Post on 05-Apr-2015
transcript
Konstruktion von Physik-
Klausuraufgaben Grundlage Inhaltliche Aspekte
Vorgaben und Lehrplan Fachliche Hinweise (neu!) Übung dazu
Formulierungsaspekte (mit Übung) Operatoren Übung dazu
Copyright G. Heinrichs 2006, geändert von Ihlefeld / Bastgen
Grundlage
Vorgabenpapier liefert abiturspezifische Hinweise
Mehrere Sachbereiche Maximal zwei voneinander unabhängige
Themen …
Hinweise, die für alle Klausuren relevant sind
Relevanz der Hinweise Inhaltliche Aspekte
Auf der Grundlage der in den Vorgaben, im Lehrplan und in den eingeführten Unterrichtsbüchern vorhandenen Aufgaben und Experimenten sollen die zu erstellenden Prüfungsaufgaben…
FormulierungsaspekteAus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der geforderten Leistung hervor. Im Interesse der Eindeutigkeit orientiert sich die Formulierung der Arbeitsaufträge an den in Kapitel 3.3 der EPA Physik vorgesehenen Operatoren.
Zusammenstellung aller obligatorischen Gegenstände
(gemäß Lehrplan) der inhaltlichen Schwerpunkte
(gemäß Vorgaben zum Abitur 2007) Farbcodierung:
im LP nicht als obligatorisch ausgewiesen nicht als inhaltlicher Schwerpunkt
ausgewiesen
Ladungen und Felder elektrisches Feld, elektrische Feldstärke
Feldkraft auf Ladungsträger im homogenen Feld, radialsymmetr. Feld (nur Leistungskurs),
Coulomb’sches Gesetz potenzielle Energie im elektr. Feld,
Spannung, Kapazität magnetisches Feld, magnetische Feldgröße B Lorentzkraft
Stromwaage Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen
und magnetischen Feldern
Braunsche Röhre, Fadenstrahlrohr, Wien-Filter, Hall-Effekt (nur Leistungskurs)
Elektromagnetismus Elektromagnetische Induktion,
Induktionsgesetz Drehung einer Leiterschleife im homog. Magnetfeld
Selbstinduktion, Induktivität verzögerter Einschaltvorgang bei Parallelschaltung
von L und R, Ein- und Ausschaltvorgänge bei Spulen
Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Elektromagnetischer Schwingkreis,
Grundphänomene, Analogie zum mechanischen Oszillator
RCL-Schwingkreis 1Hz, Federpendel elektromagnetische Wellen
Ausbreitung, Hertzscher Dipol Interferenz
Mikrowelleninterferenz, Wellenwanne, Lichtbeugung am Spalt, Doppelspalt und Gitter, Wellenlängenmessung
Ausbreitung von Licht
Relativitätstheorie (nur LK)
Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und deren Konsequenzen
Michelson Experiment relativistischer Impuls Äquivalenz von Masse und Energie, relativistische Kinematik
Thermodynamik (nur LK)
Thermodynamische Maschinen (Stirling-Motor, Stirling-Kreisprozess, Wärmepumpe)
1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik Entropie dissipative Strukturen
Atom- und Kernphysik Linienspektren und Energiequantelung des
Atoms, Atommodelle Beobachtung von Spektrallinien am Gitter, Franck-
Hertz-Versuch Ionisierende Strahlung,
Strahlungsarten, Nachweismethoden Röntgenspektroskopie
Radioaktiver Zerfall Halbwertszeitmessung, Reichweite und Absorption
von Gammastrahlung Kernspaltung und Kernfusion
Kernbausteine, Bindungsenergie, Kettenreaktion
Quanteneffekte Lichtelektrischer Effekt und Lichtquantenhypothese
h-Bestimmung mit Photozelle und Gegenfeldmethode Linienspektren und Energiequantelung des Atoms de Broglie-Theorie des Elektrons,
Welleneigenschaften von Teilchen, Elektronenbeugung an polykristalliner Materie
Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe in der Quantenphysik
Doppelspaltversuch mit Elektronen und Licht reduzierter Intensität
Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation
Inhaltlich geeignet oder nicht?
Das ist hier die Frage!
Gegeben: 3 Klausuraufgaben
Aufgabe: Ankreuzen, ob Teilaufgabe geeignet, nicht geeignet oder bedingt geeignet ist (ggf. Erläuterung oder Begründung dazu)
Ziel: Welche Relevanz haben die Schwerpunkte des eigenen
Unterrichts für das Abitur?
Zeit/Form: 30 min/Partnerarbeit
Fachliche Hinweise Es gelten die veröffentlichten Vorgaben
(Stand Februar 2005). Die unter www.learnline.nrw.de ins Netz
gestellten Beispielaufgaben verdeutlichen den Zusammenhang der Obligatorik des Fachs mit diesen Vorgaben.
