Q12-Phase: Felder, Schwingungen und Wellen

Einführung

Felder, Schwingungen und Wellen sind die zentralen Konzepte der Klassischen Physik. In der Elektrizitätslehre werden die in der Mittelstufe gewonnenen Erkenntnisse vertieft, systematisiert und in einen allgemeineren Zusammenhang gebracht. Die Untersuchung der Bewegung von Ladungsträgern in Feldern bietet die Möglichkeit, moderne Forschungsbereiche der Physik zu verstehen. Die mathematische Beschreibung von Schwingungen und Wellen wird zuerst in der Mechanik erarbeitet und anschließend zur Erklärung der faszinierenden Phänomene der Elektrizitätslehre und der Optik genutzt. LeifiPhysik

1. Organisation

Pro Halbjahr werden zwei Klausuren geschrieben.

Klausuren 2020/2021
  1. KA Di, 22.09.2020 Studio - Grundlegende Inhalte der E-Phase
  2. KA Di, 01.12.2020 Studio - Elektrisches und magnetisches Feld
Tafelskript

Das PDF mit der Tafelmitschrift kann hier heruntergeladen werden.

Das Abiturerlass LA2022

Laut dem Abiturerlass für das Landesabitur 2022 werden sich die Prüfungsaufgaben im schriftlichen Abitur im grundlegenden und im erhöhten Niveau (Grundkurs und Leistungskurs) schwerpunktmäßig auf die nachfolgend aufgeführten Themenfelder und Konkretisierungen des KCGO beziehen.

Grundlagen

Diese Themenfelder aus E1/E2 bilden die Grundlage für die Q-Phase.

E1/E2 Mechanik
  • E.1 Bewegungen und ihre Beschreibung
  • E.2 Newton’sche Axiome und Erhaltungssätze
  • E.3 Waagerechter Wurf und Kreisbewegung
  • E.4 Weitere Bewegungen , E.5 Gravitation, E.6 Entropie , E.7 Kreisel

Schriftliches Abitur

Diese Inhalte aus Q1, Q2 und Q3 werden Thema des schriftlichen Abiturs und der Klausuren der jeweiligen Halbjahre.

Q1 Elektrisches und magnetisches Feld
  • Q1.1 Elektrisches Feld
  • Q1.2 Magnetisches Feld
  • Q1.3 Induktion
  • Q1.4 Bewegung von Ladungen in Feldern in technischen Anwendungen

Wegen der Corona-Pandemie sind die Schwerpunkte für Q2, Q3 nicht festgelegt

Q2 Schwingungen und Wellen
  • Q2.1 Schwingungen
  • Q2.2 Wellen
  • Q2.3 (gestrichen im Abi 2020) Wellen an Grenzflächen
  • Q2.4 Dopplereffekt, Schwebung
Q3 Quanten- und Atomphysik
  • Q3.1 Eigenschaften von Quantenobjekten
  • Q3.2 Atommodelle
  • Q3.3 Röntgenstrahlung
  • Q3.4 (gestrichen im Abi 2020) Mikroskopische Stoßprozesse
  • Q3.5 Kernphysik

Mündliches Abitur

Themenfelder aus Q4 können dann nur noch im mündlichen Abitur abgefragt werden und bilden natürich den Inhalt der letzten Klausur in Q4.

Q4 Physik der Moderne

Zwei Themenfelder müssen von der Lehrkraft gewählt werden

  • Q4.1 Kernphysik
  • Q4.2 Spezielle Relativitätstheorie
  • Q4.3 Festkörperphysik
  • Q4.4 Chaostheorie
  • Q4.5 Astrophysik

Wiederholung

2. Bewegungen und Erhaltungssätze

In den folgenden Stunden werden wir zur Wiederholung die folgende Aufgaben schriftlich bearbeiten.

