Inhalt Kursstufe

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

Energie, Energieträger und Potential - Ein zentrales Modell

Wiederholung und Zusammenfassung des Wissens aus Klasse 8-11.

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

• Kraftübertragung
• Fern- und Nahwirkungstheorie
• Massen und Gravitationsfeld Wikipedia: Gravitation
• elektrische Ladung und elektrisches Feld
• magnetische Pole und magnetisches Feld
• Wikipedia: magnetische Monopole
• Stromfluss und Magnetfeld ???

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

• Newtonsches Gravitationsgesetz
• Cavendish-Experiment (Gravitations-Drehwaage)
• Gravitationskonstante

Links

• Wikipedia: Kategorie: Gravitation

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

• Script Uni Tübingen: Vergleich zwischem elektrischem und mechanischen Potential

Felderzeugende Ladung und Feldstärke

• Flächenladungsdichte
• Das Coulombsche Gesetz Wikipedia: Coulombsches Gesetz

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

Schwingungen

Experimentelle Untersuchung einer Schaukel

Kinder beim Schaukeln

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

Grundbegriffe und Beispiele von Schwingungen

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

Links

• Leifi Uni München: Die harmonische Schwingung
• Applet zur Zeigerdarstellung
• Applet zu Faden- und Federpendel
• Wikipedia:harmonische Schwingung

Mechanische Wellen

Grundbegriffe und Beispiele zu mechanischen Wellen

• Wellenlänge
• Ausbreitungsgeschwindigkeit
• Amplitude
• Energie

• dynamische Arbeitsblätter zur Erarbeitung der Grundbegriffe der Wellenlehre

Dopplereffekt

• Dopplereffekt anhören
• Dopplereffekt erklärt
• Dopplereffekt, Machkegel und Überschall

Überlagerung (Interferenz) von Wellen

• wikipedia: Interferenz
• Einfache Überlagerung
• Videos von Wassertropfen und Wasserwellen
• Applet mit Interferenz zweier Kreis- oder Kugelwellen
• Applet, das eine Wellenwanne simuliert. Beeindruckend!
• Zwei Quellen Interferenz
• Phasenzeiger: Interferenz zweier Wellen

Stehende Wellen

• Orgelpfeifen, Blasinstrumente
• Applet mit Erklärung durch Überlagerung mit der reflektierten Welle
• Applet mit stehenden Längswellen in Musikinstrumenten

Elektromagnetische Wellen

Hertzscher Dipol

• Animation der elektrischen und magnetischen Feldstärken

Mikrowellen

• Experimente mit der Haushaltsmikrowelle
• Noch mehr Experimente...

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

Quanten- und Atomphysik

Doppelspaltexperiment

• Das Photon am Doppelspalt; Teilchen oder Welle?

Beschreibung von Teilchen mit Wellenfunktionen

• Aufenthaltswahrscheinlichkeit
• Superposition

Das Unschärfeprinzip

• Heisenbergsche Unschärferelation

Atommodelle

• Energiesprünge
• Elektronium/Orbitale
• 3D-Animation eines Atommodells
• Der Quantensprung
• Programme zur Simulation des Wasserstoffatoms herunterladen