussdichte
• Lernzirkel: Induktion
• Selbstinduktion
• Energieübertragung durch Induktion: Lenzsche Regel und Wirbelströme
• Die Energie des magnetischen Feldes
• Praktikum: Drahtlose Energieübertragung
• Die Maxwellschen Gleichungen
• Aufgaben zum Elektro-Magnetismus

• Links zum Elektro-Magnetismus

Elektromagnetische Schwingungen und Wellen

• Der elektrische Schwingkreis
• Mathematische Beschreibung von Schwingkreisen
• Energiezufuhr bei Schwingkreisen
• Der Tesla-Transformator

• Grundbegriffe und Beispiele zu elektromagnetischen Wellen
• Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen
• Erzeugung und Empfang von elektromagnetischen Wellen
• Versuche mit Mikrowellen
  • Absorption von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen)
  • Reflexion von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen)
  • Beugung und Interferenz von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen)
  • Brechung von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen)
  • Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle in Medien
• Polarisation einer elektromagnetischen Welle
• Versuche mit dem Mikrowellenherd

• Aufgaben zu elektromagnetischen Schwingungen und Wellen

Licht

Mind map zum Licht. (freeplane-Datei) vergrößern Mind map zum Licht. (freeplane-Datei)

• Geschichte des Lichts

Die Welleneigenschaften des Lichts

• Messung der Lichtgeschwindigkeit
• Doppelspaltversuch (Schatten eines Haares)
• Optische Gitter
• Der Einfachspaltversuch
• Interferenz an einer Seifenhaut (dünne Schicht)
• Berechnung von Intensitäten von Einfachspalt, Doppelspalt und Mehrfachspalt mit Zeigern
• Die Kohärenz von Licht
• Polarisation von Licht
• Brechung von Licht
• Das Auflösungsvermögen von optischen Geräten
• Das Michelson Interferometer

• Aufgaben zum Licht als Welle

• Links zum Thema Licht

Grundlagen der Quantentheorie

Licht als Teilchen

• Der Photoeffekt
• Umkehrung des Photoeffekts in einer Leuchtdiode (LED)
• Masse & Impuls von Photonen - Der Compton-Effekt

• Aufgaben zum Licht als Teilchen
  • Lösungen der Aufgaben zum Licht als Teilchen

Welleneigenschaften von Teilchen

• Materiewellen nach de Broglie

Quantentheorie nach Schrödinger (Wellenfunktion) und Feynman (Pfadintegrale)

• Der Doppelspaltversuch mit Wellen und Teilchen
• Ein-Teilchen-Experimente
• Zustandsfunktion, Superpositionsprinzip und Wahrscheinlichkeitsinterpretation beim Doppelspalt (Zeigermodell)
• Der Quantenradierer
• Reflektion von Lichtquanten an einem Spiegel
• Quantentheoretische Untersuchung der geradlinigen Lichtausbreitung
• Ein Vergleich von klassischer Physik mit Quantenphysik
• Philosophie Fragen und Interpretationen der Quantentheorie
• Der Knaller Test