Bewegungen
  • AB 30. A3 S1 Durchschnittsgeschwindigkeit
  • AB 30. A7 S1 Verkehrsampel
  • AB 30. A13 S1 Pilot
  • AB 30. A2 S2 Fußball
  • AB 30. A5 S4 Tauben im LKW
  • AB 30. A6 S4 Affe
Kräfte
  • AB 30. A4 S2 Kräftezerlegung
  • AB 30. A7 S2 Federkonstante
  • AB 30. A4 S2 LKW und PKW
  • AB 30. A12 S5 Dynamik und Kinematik in Graphen
Energie
  • AB 30. A1 S3 Energie im freien Fall
  • AB 30. A2 S3 Feder und Kugel
  • AB 30. A3 S3 Leistung der Radfahrer
  • AB 30. A8 S3 Energieerhaltung
Impuls
  • AB 30. A5 S3 Impulserhaltung elastisch
  • AB 30. A7 S3 Impulserhaltung inelastisch

3. Energieübertragung beim Stoßvorgang

Für dies Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen
  2. ggf Internet

Untersuchen Sie das Problem und bereiten Sie eine kleine Präsentation vor.

Wie groß ist die Energieübertragung bei einem elastischen Stoß zweier Körper derselben Masse und wie groß ist die Energieübertragung beim einem elastischen Stoß zweier Körper mit sehr verschiedenen Massen.

4. Grundbegriffe der Elektrizität

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen

A. Erklären Sie die wichtigsten physikalischen Größen der Elektrizitätslehre

Notieren Sie das Symbol, die Einheit und eine kurze Erklärung (Zusammenhang in Form einer Formel geht auch) für die folgenden Begriffe:

  • Stromstärke, Spannung, Ladung, Widerstand

B. Das Ohmsche Gesetz

  • Wie lautet das Ohmsche Gesetz?

C. Die Kirchhofschen Gesetze

  • Wie lauten die Kirchhofschen Gesetze?
  • Leiten Sie die Formel für den Gesamtwiderstand bei einer Reihen- und einer Parallelschaltung her.

D. Aufgaben zu den Netzwerken.

5. Das Potentialfeld (Gravitation und Elektrizität)

Für diese Einheit brauchst du folgende Materialien:

  1. Leifiphysik Energie im Gravitationsfeld

  2. Leifiphysik Potentielle Energie im homogenen elektrischen Feld

  3. Leifiphysik Äquipotentiallinien des elektrischen Feldes


1. KA Wiederholung E-Phase

Dauer: 90 Min

Hilfsmittel: Taschenrechner, Formelsammlung

Themen: Bewegungen, Erhaltungssätze und Grundbegriffe der Elektrizitätzlehre.


Elektrisches Feld

6. Elektrisch geladene Körper

Für dies Einheit brauchen Sie:

  1. Demonstrationsexperimente zur Elektrostatik
  2. Cornelsen S. 100
  3. Metzler S. 186

A. Beobachten Sie folgende Demonstrations-Experimente.

  • D1 Ladungstrennung
  • D2 Influenz
  • D3 Polarisation

B. Recherchieren Sie im Buch und bereiten Sie mündlich folgende Erklärungen vor.

  • Erklären Sie, was man als Ladungsträger bezeichnet. Was wissen wir über die Ladungsträger?
  • Beschreiben Sie das Phänomen der Influenz.
  • Erklären Sie, wann man von einer Polarisation spricht.

7. Elektrische Ladung und Stromstärke

Für dies Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 101

A. Recherchieren Sie im Buch und bereiten Sie mündlich folgende Erklärungen vor.

  • Wie ist die Stromstärke als Grundgröße definiert?
  • Wie kann man die Ladung messen, in dem man die Stromstärke misst?
  • Was gilt bei Betrachtung der Stromrichtung zu beachten?

B. Vertiefung

Verweis auf Seite 536. M 3.4 Ableitung und Integral

C. Hausaufgaben

  • Cornelsen: A1 S117 (Phänomene, zwei Arten von Ladungen)
  • Cornelsen: A2 S117 (Ladung einer Batterie)

8. Kräfte zwischen geladenen Körpern

Für dies Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 102

A. Recherchieren Sie im Buch und bereiten Sie mündlich folgende Erklärungen vor.

  • Wie ändert sich die Coulombkraft, wenn sich der Abstand verdoppelt?
  • Wie lautet das Coulombsche Gesetz?

B. Bearbeiten Sie die folgende Aufgabe

Zwei Punktladungen Q1 = 1 C und Q2 = 1 C befinden sich in einem Abstand von 2 m voneinander.

  • Bestimmen Sie die Kraft, die ausgehend von der Punktladung Q1 auf die Punktladung Q2 wirkt. (Einheiten mitschreiben!)
  • Diskutieren Sie die Größe der Kraft.