Die folgenden Hinweise sollen der weiteren Klärung und Präzisierung dienen:
Math. Kompetenzen „Grad der erwarteten mathematischen
Kompetenzen“: Kompetenzen aus dem Grundkurs
Mathematik Kenntnis der Punktnotation für Ableitungen von
physikalischen Größen nach der Zeit Umgang mit trigonometrischen Funktionen
Math. Kompetenzen Nur für den Leistungskurs:
Lösungen von Differentialgleichungen mit vorgegebenem Ansatz
ungedämpfte harmonische Schwingungen Ein- und Ausschaltvorgänge radioaktiver Zerfall
Hilfsmittel zulässige Formelsammlungen
nur im Handel erhältliche nur im Kurs genutzt keine selbst erstellten oder ergänzten
zulässige Taschenrechner im Kurs genutzte Rechner auch grafikfähige TR auch CAS
Inhaltliche Schwerpunkte Die in den Vorgaben in Klammern
angegebenen Experimente sind geeignete Beispiele für die Erarbeitung der Inhalte im Unterricht.
Ihre Durchführung ist nicht obligatorisch.
Die inhaltlichen Schwerpunkte lassen sich wie folgt konkretisieren:
Fachliche Hinweise Elektromagnetismus/
Induktionsgesetz: Änderung der Flussdichte B und der Fläche
A Elektromagnetische Schwingungen
und Wellen: Kenntnis der Thomsonschen
Schwingungsformel, Analogie zum mechanischen Oszillator
auch bezüglich der Energiebilanzen
Fachliche Hinweise Relativitätstheorie (nur Leistungskurs):
Lorenzkontraktion, Zeitdilatation und der relativistische Energiesatz E0
2 = E2 + p2c2 ; keine Lorenztransformation keine Minkowskidiagramme
Atom- und Kernphysik / Atommodelle: Bohrsches Atommodell, Potentialtopfmodell (nur Leistungskurs)
Klausuraufgaben: Formulierung
Aufgabe 1 (alt!)Bringt man NaCl in eine nicht leuchtende Bunsenflamme, so geht von der Flamme gelbes Licht der Wellenlänge = 589 nm aus. Wie kommt diese Lichtemission zustande?
Aufgabe 1 (neu!)Bringt man NaCl in eine nicht leuchtende Flamme eines Bunsenbrenners, so geht von der Flamme gelbes Licht der Wellenlänge λ = 589 nm aus. Erläutern Sie mit Hilfe des Bohrschen Atommodells das Zustandekommen dieser Lichtemission.
Aufgabe 2 (alt!)Der Abbildung entsprechend wird ein weißer Schirm durch eine Natriumdampflampe und eine Glühlampe gleicher Lichtleistung ausgeleuchtet. An der Stelle, wo sich die Lichtkegel der Lampen kreuzen, wird die Bunsenflamme aus Aufgabe 1) in den Strahlengang beider Lampen gebracht. Dort, wo das Licht der Na-Lampe auftrifft, entsteht ein dunkler Schatten. Dort, wo das Glühlampenlicht auftrifft, entsteht kein Schatten.Erklären Sie diese Beobachtungen ausführlich, und betrachten Sie die Photonen der verschiedenen Lichtquellen einzeln.
Klausuraufgaben: Formulierung
Aufgabe 2 (neu!)Eine Natriumdampflampe und eine Glühlampe senden Licht aus, das sich im Bereich der Bunsenbrennerflamme kreuzt und auf einem Schirm zwei getrennte Bereiche etwa gleicher Helligkeit ausleuchtet. Bringt man nun Natriumchlorid (NaCl) in die Flamme, so sieht man in dem von der Natriumdampflampe beleuchteten Bereich einen dunklen Schatten. In dem Schirmbereich, der von der Glühlampe angeleuchtet wird, erkennt man keine Veränderungen. 2.1. Zeichnen Sie die Versuchsanordnung von oben gesehen.2.2. Analysieren Sie die Wirkung des Lichts der Natriumdampflampe
auf die Natriumatome in der Flamme.2.3. Erklären Sie nun, warum in nur einem der beiden Lichtkegel
ein dunkler Bereich sichtbar ist.2.4. Berechnen Sie die Photonenenergie des Natriumlichts in eV.
Operatoren (Auswahl)
ermittelneinen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis
formulieren
herleitenaus Größengleichungen durch mathematische Operationen
eine physikalische Größe freistellen
interpretieren/deuten
kausale Zusammenhänge in Hinblick auf Erklärungsmöglichkeiten
untersuchen und abwägend herausstellen
nennen/ angeben
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten ohne Erläuterungen
aufzählen
skizzierenSachverhalte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche
reduziert übersichtlich darstellen
Aufgabe zu Operatoren
• formulieren Sie die Aufgaben mithilfe der Operatoren;
• orientieren Sie sich an den beigefügten Lösungen.
1. Photoeffekt (GK)
oder alternativ :
2. Heißluftmaschine und Wechselstrom (LK)
Zeit/Form: 45 min/Gruppenarbeit (max. 3 Pers./Gruppe)
Vorbereitungen schulinterne Curricula
überprüfen/verändern Methodenlernen, Beachtung der
Operatoren (EPA) Schülerinnen und Schüler informieren
und vorbereiten Klausuren der relevanten Typen und
Umgang mit der Formelsammlung üben Orientierung an den Formaten der
Beispielprüfungsaufgaben