Behandelte Themen

Die Vorlesung "Schulphysik II/IV" orientiert sich an den schulisch behandelten Themen der Mechanik und folgt in ihrer Struktur am LehrplanPLUS für die Realschule (Fächergruppe I) und für das Gymnasium. Einzelne Themen werden wiederholt aber aus unterschiedlicher didaktischer Perspektive behandelt (z. B. zweidimensionale Bewegungen).

Realschule: Physik 7 (I)
Ph7 Lernbereich 1: Mechanik - Teil I

• Länge, Längenmessung (Messbereich, Messgenauigkeit, Messfehler)
• Zeit, Zeitmessung
• (geradlinig) gleichförmige Bewegung, Geschwindigkeit

Gymnasium: Physik 8 – Phänomene experimentell untersuchen und modellieren
Ph8 3.1: Dynamik zweidimensionaler Bewegungen

• Betrag der Geschwindigkeit
• Geschwindigkeit bei zweidimensionalen Bewegungen, Geschwindigkeitspfeil zur Veranschaulichung
• Geschwindigkeitsänderung bei zweidimensionalen Bewegungen als Folge einer Krafteinwirkung, Pfeil der Geschwindigkeitsänderung
• zweites Newton’sches Gesetz in der Form F ⋅ Δt = m ⋅ Δv, Definition der physikalischen Größe Kraft, Masse als Maß für die Trägheit eines Körpers, Prinzip der dynamischen Kraftmessung
• Beschleunigung, Kraft als Produkt von Masse und Beschleunigung im Spezialfall der eindimensionalen Bewegung, Schülerexperiment: Bestimmung der Beschleunigung eines Körpers

Gymnasium: Physik 8 – Phänomene experimentell untersuchen und modellieren
Ph8 4.2: Vertiefung prozessbezogener Kompetenzen anhand ausgewählter Inhalte - Teil I

• Messung von Geschwindigkeiten und Beschleunigungen in Alltagssituationen und im Sport, auch mithilfe geeigneter Sensoren, theoretische Betrachtungen zu den gemessenen Größen

Realschule: Physik 7 (I)
Ph7 Lernbereich 1: Mechanik - Teil II

• Kraft, Kraftwirkungen: statisch und dynamisch (propädeutisch: beschleunigte Bewegungen)
• Einheit der Kraft, Kraftmessgeräte
• Wechselwirkungsprinzip
• Gravitation, Gewichtskraft
• statische Kraftmessung mittels Kräftegleichgewicht
• Gesetz von Hooke
• Kräfte als Ursache einer Verformung, Schülerexperiment: Dehnung-Kraft-Diagramme und Hooke’scher Bereich
• Masse, Ortsfaktor

Gymnasium: Physik 8 – Phänomene experimentell untersuchen und modellieren
Ph8 4.2: Vertiefung prozessbezogener Kompetenzen anhand ausgewählter Inhalte - Teil II

• Untersuchung zweidimensionaler Bewegungen und Ermittlung wirkender Kräfte in Beispielen aus dem Sport durch Videoanalyse

Gymnasium: Physik 8 – Phänomene experimentell untersuchen und modellieren
Ph8 3.2: Kräfte und ihre Wirkungen

• Kräftegleichgewicht, Trägheitssatz
• Kräftezerlegung an der schiefen Ebene

Realschule: Physik 7 (I)
Ph7 Lernbereich 1: Mechanik - Teil III

• Teilchenmodell
• Reibung (qualitativ)
• Volumen, Dichte

Realschule: Physik 8 (I)
Ph8 Lernbereich 1: Mechanik und Energie

• unterschiedliche Kraftwandler: schiefe Ebene und entweder Flaschenzug oder Hebel
• Arbeit als abgeleitete Größe
• Leistung als abgeleitete Größe
• Arbeit als Übertragungsgröße, Energie als Speichergröße
• Überblick über verschiedene Energieformen: potenzielle Energie, kinetische Energie, Spannenergie
• Energieumwandlungen, Prinzip der Energieerhaltung
• Wirkungsgrad
• propädeutisch: Energiewertigkeit und Energieentwertung

Realschule: Physik 8 (I)
Ph8 4.2: Akustik

• Entstehung von Schall
• Anwendungen (z. B. Ultraschallbildgebung, Sonar, Kommunikation von Meeressäugern, Doppler-Effekt)
• Frequenz und Amplitude
• Modellvorstellung für die Ausbreitung des Schalls, Sender-Empfänger-Modell, Schallgeschwindigkeiten
• Empfang von Schall, Hörbereich bei Menschen und Tieren

Realschule: Physik 9 (I)
Ph9 Lernbereich 1: Mechanik von Flüssigkeiten und Gasen

• Druck in eingeschlossenen Flüssigkeiten und Gasen, Druckmessung, hydraulischer Kraftwandler
• Gesetz von Boyle-Mariotte
• Schweredruck in Flüssigkeiten (mit freier Oberfläche)
• Luftdruck und dessen Anwendungen im Alltag
• Auftrieb in Flüssigkeiten und Gasen, Prinzip des Archimedes
• Druck von Flüssigkeiten und Gasen: Blutdruck, Tauchen

10, 11 Realschule: Physik 10 (I)
Ph10 Lernbereich 1: Mechanik

• Zeit-Weg-Diagramme
• Durchschnittsgeschwindigkeit, Momentangeschwindigkeit
• gleichmäßig beschleunigte Bewegung
• Bewegungen unter dem Einfluss der Gewichtskraft, freier Fall als Beispiel einer eindimensionalen Bewegung, Fallbeschleunigung, Zusammenhang zwischen Masse und Gewichtskraft
• Bewegungen unter dem Einfluss mehrerer Kräfte, Kräfteaddition, Hinweis auf Reibungskräfte einschließlich des Luftwiderstands
• Grundgleichung der Mechanik
• kinetische Energie (quantitativ), Energieerhaltung
• elastischer, teilelastischer, inelastischer Stoß
• Impuls und Impulserhaltung

Gymnasium: Physik 10 – Physikalische Erkenntnisse und Arbeitsweisen für technische Entwicklungen nutzen
Ph10 Lernbereich 2: Impulserhaltung in der Mechanik

• Impuls als Erhaltungsgröße im zweidimensionalen Fall
• Anwendung von Impuls- und Energieerhaltungssatz im eindimensionalen Fall
• Wechselwirkungsgesetz

Gymnasium: Physik 10 – Physikalische Erkenntnisse und Arbeitsweisen für technische Entwicklungen nutzen
Ph10 Lernbereich 3: Bewegungen und ihre Modellierung in der Physik

• Darstellung von Bewegungen in Zeit-Ort- und Zeit-Geschwindigkeit-Diagrammen
• Kinematik eindimensionaler Bewegungen: Bewegungsfunktionen bei konstanter Geschwindigkeit und konstanter Beschleunigung, freier Fall
• Schülerexperiment: Untersuchung und komponentenweise Beschreibung des waagrechten Wurfs
• Beschreibung des waagrechten Wurfs in der Koordinatenschreibweise
• quantitative Beschreibung mechanischer Vorgänge mithilfe zentraler physikalischer Konzepte wie den Bewegungsfunktionen der Newton’schen Mechanik oder den Erhaltungssätzen