9. Elektrisches Feld

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 103
  2. siehe auch LeifiPhysik

A. Betrachten Sie die Demonstrationsexperimente

B. Benennen Sie die Eigenschaften der elektrischen Feldlinien und notieren Sie diese in Ihrem Heft

Lesen Sie die Liste der Eigenschaften und verschen Sie aus dem Gedächtnis alle Eigenschaften in Ihrem Heft zu notieren.

C. Bearbeiten Sie die folgende Aufgabe in Ihrem Heft

Auf eine Probeladung 𝑞 = 5 𝑚𝐶 wirkt eine Kraft 𝐹 = 15 𝑁. Berechnen Sie die an dieser Stelle herrschende elektrische Feldstärke.

D. Recherchieren Sie und bereiten Sie eine mündliche Antwort

  • Erklären Sie, warum sich die Grieskörner im elektrischen Feld ausrichten.
  • Beschreiben Sie, wie man Felder bestimmt, die von mehreren Einzelladungen stammen.
  • Wie lautet das Superpositionsprinzip?

E. Wenn Sie Lust haben, können Sie Ihr Wissen selbständig überprüfen.

LeifiPhysik-Quiz

10. Abschirmung elektrischer Felder

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 105

A. Beantworten Sie folgende Fragen in Ihrem Heft

  1. Wie nennt man die Ladungsverschiebung in einer Leiter?
  2. Warum ist das Innere eines Leiters feldfrei? (siehe z.B. Abbildung 105.2 Cornelsen)
  3. Was ist ein Faraday’scher Käfig und wie funktioniert dieser?

B. Bearbeiten Sie die folgenen Aufgaben in Ihrem Heft

  • A2 Seite 117
  • A4 Seite 117

11. Elektrisches Feld im Platenkondensator

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 106

A. Beobachten Sie das Experiment 4.4

  1. Beschreiben Sie das elektrische Feld im Plattenkondensator.
  2. Was bedeutet die Bezeichung "homogenes Feld"?
  3. Wie sieht hier die Kraft und die elektrische Feldstärke auf eine Probeladung aus?

B. Notieren Sie im Heft

Zeichnen Sie das elektrische Feld einer a) positiv geladenen Kugel b) negativ geladenen Kugel c) einer positiv und einer negativ geladenen Kugel

C. Bearbeiten Sie folgene Aufgabe in Ihrem Heft

Bestimmen Sie die Kraft auf einen geladenen Körper (Ladung 𝑄 = 3 μ𝐶) der sich in einem elektrischen Feld der Feldstärke 𝐸 = 27,5 𝑉/𝑚 befindet. (ungefährlich laut Immissionsschutzgesetz).

Es gilt 1 V/m = 1 N/C.

12. Elektrische Spannung und Energie

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 106

A. Beobachten Sie das Demonstrationsexperiment

Plattenkondensator mit Spannungsmessgerät und mit Glimmlampen. Ähnlich wie im Exp. 4.5 Cornelsen S106

B. Notieren Sie im Heft

  1. Wie ist die physikalische Arbeit definiert?
  2. Wie können Sie die Arbeit berechnen, die verrichtet wird, um eine Probeladung q im elektrischen Feld E um die Strecke s zu verschieben?
  3. Wie ist die elektrische Spannung definiert?
  4. Wie können Sie die Feldstärke in einem Plattenkondensator berechnen?
  5. Wie berechnen Sie die Flächenladungsdichte?

C. Betrachten Sie das Experiment 4.6 Cornelsen S107. Notieren Sie im Heft.

  1. Wie verhält sich die Feldstärke mit zunehmender Flächenladungsdichte?
  2. Was gilt für die elektrische Feldstärke in einem Plattenkondensator?
  3. Welche Schlußfolgerung für das elektrische Feld einer geladenen Kugel können Sie formulieren?

