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Klasse 10 Physik 10: Von den Kräften des Kosmos bis zur Welt der Atome
Dieser Kurs vertieft das Verständnis für komplexe physikalische Systeme und bereitet auf die Anforderungen der Oberstufe vor. Im Fokus stehen die Verknüpfung von Mechanik und Energie, die Erforschung elektromagnetischer Felder sowie ein erster Einblick in die Quanten- und Kernphysik.
01Dynamik und Erhaltungssätze
Untersuchung der Newtonschen Gesetze im Kontext von Impuls und Energieerhaltung bei Kollisionen und Bewegungsabläufen.
Die Schülerinnen und Schüler definieren Impuls und Kraftstoß und analysieren deren Zusammenhang anhand von Beispielen.
Die Schülerinnen und Schüler wenden den Impulserhaltungssatz auf eindimensionale Stoßprozesse an und lösen entsprechende Aufgaben.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen elastische Stoßprozesse und analysieren die Erhaltung der kinetischen Energie.
Die Schülerinnen und Schüler differenzieren inelastische Stoßprozesse und diskutieren die Umwandlung von kinetischer Energie in andere Energieformen.
Die Schülerinnen und Schüler vertiefen die Konzepte von Arbeit und kinetischer Energie und deren Zusammenhang.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen potenzielle Energieformen und den Begriff der Leistung in verschiedenen Kontexten.
Die Schülerinnen und Schüler wenden den Energieerhaltungssatz auf komplexe mechanische Systeme an und berücksichtigen Energieverluste.
Die Schülerinnen und Schüler erweitern die Impuls- und Energieerhaltung auf zweidimensionale Stoßprozesse mit Vektoranalyse.
02Kreisbewegungen und Gravitation
Analyse von Bewegungen auf Kreisbahnen und die Anwendung des Gravitationsgesetzes auf planetare Systeme.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Kräfte, die Körper auf einer Kreisbahn halten, am Beispiel von Karussells und Kurvenfahrten.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen die universelle Massenanziehung und deren Bedeutung für die Astronomie.
Die Schülerinnen und Schüler analysieren die empirischen Gesetze von Kepler und deren Herleitung aus dem Newtonschen Gravitationsgesetz.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Bedingungen für geostationäre Umlaufbahnen und die Problematik von Weltraumschrott.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in die Konzepte von Schwarzen Löchern und Gravitationswellen als Konsequenzen der Allgemeinen Relativitätstheorie.
03Elektromagnetismus und Induktion
Erforschung der engen Kopplung von Elektrizität und Magnetismus sowie deren technische Nutzung in Generatoren.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Kraftwirkung auf bewegte Ladungen in magnetischen Feldern.
Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Erzeugung elektrischer Spannungen durch zeitlich veränderliche Magnetfelder.
Die Schülerinnen und Schüler lernen die Funktionsweise und Anwendung von Transformatoren zur Spannungsanpassung in Stromnetzen kennen.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen detailliert den Aufbau und die Funktionsweise von Gleich- und Wechselstrommotoren sowie Generatoren.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine qualitative Einführung in die Maxwell-Gleichungen als Grundlage der Elektrodynamik und elektromagnetischer Wellen.
Die Schülerinnen und Schüler erkunden moderne Anwendungen des Elektromagnetismus, wie z.B. Magnetschwebebahnen, MRT und Induktionskochfelder.
04Thermodynamik und Energie
Betrachtung von Wärme als Energieform und die Gesetze der Energieumwandlung in thermischen Maschinen.
Die Schülerinnen und Schüler verknüpfen innere Energie, Wärme und Arbeit in abgeschlossenen und offenen Systemen.
Die Schülerinnen und Schüler analysieren Kreisprozesse am Beispiel des Otto- oder Dieselmotors.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und das Konzept der Entropie als Maß für Unordnung.
Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Funktionsweise von Kältemaschinen und Wärmepumpen unter Anwendung der thermodynamischen Hauptsätze.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen Überblick über erneuerbare Energien und deren physikalische Grundlagen sowie Effizienzbetrachtungen.
05Wellen und Quantenphänomene
Übergang von der klassischen Wellenoptik zu den Grundlagen der Quantenphysik.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen den Wellencharakter des Lichts durch Experimente am Doppelspalt und Gitter.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in das Teilchenmodell des Lichts und die Quantisierung von Energie.
