Inhalt Kursstufe

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Inhaltsverzeichnis

Grundlegende Betrachtungen

Was ist Physik?

In diesem Kapitel wird die Physik selbst thematisiert. Es geht um:

  • Grenzen und Möglichkeiten
  • Erkenntnisgewinn
  • Vorgehensweise
    • induktiv
    • deduktiv
  • Abbildung der Realität mit Modellen
  • Einschränkungen der Modelle
  • Experimente und Fehler

Messunsicherheit und Fehlerrechnung

Übersicht der physikalischen Größen, Einheiten und Konstanten

Energie, Energieträger und Potential - Ein zentrales Modell

Wiederholung und Zusammenfassung des Wissens aus Klasse 8-11.

Energie

Energie- und Energieträgerströme

Aufgaben

Praktikum: Bestimmung von Energie- und Entropiekapazität von Wasser und Wasserdampf

Mechanik

Wiederholung in Stichworten von Klasse 8 bis 11

Kinematik

Beschreiben von Bewegungen in einem Koordinatensystem, das man gewählt hat

Dynamik

Die Kraft

  • Woran man Kräfte erkennt
  • Kraftmessung mit Federkraftmessern
  • Erdanziehungskraft
  • Kräfteaddition/Vektoraddition
  • Kräftegleichgewicht

Kraft und Impuls

  • Massenträgheit und Bewegungszustand
  • Zusammenhang zwischen Kraft und Impuls
  • Impulserhaltung / "actio gleich reactio"

Kraft und Energie

  • Energieübertragung mit Kräften
  • s-F-Diagramm / E=Fs
  • Lageenergie, Bewegungsenergie, Spannenergie
  • Energieerhaltung und Energiebilanzen

Grundlagen über Felder

Das Gravitationsfeld

Graphische Darstellung

  • Feldlinien unter Zugspannung
  • Feldflächen

Messung der Feldstärke

  • Konzept des Probekörpers
  • Stetige Verkleinerung des Probekörpers
  • Unabhängigkeit von der Größe des Probekörpers

Das Potential

  • Berechnung der Energie durch Wegintegrale
  • Veranschaulichung durch Potentialgebirge
  • Script Uni-Tübingen

Felderzeugende Masse und Feldstärke

Das Zentralfeld

Links

Wiederholung elektrischer Grundbegriffe

  • Energietransport
  • Ladung
  • Potential
  • Spannung
  • Stromstärke
  • Widerstand

Elektrisches Feld

Einführung in die Elektrostatik

  • Anziehung und Abstoßung
  • Graphische Darstellung von elektrischen Feldern
  • Grieskörnchenversuche
  • Feldlinien / Zugspannung
  • Feldflächen / Druckspannung
  • Influenz
  • Abschirmung (Faradayscher Käfig)

Messung der Feldstärke

  • Konzept des Probekörpers
  • Stetige Verkleinerung des Probekörpers
  • Unabhängigkeit von der Größe des Probekörpers

Das Potential des elektrischen Feldes

Felderzeugende Ladung und Feldstärke

Das Zentralfeld

Kondensatoren

  • Plattenkondensator
  • Kapazität eines Kondensators
  • Energie elektrischer Felder
  • Materie im elektrischen Feld

Milikanversuch

  • Quantisierung der Ladung

Geladene Teilchen in elektrischen Feldern

  • Oszilloskop

Magnetisches Feld

Ströme erzeugen Magnetfelder

Uni München, Elektromagnetismus

  • Magnetfeld um einen Leiter
  • Stromdurchflossenene Spule
  • Feldstärke

Geladene Teilchen in magnetischen Feldern

  • e/m-Bestimmung eines Elektrons
  • Fernsehröhre
  • Lorentzkraft (Kraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld)

Elektromotor

[1]

Halleffekt

  • Hallsonde

Geschwindigkeitsfilter für bewegte Teilchen

  • Wienfilter

Elektromagnetische Induktion

Das Induktionsgesetz

Energieerhaltung und Lenzsche Regel

Selbstinduktion

Induktivität einer Spule

Energie des magnetischen Feldes

Dynamo (Wechselstromgenerator)

Schwingungen

Grundbegriffe und Beispiele von Schwingungen

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

Experimentelle Untersuchung einer Schaukel

Kinder beim Schaukeln
  • Vereinfachung der Ausgangsituation
  • Fadenpendel
  • Schwingender Stab
  • Mathematische Beschreibung eines Pendels
  • Formulieren einer Gesetzmäßigkeit aus den Messwerten
  • Fehlerbetrachtung

Mathematische Beschreibung von Schwingungen

Erzwungene Schwingungen

Links


Überlagerung und Zerteilung von Schwingungen

Um Aussagen über die Überlagerung und Zerteilung von Schwingungen zu machen, haben wir zunächst einige Versuche durchgeführt. Dazu wurde ein Mikrofon an einen Oszillator angeschlossen, der die entsprechende graphische Darstellung der Schwingungen liefert. Beim Singen von Vokalen z.B.konnte man feststellen, dass jeder Vokal eine charakteristische Kurve hat. Je reiner der Ton ist, desto deutlicher lässt sich eine Sinuskurve erkennen.

Bei einem weiteren Versuch wurden zwei Stimmgabeln angeschlagen und es kam zu einer Überlagerung der beiden Kurven.Dabei konnte man folgende Beobachtung machen: wenn der Frequenzunterschied der Stimmgabeln gering ist, ist die Frequenz auf dem Monitor langsamer. Ist aber der Frequenzunterschied groß, so ist die angezeigte Frequenz schneller.

Mechanische Wellen

Grundbegriffe und Beispiele zu mechanischen Wellen

  • Wellenlänge
  • Ausbreitungsgeschwindigkeit
  • Amplitude
  • Energie

Dopplereffekt

Überlagerung (Interferenz) von Wellen

Stehende Wellen

Elektromagnetische Wellen

Radio: Sender-Empfänger

Hertzscher Dipol

Verknüpfung elektrischer und magnetischer Wechselfelder

Mikrowellen


Licht

Übersicht und Sammlung bisherigen Wissens

  • Wellen- kontra Teilchenmodell
  • Farben
  • Lichtgeschwindigkeit
  • geometrische Optik

Welleneigenschaften des Lichts

  • Hygensches Prinzip
  • Beugungs- und Interferenzerscheinungen

Teilcheneigenschaften des Lichts

  • Fotoeffekt

Erzeugung von Licht (Lampen)

  • Glühlampen (heiße Körper)
  • leuchtende Gase
  • LASER


Spezielle Relativitätstheorie

Quanten- und Atomphysik

Doppelspaltexperiment

Beschreibung von Teilchen mit Wellenfunktionen

  • Aufenthaltswahrscheinlichkeit
  • Superposition

Elektronenbeugung

Das Unschärfeprinzip

  • Heisenbergsche Unschärferelation

Atommodelle

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