D. Bearbeiten Sie die folgenen Aufgaben in Ihrem Heft

  • Aufgabe 5 Seite 117 (elektrische Feldstärke)
  • Aufgabe 6 Seite 117 (elektrische Feldstärke + Gravitation)
  • Aufgabe 7 Seite 117 (E + Plattenabstand d)

13. Das elektrische Potential

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 108
  2. Lehrervortrag

A. Folgen Sie dem Vortrag des Lehrers zum Thema.

B. Bearbeiten Sie folgende Aufgaben im Heft

  1. Zeichnen Sie das elektrische Feld einer Punktladung und die dazugehörigen Äquipotentiallinien (eigentlich Flächen).
  2. Zeichnen Sie das elektrische Feld eines Plattenkondensators und die dazugehörigen Äquipotentiallinien (eigentlich Flächen).

C. Mathematische Beziehungen. Notieren Sie im Heft

  1. Welche Beziehung besteht zwischen der elektrischen Spannung und dem elektrischen Potentia \phi?
  2. Wie können Sie aus dem elektrischen Potential \Phi die elektrische Feldstärke E bestimmen?
  3. Wie erhalten Sie aus dem elektrischen Potential \Phi die potentielle Energie?
  4. Wie können Sie aus der potentiellen Energie E_pot die Kraft F bestimmen?

14. Kondensatoren

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 110

A. Lehrer definiert die Kapazität C .

B. Beobachten Sie das Demonstrationsexperiment mit einem Plattenkondensator.

Notieren Sie die Abhängigkeit der elektischen Spannung U durch Plattenabstand und Isolator.

C. Beantworten Sie die Fragen im Heft.

  1. Wie ist die Kapazität definiert?
  2. Was ist die relative Permittivität?
  3. Wie kann man die Kapazität eines Plattenkondensators erhöhen?

15. Energie des elektrischen Feldes

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 113

A. Folgen Sie der Herleitung der Formel für die Energie des elektrischen Feldes.

  1. Herleitung ohne Integral (Cornelsen S113)
  2. Herleitung mit Integral (Metzler S202)

B. Aufgaben

  • A7 S114 (Kondensator und die anliegende Spannung)
  • A8 S114 (Kondensator und seine Kapazität)
  • A9 S114 (umfangreiche Aufgabe zum E-Feld, Spannung und Energie eines Kondensators)

16. Aufgabenworkshop

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 132

A. Gruppen und Partnerarbeit

Heute beschäftigen wir uns mit den Aufgaben auf Seite 132

17. Kondensatoren in Stromkreisen

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 111

A. Informieren Sie sich im Buch zum Thema und folgen Sie der Anleitung des Lehrers.

Wir behandeln die Herleitung der Formel für das Laden und Entladen eines Kondensators

B. Notieren Sie im Heft

Wie berechnet man die Kapazität bei Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren?

18. Experiment: Entladen eines Kondensators

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. XXX, Metzler S. XXX
  2. Experimentiermaterial

A. Experimentieren Sie

Nehmen Sie beim Entladen eines Kondensaotors zwei U(t)-Kurven für zwei verschiedene Wiederstände auf.

Bei Bedarf können Sie den Experimentaufbau hier ansehen.

Fragen, die sie dabei beantworten müssen:
  1. Wie messe ich die elektrische Spannung mit Hilfe eines Messgerätes?
  2. Wie erhöhe ich die Spannung mit Hilfe von zwei 4,5 V Batterien
  3. Wie verkleinere ich den Gesamtwiderstand mit Hilfe eines weiteren Widerstandes?
  4. Wie verlaufen die U(t) Kurven?
  5. Welche Kurve gehört zu welchem Widerstand?
  6. Was passiert, wenn Sie einen Kondensator mit einer höheren Kapazität verwenden?

19. Millikanversuch: Bestimmung der Elementarladung

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 114
  2. Metzler S. 204
  3. Leifiphysik

A: Lesen Sie

Lesen Sie sich in die Materie ein.

B: Erklären Sie

Erklären Sie, was die Diagramme 204.3 S.204 in Metzler darstellen.

C. Simulieren Sie das Experiment

Simulieren Sie das Experiment, das Ihrer Gruppe zugeordnet wurde.

