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Die folgende Auflistung fasst die Inhalte zusammen, die der Lehrplan für das achtjährige Gymnasium vorschreibt. Den ausführlichen Lehrplan sowie den noch gültigen Lehrplan für das neunjährige Gymnasium finden Sie auf der Homepage des ISB.
Jahrgangsstufe 8: Energieerhaltung – ein fundamentales Naturprinzip
(2 Schulaufgaben)
Mit der Energieerhaltung lernen die Jugendlichen eines der wichtigsten physikalischen Grundprinzipien kennen, das sich auf sämtliche Teilbereiche der Physik erstreckt und alle Naturwissenschaften miteinander verbindet. Durch intensive Beschäftigung mit dem Teilchenmodell der Materie können sie viele Phänomene aus der Wärmelehre erklären und qualitative Vorhersagen machen.
In der Jahrgangsstufe 8 erwerben die Schüler folgendes Grundwissen:
- Sie kennen das Erhaltungsprinzip als Grundidee des Energiekonzepts und können damit einfache Probleme auch quantitativ lösen.
- Sie wissen, dass es verschiedene, ineinander umwandelbare Energiearten gibt und dass Arbeit und Wärme Formen übertragener Energie sind.
- Sie können den Aufbau der Materie und die Änderung von Aggregatzuständen im Teilchenmodell erklären.
- Sie wissen, dass die Temperatur ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Materiebausteine ist und dass Temperatur- und Aggregatzustandsänderungen mit Änderungen der inneren Energie verbunden sind.
- Sie können natürliche Phänomene und technische Abläufe, die zum Themenbereich Wärmelehre gehören, selbständig untersuchen und zugehörige Erklärungen finden.
- Sie können die Größen Spannung, Stromstärke, Widerstand und elektrische Energie auf einfache Beispiele aus der Technik anwenden.
- Sie haben einen Überblick über Energieversorgungssysteme und deren Auswirkung auf die Umwelt.
Jahrgangsstufe 9: Physik als Grundlage moderner Technik
(2 Schulaufgaben)
Die Schüler beschäftigen sich eingehend mit der Elektrik und begreifen in diesem Zusammenhang, welche bedeutende Rolle die Physik in der modernen Technik spielt. In der Atomphysik erhalten die Jugendlichen einen ersten Einblick in den Aufbau der Materie, die Radioaktivität und die Möglichkeiten der Energiegewinnung durch Kernspaltung bzw. -fusion.
In der Jahrgangsstufe 9 erwerben die Schüler folgendes Grundwissen:
- Sie verstehen technische Anwendungen, die auf der Lorentzkraft bzw. auf der Induktion basieren.
- Sie kennen Modellvorstellungen vom Aufbau der Materie und können sie zur Erklärung von Naturphänomenen heranziehen.
- Sie können das Prinzip der Energieerhaltung in der Atom- und Kernphysik anwenden.
- Sie kennen die Strahlenarten radioaktiver Stoffe, eine Nachweismethode und ihre jeweilige Wirkung auf Lebewesen.
- Sie kennen die Grundlagen der Kern- bzw. Energietechnologie und können sich bei der Diskussion darüber ihrem Alter entsprechend kompetent beteiligen.
- Sie können Bewegungsabläufe (auch aus dem eigenen Erfahrungsbereich) anhand von Bewegungsdiagrammen analysieren und in einfachen Fällen durch mathematische Funktionen beschreiben.
- Sie haben ein vertieftes Verständnis für den Zusammenhang von Kraft, Masse und Beschleunigung.
Jahrgangsstufe 10: Physikalische Weltbilder
(2 Schulaufgaben)
Die Schüler erfahren, wie sich das Bild von der Natur aus den Vorstellungen in der Antike über das auf wenigen Prinzipien aufbauende System Newtons bis hin zur Quantenphysik entwickelt hat. Hierbei erkennen sie, dass zunehmend verfeinerte Untersuchungsmethoden zu Ergebnissen führen können, die mit den jeweils geltenden Vorstellungen und Theorien nicht in Einklang zu bringen sind und deshalb die Entwicklung neuer umfassenderer Modellvorstellungen erzwingen.
