Physik
Leitgedanken zum Kompetenzerwerb
Prozessbezogene Kompetenzen zurücksetzen
  • 2.1 Erkenntnisgewinnung
    • 2.1 Erkenntnisgewinnung
    • Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben
    • Hypothesen zu physikalischen Fragestellungen aufstellen
    • Experimente zur Überprüfung von Hypothesen planen (unter anderem vermutete Einflussgrößen getrennt variieren)
    • Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls Messwerte erfassen
    • Messwerte auch digital erfassen und auswerten (unter anderem Messwerterfassungssystem, Tabellenkalkulation)
    • mathematische Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen herstellen und überprüfen
    • aus proportionalen Zusammenhängen Gleichungen entwickeln
    • mathematische Umformungen zur Berechnung physikalischer Größen durchführen
    • zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung)
    • Analogien beschreiben und zur Lösung von Problemstellungen nutzen
    • mithilfe von Modellen Phänomene erklären und Hypothesen formulieren
    • Sachtexte mit physikalischem Bezug sinnentnehmend lesen
    • ihr physikalisches Wissen anwenden, um Problem- und Aufgabenstellungen zielgerichtet zu lösen
    • an außerschulischen Lernorten Erkenntnisse gewinnen beziehungsweise ihr Wissen anwenden
  • 2.2 Kommunikation
    • 2.2 Kommunikation
    • zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden
    • funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen verbal beschreiben (zum Beispiel „je-desto“-Aussagen) und physikalische Formeln erläutern (zum Beispiel Ursache-Wirkungs-Aussagen, unbekannte Formeln)
    • sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen austauschen (unter anderem Unterscheidung von Größe und Einheit, Nutzung von Präfixen und Normdarstellung)
    • physikalische Vorgänge und technische Geräte beschreiben (zum Beispiel zeitliche Abläufe, kausale Zusammenhänge)
    • physikalische Experimente, Ergebnisse und Erkenntnisse – auch mithilfe digitaler Medien – dokumentieren (zum Beispiel Skizzen, Beschreibungen, Tabellen, Diagramme und Formeln)
    • Sachinformationen und Messdaten aus einer Darstellungsform entnehmen und in andere Darstellungsformen überführen (zum Beispiel Tabelle, Diagramm, Text, Formel)
    • in unterschiedlichen Quellen recherchieren, Erkenntnisse sinnvoll strukturieren, sachbezogen und adressatengerecht aufbereiten sowie unter Nutzung geeigneter Medien präsentieren
  • 2.3 Bewertung
    • 2.3 Bewertung
    • bei Experimenten relevante von nicht relevanten Einflussgrößen unterscheiden
    • Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit, Ausgleichsgerade, mehrfache Messung und Mittelwertbildung)
    • Hypothesen anhand der Ergebnisse von Experimenten beurteilen
    • Grenzen physikalischer Modelle an Beispielen erläutern
    • Informationen aus verschiedenen Quellen auf Relevanz prüfen
    • Darstellungen in den Medien anhand ihrer physikalischen Erkenntnisse kritisch betrachten (zum Beispiel Filme, Zeitungsartikel, pseudowissenschaftliche Aussagen)
    • Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten und im Alltag mithilfe ihres physikalischen Wissens bewerten
    • Chancen und Risiken von Technologien mithilfe ihres physikalischen Wissens bewerten
    • Technologien auch unter sozialen, ökologischen und ökonomischen Aspekten diskutieren
    • im Bereich der nachhaltigen Entwicklung persönliche, lokale und globale Maßnahmen unterscheiden und mithilfe ihres physikalischen Wissens bewerten
    • historische Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse beschreiben
    • Geschlechterstereotype bezüglich Interessen und Berufswahl im naturwissenschaftlich-technischen Bereich diskutieren

Operatoren

Anhänge zu Fachplänen

3.4.6 Quan­ten­phy­sik

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­ken­nen, dass jeg­li­che klas­si­sche Mo­dell­vor­stel­lun­gen zur voll­stän­di­gen und wi­der­spruchs­frei­en Be­schrei­bung des Ver­hal­tens von Quan­ten­ob­jek­ten ver­sa­gen. Ins­be­son­de­re er­ken­nen sie, dass quan­ten­phy­si­ka­li­sche Er­fah­run­gen und Ex­pe­ri­men­te ver­trau­te Kon­zep­te und Be­grif­fe (De­ter­mi­nis­mus, Kau­sa­li­tät, Bahn­be­griff) in Fra­ge stel­len. Sie be­schrei­ben das Ver­hal­ten von Quan­ten­ob­jek­ten mit­hil­fe von Wahr­schein­lich­keits­aus­sa­gen.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen
(1)

Ge­mein­sam­kei­ten und Un­ter­schie­de des Ver­hal­tens von klas­si­schen Wel­len, klas­si­schen Teil­chen und Quan­ten­ob­jek­ten am Dop­pel­spalt be­schrei­ben

(2)

er­läu­tern, wie für Quan­ten­ob­jek­te der De­ter­mi­nis­mus der klas­si­schen Phy­sik durch Wahr­schein­lich­keits­aus­sa­gen er­setzt wird

(3)

Ex­pe­ri­men­te zur In­ter­fe­renz ein­zel­ner Quan­ten­ob­jek­te an­hand von Wahr­schein­lich­keits­aus­sa­gen be­schrei­ben und den Aus­gang der Ex­pe­ri­men­te er­klä­ren

(4)

be­schrei­ben, dass Quan­ten­ob­jek­te zwar stets Wel­len- und Teil­chen­ei­gen­schaf­ten auf­wei­sen, sich die­se aber nicht un­ab­hän­gig von­ein­an­der be­ob­ach­ten las­sen. Sie kön­nen dies an­hand der In­ter­fe­renz­fä­hig­keit und der Wel­cher-We­g-In­for­ma­ti­on bei ein­zel­nen Quan­ten­ob­jek­ten er­läu­tern (zum Bei­spiel Dop­pel­spalt, Mach-Zehn­der-In­ter­fe­ro­me­ter)

(5)

den lichtelektrischen Effekt beschreiben und anhand der Einstein'schen Lichtquantenhypothese erklären (Hallwachs-Effekt, Einstein'sche Gleichung \(E_{\mathrm{\scriptscriptstyle kin,max}}= h\cdot f - E_{\mathrm{\scriptscriptstyle A}}\), Planck'sche Konstante h)

(6)

erläutern, wie sich Quantenobjekte anhand ihrer Energie und anhand ihres Impulses beschreiben lassen (\(E_{\mathrm{\scriptscriptstyle Quant}}= h\cdot f\), \(p=\frac{\displaystyle h}{\displaystyle \lambda}\), de Broglie-Wellenlänge von Materiewellen)


Umsetzungshilfen
Hinweis
Die Beispielcurricula, Synopsen und Kompetenzraster sind bei den inhaltsbezogenen Kompetenzen des jeweiligen Faches zu finden.