Gruppe Simulation
Grün Simulation Schweben
Blau Simulation Schweben und Fallen
Rot Simulation Steigen und Sinken
Gelb Simulation Steigen und Fallen

Magnetisches Feld

20. Felder um stromdurchflossene Leiter

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 119

A. Protokollieren Sie die Experimente

DEMO-Experimente: Leiterschaukel, Kompass, Hufeisenmagnet

B. Film: MdNuT 092 André Marie Ampère und der Elektromagnetismus

21. Magnetische Feldstärke B

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 121
A. Recherchieren Sie und notieren Sie in Ihrem Heft

Recherchieren Sie und notieren Sie in Ihrem Heft die Definition und Einheit der magnetischen Flussdichte/ Feldstärke.

22. Lorentzkraft

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 122

A. Leiten Sie die Formel her

Leiten Sie die Formel für die Lorentz-Kraft her (Herleitung der Formel S. 124)

B. Übungen

A3, A5 Seite 130 A7 Seite 130

23. Der Hall-Effekt

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 124

24. Magnetfeld in einer langen Spule

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 125

25. Materie im magnetischen Feld

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 125

26. Bestimmung von e/m

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S.129

Mechanische Schwingungen


27. Erzwungene Schwingungen

Für diese Einheit brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 189-191
  2. Internetzugang
  3. Film "Tacoma Narrows Bridge"

A. Lesen Sie die Lektion "Erzwungene Schwingungen und Resonanz"

Notieren Sie in Ihrem Heft:

  • Wie muss die Erregerfrequenz gewählt werden, damit der Schwingkreis mit einer maximalen Amplitude schwingt?
  • Wie nennt man diesen Zustand?
  • Was passiert im Fall einer schwachen Dämpfung bei f_e=f_0?
  • Zeichnen Sie den Verlauf der Amplitude einer erzwungenen Schwingung in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz.
  • Zeichnen Sie den Verlauf der Phasenverschiebung zwischen Erregerschwingung und erzwungenenr Schwingung. Markieren Sie den Bereich, bei dem die Erregerfrequenz kleiner, gleich und größer als die Eigenfrequenz des Oszillators ist.
  • Welche Kräfte werden auf den Oszillator ausgeübt?
  • Stellen Sie die DGL einer erzwungenen Schwingung auf und geben Sie Ihre Lösung an.
  • Wie lautet die Bewegungsgleichung der erzwungenen Schwingung für große Zeiten? Welche Frequenz stellt sich ein?

B. Beantworten Sie die Fragen im LeifiQuiz

LEIFI-Quiz "Erzwungene Schwingung"

Ein Spezialfall einer erzwungenen Schwingung stellen die gekoppelten Schwingungen dar. Hier wier die Energie der Schwingung, anhängig von der Kopplungsstärke, zwischen den Oszillatoren hin und her übertragen.

C. Notieren Sie in Ihrem Heft:

  • Zeichnen Sie die zeitliche Auslenkung eines gekoppelten Pendels (Cornelsen S.191).
  • Geben Sie an, wie Sie die Geschwindigkeit der Energieübergabe zwischen den gekoppelten Pendeln erhöhen können.

28. Aufgaben zu den Schwingungen

Für die heutige Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 210
  2. Metzler S. 115

Bearbeiten Sie in Ihrem Heft:

  • Cornelsen A9 S210
  • Metzler A5 S115
  • Metzler A6 S115 -Metzler A7 S115

HA: Cornelsen A6 und A7 S210

29. Überlagerung von harmonischen Schwingungen

Für die heutige Doppelstunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 192
  2. Metzler S. 118-120
  3. Demonstrationsexperiment: zwei Stimmgabeln
  4. iPads mit Fourrieranalyse App, Gitarre, andere Instrumente

A. in Ihrem Heft:

  • Geben Sie an, welche Frequenz bei überlagerung zweier Schwingungen gleicher Frequenz gemessen wird.

B. Lassen Sie sich das Experiment mit den zwei Stimmgabeln zweigen.

Notieren Sie in Ihrem Heft:

  • Erklären Sie, was man unter einer Schwebung versteht.
  • Mit welcher Frequenz schwankt die Amplitude zweier überlagerte Schwingungen?
  • Welche Frequenz ergibt sich für die Überlagerung zweier Schwingungen?

C. Nehmen Sie eine Fourieranalyse einer Gitarrensaite, einer Stimmgabel oder Ihrer Stimme auf.

  • Zeichnen Sie in Ihrem Heft das aufgenommene Frequenzspektrum ab.
Weiterführend

Sie können mehr zur Klanganalyse im Cornelsen S. 194 lesen.
Mögliche Hausaufgabe: Cornelsen A8 S193

Elektromagnetische Schwingungen


Die DGL einer LC-Schwingkreises wird aufgestellt und gelöst.

