Inhalt Kursstufe

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.

• 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
• Kraft und Impuls
• Kraft und Energie

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

• Das Zentralfeld

• 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

• 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

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

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
• Applets aus der Strömungsmechanik

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