In der Jahrgangsstufe 10 erwerben die Schüler folgendes Grundwissen:
- Sie kennen wichtige Entwicklungsstufen des astronomischen Weltbilds.
- Sie können für verschiedene Bewegungsvorgänge die wirkenden Kräfte angeben, um damit die zugehörige Bewegungsgleichung aufzustellen und numerisch zu lösen.
- Sie kennen mathematische Beschreibungen für idealisierte Bewegungen und können sie auf Beispiele aus ihrer Erfahrungswelt übertragen.
- Sie kennen grundlegende Begriffe und Phänomene im Zusammenhang mit Wellen.
- Sie kennen grundlegende Aussagen der Quantenphysik und deren Auswirkungen auf das physikalische Weltbild.
- Sie kennen Denk- und Arbeitsweisen der klassischen und modernen Physik und sind sich des Modellcharakters physikalischer Aussagen und derer Grenzen bewusst.
- Sie können ein physikalisches Thema unter Berücksichtigung wissenschaftlicher Arbeitsmethoden (Experimentieren, Umgang mit Informationen, Präsentieren) selbständig behandeln.
Gahrgangsstufe 11
(1 Klausur pro Halbjahr)
Elektromagnetische Felder und Relativitätstheorie (regulärer Lehrplan)
Elektromagnetismus und ein Einblick in die spezielle Relativitätstheorie sind die zentralen Themen der Jahrgangsstufe 11. Aufbauend auf qualitativen Vorstellungen entwickeln die Schüler ein tragfähiges Feldkonzept, das auf wenigen Grundaussagen basiert und mithilfe dessen sich viele scheinbar unterschiedliche statische und dynamische Phänomene erklären lassen, da sie auf gleichen Prinzipien beruhen. Im Rahmen der speziellen Relativitätstheorie lernen die Schüler einige erstaunliche Effekte kennen, die bei Bewegungen sehr hoher Geschwindigkeit auftreten. Dabei erkennen sie, dass die Ideen Einsteins das heutige Verständnis von Raum und Zeit entscheidend geprägt haben.
Biophysik (Lehrplanalternative)
Schüler, die die Lehrplanalternative Biophysik wählen, lernen die Grundlagen eines modernen und faszinierenden Zweigs der Physik kennen, der zunehmend an Bedeutung gewinnt und mittlerweile eine Schlüsselposition in der interdisziplinären Forschung innehat. Vor diesem Hintergrund begreifen die Schüler, dass mithilfe physikalischer Modelle und Arbeitsmethoden weitreichende Aussagen über die Funktionsweise biologischer Systeme getroffen werden können. Bei Wahl der Lehrplanalternative Biophysik werden die notwendigen Voraussetzungen zur Fortsetzung des Physikkurses in der Jahrgangsstufe 12 geschaffen, ggf. auch im Rahmen der Lehrplanalternative Astrophysik.
Jahrgangsstufe 12
(1 Klausur pro Halbjahr)
Aufbau der Materie (regulärer Lehrplan)
Der Themenbereich "Struktur der Materie" steht im Mittelpunkt, wobei die ersten Begegnungen mit der Quantenphysik in Jahrgangsstufe 10 aufgegriffen, ausgebaut und untermauert werden. Damit ist es möglich, Atome und Atomkerne aus quantenphysikalischer Sicht zu betrachten, wodurch die Schüler einen Überblick über den aktuellen Stand der Vorstellung vom Aufbau der Materie erhalten.
Astrophysik (Lehrplanalternative)
Bei Wahl der Lehrplanalternative Astrophysik lernen die Schüler, dass hier verschiedene Teilgebiete der Physik zusammenwirken und insbesondere Erkenntnisse aus der Atom- und Kernphysik sowie der Relativitätstheorie große Fortschritte ermöglicht haben. Sie bietet Einblicke in die Gesetze der Planetenbewegung, den Aufbau der Sonne und die bemerkenswerten Eigenschaften weit entfernter Sterne und Galaxien.