30. Gedämpfte Schwingungen

Für die heutige Doppelstunde brauchen Sie:

  1. Metzler S. 287-289
  2. Cornelsen S 197-200
  3. Experimentiermaterial: Oszilloskope, Funktionsgeneratoren, Kondensatoren, Spulen, Widerstände

A. Recherchieren Sie in der Lektion "Gedämpfte Schwingungen", Cornelsen S 197

Notieren Sie in Ihrem Heft:

  • Bereiten Sie eine Zusammenfasung der mathematischen Beschreibung des gedämpften LC-Oszillators vor.

B. Führen Sie den Versuch 1 in Metzler S. 288 oder das Experiment 6.6 in Cornelsen S.197 durch

Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Zeichen Sie die Schaltung.
  • Zeichen Sie das Bild des Oszilloskopes ab.
  • Überprüfen Sie die Gültigkeit der Thomsonschen Gleichung

31. Erzwungene Schwingungen und Resonanz

Für die heutige Doppelstunde brauchen Sie:

  1. Metzler S. 287-289
  2. Cornelsen S 197-200
  3. Experimentiermaterial: Oszilloskope, Funktionsgeneratoren, Kondensatoren, Spulen, Widerstände

A. Führen Sie den Versuch durch

Führen Sie den Versuch 2 in Metzler S. 288 oder Experiment 6.7 in Cornelsen S.198 durch und notieren Sie in Ihrem Heft

  • Zeichen Sie die Schaltung.
  • Zeichen Sie das Bild des Oszilloskopes ab.
  • Bestimmen Sie die Resonanzfrequenz rechnerisch und durch die Aufnahme der Resonanzkurve.
GRUPPENARBEIT

B. Recherchieren Sie im Textabschnitt Verkehrssteuerung, Cornelsen S 189

GRUPPE Auftrag
A Erklären Sie, wie die induktive Zugsicherung funktioniert.
B Eklären Sie, wie die induktionsschleife zur Ampelsteuerung funktioniert.

C. Think-Pair-Share:

A1 und A2 S. 199

32. Aufgabenworkshop LC-Schwingkreise

Für die heutige Doppelstunde brauchen Sie:

  1. Metzler S. 289
  2. Cornelsen S. 204, S. 210-211

A. Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Wählen Sie eine Aufgabe und bereiten Sie eine Präsentation ihrer Lösung vor.

33. Gedämpfter LC-Kreis

Mechanische Wellen


34. Charakteristische Größen

Für die heutige Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 214

A. Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Beschreiben Sie die Entstehung und Ausbreitung einer Welle mithilfe des Systems gekoppelter Oszillatoren.
  • Erklären Sie den Unterschied zwischen Transversal- und Logintudinalwellen.
  • Zählen Sie die Kenngrößen einer Welle auf.

35. Mathematische Beschreibung

Für die heutige Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 214
  2. Leifi Größen zur beschreibung einer Welle

A. Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Wovon hängt die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle ab?
  • Schreiben Sie den Zusammenhang zwischen Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge und Wellenfrequenz auf und erklären Sie ihn anhand einer Zeichung.
  • Wie lautet die Wellengleichung? Beschreiben Sie alle auftretenden Größen.
  • Zeichnen Sie die Welle als Raum-Diagramm (konstante Zeit) und Zeit-Diagramm (konstanter Raum) und zeichnen Sie die Wellenläge und Zeitperiode ein.

36. Medium und Wellenformen

37. Überlagerung von Wellen

Für die heutige Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 217
  2. Internetzugang: PHET Simmulation
  3. Leifi Mechanische Wellen

Recherchieren Sie im Cornelsen S 217 ff

A. Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Wie lautet das Superpositionsprinzip und was wird als Interferenz bezeichnet?
  • Wie lauten die Bedingungen für konstruktive und destruktive Interferenzen?
  • Beschreiben Sie die Energieverteilung im Interferenzfeld.

