Faszination Physik

 

Weshalb Physik so faszinierend ist ?

Bildquelle: mit freundlicher Genehmigung des CERN

Die Physik stellt die großen Fragen über das Universum, unsere Herkunft und unser Schicksal:

  • Where do we come from ?
  • What we are made of ?
  • Where we are going ?

und hat zahlreiche Naturgesetze entdeckt und viele erstaunliche Antworten gefunden, die so fundamental sind (im Sinne R.P. Feynmans: "Scientic knowledge is a body of statements of varying degree of certainty - some most unsure, some nearly sure, but none absolutely certain."), dass sie sogar in Stein gemeißelt sind:

 

Bildquelle: Herr R. Weiß

Keine Angst, die mathematische Formulierung des Standardmodells der Teilchenphysik ist so kompliziert, wie sie aussieht und wir werden ihr in Schule sicherlich nie begegnen. Für uns gilt: Nicht die Gleichung bzw. Formel ist zuerst da, sondern das physikalische Problem und sein Verständnis.

Kannst du dir vorstellen, dass Zeit, Raum und Materie, so wie wir sie kennen, einen Anfang haben und nicht bereits ewig existieren ?
Hinter der Big Bang Theory verbirgt sich nicht etwa nur eine amüsante Fernsehserie – in dem Big Bang, der vor rund 13,8 Milliarden Jahren stattfand, haben Raum, Zeit und Materie, unser gesamtes Universum also, ihren Ursprung.
Unsere Erde und unsere Sonne sind im Vergleich dazu 4,6 Milliarden Jahre alt, der Urknall liegt also gerade einmal 3 Erdenalter zurück.

Und hieran siehst Du auch schon, womit sich die Physik beschäftigt. Sie hat es sich zum Ziel gesetzt, die Grundgesetze des Universums und ihre Wirkungsweise zu beschreiben. Sie behandelt Kategorien wie Materie und Energie, Zeit und Raum und zwar von den allergrößten Weiten des Universums bis hin zu den allerkleinsten Dimensionen und Elementarteilen, aus denen alles aufgebaut ist.

Hättest du gedacht, dass es bei allen Phänomenen, die wir in der Natur jemals beobachtet haben, so viele Gemeinsamkeit gibt, dass sich alle Ereignisse auf nur vier fundamentale Kräfte zurückführen lassen ?

Zwei von denen kennst du sicherlich:

  • die Gravitation – das ist die Erdanziehung, die beispielsweise dafür sorgt, dass beim Sport der Ball auch wieder nach unten fällt.
  • die elektromagnetische Kraft, die dafür sorgt, dass dein Handy funktioniert.

Was sich hinter der schwachen und der starken Kraft  verbirgt, klären wir im Physikunterricht und dort werden wir auch eingestehen, dass es tatsächlich noch viele offene Fragen in der Physik gibt:

  • Weshalb besteht unser Universum fast nur aus Materie ?
    Wir sind nämlich überaus überzeugt davon, dass beim Urknall gleich viel Materie und Antimaterie entstanden ist – nur dann dürfte es uns eigentlich gar nicht geben ?!
  • Was verbirgt sich hinter der dunklen Materie und der sogenannten dunklen Energie ?
    … nur so viel … Darth Vader und die dunkle Seite der Macht sind es nicht !

Aber dies sind tatsächlich offene Fragen, auf die du vielleicht einmal eine Antwort finden wirst ?

 

Womit beschäftigen wir uns im Physikunterricht konkret ?

Die einfache Antwort:

  • zu fragen wie ein Forscher und
  • zu forschen wie ein Forscher.