Die Schülerinnen und Schüler erforschen den Wellen-Teilchen-Dualismus von Licht und Materie und seine experimentellen Belege.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in das Bohrsche Atommodell zur Erklärung von Linienspektren und Energiestufen.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Entstehung und Eigenschaften von Röntgenstrahlung sowie ihrer Anwendungen in Medizin und Technik.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in die physikalischen Grundlagen von Lasern und deren vielfältige Anwendungen.
06Kernphysik und Radioaktivität
Struktur des Atomkerns, Zerfallsprozesse und die Nutzung nuklearer Energie.
Die Schülerinnen und Schüler lernen die stochastische Natur des Kernzerfalls und die mathematische Beschreibung der Aktivität kennen.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Energiefreisetzung durch Massendefekt und die Funktionsweise von Reaktoren.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Wechselwirkung von ionisierender Strahlung mit biologischem Gewebe und Strahlenschutzmaßnahmen.
Die Schülerinnen und Schüler erkunden den Einsatz von Radioisotopen in der Diagnostik und Therapie (z.B. PET, Strahlentherapie).
Die Schülerinnen und Schüler betrachten detailliert die Funktionsweise von Kernkraftwerken und die Herausforderungen der Endlagerung radioaktiver Abfälle.
07Relativitätstheorie (qualitativ)
Einführung in die Grundideen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in Einsteins Postulate und deren Auswirkungen auf Zeitdilatation und Längenkontraktion.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Äquivalenz von Masse und Energie und ihre Bedeutung in der Kernphysik.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine qualitative Einführung in die Krümmung der Raumzeit durch Masse und Energie.
08Astrophysik und Kosmologie
Grundlagen der Sternentwicklung, des Universums und seiner Entstehung.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Entstehung, Entwicklung und das Ende von Sternen.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in die Beobachtung der Expansion des Universums und das Hubble-Gesetz.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen Überblick über die Urknalltheorie und die wichtigsten Phasen der kosmischen Evolution.
09Physik im Alltag und Technik
Anwendung physikalischer Prinzipien auf alltägliche Phänomene und moderne Technologien.
Die Schülerinnen und Schüler analysieren physikalische Prinzipien in verschiedenen Sportarten (z.B. Ballistik, Aerodynamik, Biomechanik).
Die Schülerinnen und Schüler erforschen die physikalischen Grundlagen der Klangerzeugung und Akustik von Musikinstrumenten.
Die Schülerinnen und Schüler lernen die physikalischen Grundlagen von Mobilfunk, Glasfaserkabeln und Satellitenkommunikation kennen.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die physikalischen Grundlagen des Treibhauseffekts, Klimamodelle und erneuerbare Energien.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in verschiedene Sensortypen und deren physikalische Funktionsweise in modernen Messsystemen.
10Optik und Lichtphänomene
Vertiefung der Kenntnisse über Licht als Welle und Teilchen sowie optische Instrumente.
Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Gesetze der Reflexion und Brechung an Grenzflächen und deren Anwendungen.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Funktionsweise von Linsen und deren Anwendung in Kameras, Mikroskopen und Teleskopen.
Die Schülerinnen und Schüler erforschen die Entstehung von Farben, Farbmischung und die Analyse von Lichtspektren.
11Fluidmechanik
Grundlagen der Hydrostatik und Hydrodynamik sowie deren Anwendungen.
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen den Druckbegriff und seine Auswirkungen in Fluiden.
Die Schülerinnen und Schüler erforschen die Auftriebskraft und ihre Anwendung auf schwimmende und sinkende Körper.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in die Grundlagen der Hydrodynamik und den Bernoulli-Effekt.
12Elektrische Schaltungen und Bauelemente
Vertiefung der Kenntnisse über elektrische Stromkreise und grundlegende Bauelemente.
Die Schülerinnen und Schüler analysieren das Ohmsche Gesetz und die Eigenschaften von Widerständen in Reihen- und Parallelschaltungen.
Die Schülerinnen und Schüler wenden die Kirchhoffschen Regeln zur Analyse komplexer elektrischer Netzwerke an.
Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Einführung in die Funktionsweise von Kondensatoren und Spulen in Gleich- und Wechselstromkreisen.