38. Stehende Wellen

Für die heutige Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 219
  2. Internetzugang

A. Recherchieren Sie im Cornelsen S 219 ff

Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Wie entstehen stehende Wellen?
  • Beschreiben Sie, wo und wann Schwingungsknoten und Schwingungsbäuche entstehen. Fertigen Sie eine Zeichung an.
  • Was wird in diesem Zusammenhang als Eigenschwingung bezeichnet?

Recherchieren Sie im Textabschnitt Meereswellen, Cornelsen S 220 ff

Bereiten Sie eine kleine Präsentation vor:

  • Erklären Sie die Charakteristika einer Meereswelle.

39. Huygens’sches Prinzip

Für die heutige Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 221
  2. Leifi Mechanische Wellen

Recherchieren Sie im Cornelsen S 221 ff

Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Formulieren Sie das Huygens'sche Prinzip
  • Beschreiben Sie die Phänomene der Beugung, Reflexion und Brechung und erklären Sie sie mit Hilfe des Huygens'sches Prinzips. Wenn nötig, fertigen Sie Zeichungen an.
  • Leiten Sie das Brechungsgesetz aus dem Huygens'schen Prinzip her.

40. Die akustischen Wellen

Für die heutige Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 226
  2. Heulende Schläuche und iPads mit Apps zur Freuqenzmessung

Recherchieren Sie im Cornelsen S 226 ff

Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Beschreiben Sie, wovon die Geschwindigkeit der Schallwelle in Gasen abhängt
  • Erklären Sie den Zusammenhnag zwischen der Schallintensität I, dem Schallintensitätsspiegel L_I und der Lautstärke L_N.
  • Geben Sie jeweils ein Beispiel für Reflexion, Brechung und Beugung von Schallwellen an.

Diskutieren Sie die Tabelle 7.2 S.227

DEMOEXPERIMENT

Beobachten Sie das Demonstrationsexperiment mit den heulenden Schläuchen. Messen Sie die Frequenz mit Hilfe der iPads oder Ihrer Smartphones und die Länge der Schläuche.

Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Beschreiben Sie das Experiment und werten Sie es aus.

Brechung

Elektromagnetische Wellen

41. Klassische Optik

Für die folgende Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 264

Recherchieren Sie im Buch und notieren Sie in Ihren Heften

  • Wie können wir die Lichtgeschwindigkeit messen?
  • Was besagt das Fermat’sches Prinzip?
  • Womit lässt sich der Wellencharakter des Lichts belegen?

42. Beugung am Doppelspalt, Gitter und Einfachspalt

Für die folgende Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 269ff
  2. Demo 1: Beugung am Doppelspalt (Laserlicht und Glühlampe)
  3. Demo 2: Beugung am Gitter (Laserlicht und Glühlampe)
  4. Demo 3: Beugung am Einfachspalt (Laserlicht und Glühlampe)
  5. Internetzugang LeifiPhysik

Recherchieren Sie im Buch und beobachten Sie das Experiment 1

  • Beschreiben Sie die Beugung am Doppelspalt.
  • Notieren Sie die Formel.

Recherchieren Sie im Buch und beobachten Sie das Experiment 2

  • Beschreiben Sie die Beugung am Gitter.
  • Notieren Sie die Formel.
  • Erklären Sie, warum die Maxima des Doppelspaltes und die des Gitter zusammenfallen.
  • Erklären Sie die Herkunft und die Anzahl (n-2) der Neben-Maximas. Meine Recherche-Empfehlung: www.schule-bw.de

Recherchieren Sie im Buch und beobachten Sie das Experiment 3

  • Beschreiben Sie die Beugung am Einfachspalt.
  • Notieren Sie die Formel.

Recherchieren Sie im Buch und bereiten Sie sich mündlich vor:

  • Beschreiben Sie die Interferenz an dünnen Schichten.
  • Erklären Sie den Begriff „Kohärenz“.

43. Kohärenz

Für die folgende Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S.279
  2. Internetzugang

Recherchieren Sie im Buch und im Internet und bereiten Sie sich mündlich vor:

  • Beschreiben Sie den Zweck des Kohärenzspaltes. Warum können sonnst unter Umständen keine Interferenzerscheinungen beobachtet werden?
  • Erklären Sie die Begriffe „zeitliche und räumliche Kohärenz“ sowie die „Kohärenzlänge“

44. Polarisation

Für die folgende Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 276
  2. Demo: Polarisationsfilter hintereinander
  3. Demo: Reflexionen durch Polfilter betrachten

Recherchieren Sie im Buch und notieren Sie in Ihren Heften

  • Was wird als Polarisation bezeichnet?
  • Wie funktioniert ein Polarisationsfilter?
  • Polarisation durch Reflexion: Was ist der Brewster Winkel ?