Die etwas ausführlichere Antwort:

Wir werden erfahren, wie Forscher vorgehen und dabei Basiskonzepte und Methoden in schülernahen und sinnstiftenden Kontexten erleben:

  • Basiskonzepte – Kernideen der Physik:
    • Materie
    • Kräfte und Wechselwirkungen
    • Energie
    • Schwingungen und Wellen
  • Methoden (fachbezogen):
    • Fragen stellen und Versuche machen
    • Experimentieren und Messungen durchführen
    • Mathematik auf die Physik anwenden
    • Hypothesen aufstellen, Modelle entwickeln und Erklärungen ausarbeiten
    • Daten analysieren und interpretieren
    • Informationen sammeln, auswerten und kommunizieren
    • Mit Erkenntnissen jenseits der Alltagserfahrung umgehen
      (Quantenphysik & Relativität)
  • schülernahe und sinnstiftende  Kontexte:
    • Physik und Mensch: Spiel, Sport, Medizin
    • Physik und Technik
    • Physik und Umwelt, Wetter, Klima
    • Erde, Sonne und Energie
    • Erde und Universum

Und die ganz konkrete Antwort:

In Klasse …

… untersuchen wir …

5

… die Wirkung von Magneten und die Eigenschaften elektrischer Stromkreise.

6

… die Eigenschaften des Lichts und tauchen ein in das Phänomen Optik.

7

… den Energiebegriff und die Frage: „Wie verschwendet man etwas, das nicht weniger werden kann?“

8

… was sich hinter den Begriffen elektrische Stromstärke, Spannung, Widerstand und Leistung verbirgt. Aber auch wie man in der Mechanik Bewegungsvorgänge beschreiben kann und wodurch Bewegungen überhaupt ausgelöst werden – durch Kräfte nämlich.

9

… einige Energieformen, ihre Eigenschaften und Zusammenhänge.

10

… die kleinsten Bauteile der Materie und die Eigenschaften der radioaktiven Strahlung. Wir beschreiben das unterschiedliche Leitungsverhalten von Leitern und Nichtleitern, untersuchen die Eigenschaften von Halbleiterbauelementen und beschäftigen uns rund um die Energieübertragung in Kreisprozessen.

 

Die folgende Tabelle fasst die Themen und die Wochenstundenzahl zusammen.
In den Jahrgängen 5, 6, 7 und 9 wird Physik epochal, d.h. also für ein Halbjahr doppelstündig unterrichtet.

Jahrgangsstufe

Wochenstunden

Themen

5

1 (epochal)

Magnetismus, Stromkreise

6

1 (epochal)

phänomenorientierte Optik

7

1 (epochal)

Einführung des Energiebegriffs,

Einführung in die Elektrizitätslehre

8

2

Mechanik (Bewegungsvorgänge, Masse, Kraft)

Elektrizitätslehre (Elektronen- und Energiestrom, Stromstärke, Spannung, Leistung, Widerstand, Motor, Transformator)

9

1 (epochal)

Energieübertragung quantitativ

10

2

Atom- und Kernphysik,

Elektrik II (Halbleiter),

Energieübertragung in Kreisprozessen

 

In der Oberstufe steigen wir ein in die faszinierende Welt der Quanten und Atome.

In der Einführungsphase im Jahrgang 11 wird Physik doppelstündig unterrichtet. In den Jahrgängen 12 und 13 unterscheidet sich eine Vertiefung der folgenden Inhalte für Kurse auf grundlegendem Anforderungsniveau (gA) und Kurse auf erhöhtem Anforderungsniveau (eA):

Semester

Wochenstunden

Themenbereiche

11.1

2

Dynamik

11.2

2

Dynamik und ein Wahlfach

12.1

5 eA / 3 gA

Elektrizität

12.2

5 eA / 3 gA

Schwingungen und Wellen

13.1

5 eA / 3 gA

Quantenobjekte und Atomhülle

13.2

5 eA / 3 gA

Atomkern

 

Wissenschaft ist eine kreative Aktivität, die in vielerlei Hinsicht anderen kreativen Aktivitäten des menschlichen Geistes ähnelt.

Steig ein in eine faszinierende Welt.