Führen Sie die Experimente durch

  • Demo: Polarisationsfilter hintereinander
  • Demo: Reflexionen durch Polfilter betrachten

Bereiten Sie sich vor, um mündlich zu erleutern:

  • Die Intensität hinter einem Pol-Filter.
  • Das Gesetzt von Malus.

45. Verschiedene Lichtquellen und ihre Spektren

Für die folgende Stunde brauchen Sie:

  1. Demo 1: Lichtbogen-Lampe
  2. Demo 2: Quecksilber-Dampflampe
  3. Demo 3: Glühfadenlampe
  4. Demo 4: Natrium-Dampflampe
  5. Film: Spectral Lines Demo

Beobachten Sie die Experimente 1 bis 4 In Ihren Heften:

  • Beschreiben Sie den Versuchsaufbau und die Verschiedenen Spektren.
  • Erklären Sie das Zustandekommen der verschiedenen Spektren. Warum sehen wir manchmal einzelnen Linien und manchmal kontinuierliche Verteilung der Wellenlänge.

Schauen Sie den Film an

  • Erklären Sie, wie das seitliche Bild des Spektrums durch Verschiebung des Gitters entsteht.

46. Radiowellen

Für die folgenden Stunden brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 236ff
  2. Demonstrationsexperiment mit UHF-Sender, Leuchtstofflampe, Empfangsdipol, Lecherleitung (österreichischer Physiker Ernst Lecher, 1856–1926)

Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Erklären Sie, warum man einen Dipol als einen offenen Schwingkreis betrachten kann.

Überlegen Sie in Einzelarbeit

-Bereiten Sie sich vor, um mit den Abbildungen aus dem Buch die Dipolstrahlung zu beschreiben

Bereiten Sie die Experimente 7.11 und 7.12 vor und führen Sie diese vor Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Fertigen Sie ein Kurzes Protokoll der Experimente
  • Erklären Sie die Beobachtung.

Führen Sie die Experimente 7.13 zur Lecherleitung Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Bestimmen Sie die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Radiowelle (Kurzes Prokoll)
  • Fertigen Sie ein Protokoll eines weiteren Experimentes Ihrer Wahl zur Lecherleitung und erklären Sie die Beobachtung

Notieren Sie in Ihren Heften:

  • Geben Sie an, wie die Eigenfrequenz eines Dipols lautet und erklären Sie woran das liegt.

47. Maxwell'sche Theorie

Für die folgenden Stunden brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 239
  2. Film: Marconi
  3. Film: Herz
  4. Demonstrationsexperiment: Neongefüllte Glaskugel in einer Ringspule

Recherchieren Sie im Buch Notieren Sie in Ihrem Heft:

  • Geben Sie die fünf Wesen der EM-Wellen an, die sich aus den Maxwell'schen Gleichungen ergeben.

Recherchieren Sie im Cornelsen Seite 242ff zum Thema Eigenschaften von Radiowellen Teilen Sie mündlich mit:

  • was Sie zur Reflexion, Brechung, Beugung und Interferenz von Radiowellen sagen können.

Notieren Sie in Ihrem Heft:

  • (Abb. 239.2) Wie sieht die EM-Welle eines Dipols aus? Zeichnen Sie.
  • Wie wird die Polarisationsrichtung der EM-Wellen angegeben?

Bereiten Sie sich vor, um das Experiment 7.17 zu erklären

48. Elektromagnetisches Spektrum

Für die folgende Stunde brauchen Sie:

  1. Cornelsen S. 252

in Ihrem Heft:

  • Zeichnen Sie einen Zahlenstrahl des elektromagnetischen Spektrums (Wellenlänge/Frequenz).
  • Benennen Sie die Frequenzbereiche und ordnen Sie den Bereichen verschiedene physikalische Phänomene zu.

THEMEN DER Q12-PHASE: Felder, Schwingungen und Wellen

Impressum

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Thomas Pawletko
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