Allgemeines

Die KC-Vorgaben sind jeweils für eine bessere Lesbarkeit so umformuliert, dass die Operatoren am Ende stehen. Zudem sind sie mit Überschriften zu den Themenbereichen versehen.

Die Formatierung ist wie folgt:

Thema Inhaltsbezogene Kompetenz. dazugehörige Prozessbezogene Kompetenz. (In Blau und kursiv die Änderungen ab 2022) Grünes gilt nur für Kurse auf grundlegendem Anforderungsniveau. Oranges gilt nur für Kurse auf erhöhtem Anforderungsniveau.

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Alle Änderungen ab 2022 Alles, das nur für gA-Kurse gilt Alles, das nur für eA-Kurse gilt

E-Felder

Kraftwirkung auf Ladungen elektrische Felder durch ihre Kraftwirkungen auf geladene Körper beschreiben. Feldlinienbilder skizzieren: homogenes Feld, Feld einer Punktladung und eines Dipols. (Dipol hinzugefügt) Faradayscher Käfig: Funktionsweise als Resultat des Superpositionsprinzips beschreiben. (neu) (technische Anwendung elektrischer Felder entfernt) Elektrische Feldstärke Einheit der Ladung nennen. Definition der elektrischen Feldstärke erläutern. Verfahren zur Bestimmung auf Grundlage von Kraftmessungen beschreiben. Messreihen in diesem Zusammenhang angeleitet auswerten. Coulombsches Gesetz beschreiben. (neu) Messreihen in diesem Zusammenhang auswerten. Stromstärke und Spannung Zusammenhang zwischen Ladung und Stromstärke beschreiben. Definition der Spannung als der pro Ladung übertragbaren Energie nennen. Spannung auch als Potenzialdifferenz beschreiben. (neu) Feld eines Plattenkondensators Zusammenhang zwischen der Feldstärke und der anliegenden Spannung beschreiben. Energiebilanz für einen freien geladenen Körper im Feld eines Plattenkondensators angeben. Geschwindigkeit eines geladenen Körpers im homogenen Feld eines Plattenkondensators mithilfe dieser Energiebilanz angeleitet ermitteln. Auf- und Entladevorgang eines Kondensators (Alles zum Aufladevorgang ist neu) t-I-Zusammenhang und t-U-Zusammenhänge beim Auf- und beim Entladevorgang mithilfe einer Exponentialfunktion beschreiben. Experimente zum Aufladevorgang angeleitet durchführen. (neu) Experimente zum Auf- und Entladevorgang hinsichtlich Stromstärke und Spannung selbstständig durchführen. (neu) aus den Messdaten den zugehörigen t-I-Zusammenhang bzw. t-U-Zusammenhang ermitteln. qualitativ den Einfluss von R und C auf diesen Zusammenhang beschreiben. Zusammenhang zwischen der Halbwertzeit und dem Produkt aus R und C überprüfen. die Auswahl einer exponentiellen Regression auf der Grundlage der Messdaten begründen. (Basis e für eA-Kurse wurde entfernt) geflossene Ladung mithilfe von t-I-Diagrammen ermitteln. Kapazität eines Kondensators Definition nennen. Experiment zur Bestimmung planen und durchführen. eine Einsatzmöglichkeit von Kondensatoren in technischen Systemen beschreiben. Kapazität aus seinen geometrischen Abmessungen berechnen. (jetzt auch für gA-Kurse) Einfluss eines Dielektrikums auf die Kapazität qualitativ beschreiben. (neu) Gleichung für die Energie des elektrischen Feldes eines Plattenkondensators nennen. (neu)

B-Felder

Magnetfeld und Flussdichte magnetische Felder durch ihre Wirkung auf Kompassnadeln beschreiben. die Richtung von magnetischen Feldern mit Kompassnadeln ermitteln. Richtung (Dreifingerregel) und Betrag der Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im homogenen Magnetfeld ermitteln. (Flussdichte B im Inneren einer schlanken Spule berechnen wurde entfernt) Definition der magnetischen Flussdichte B (Feldstärke B) in Analogie zur elektrischen Feldstärke E nennen. ein Experiment zur Bestimmung von B mithilfe einer Stromwaage erläutern. (nun auch für eA-Kurse) (Experiment auf Grundlage einer Kraftmessung mit vorgegebenen Komponenten für eA-Kurse planen wurde entfernt) (Experiment zur Bestimmung von B durchführen und auswerten für eA-Kurse wurde entfernt) Definition mithilfe geeigneter Messdaten begründen. (nun auch für eA-Kurse. Vorher mithilfe eigener Messdaten) Freie Elektronen in Magnetfeldern Bewegung beschreiben: o unter Einfluss der Lorentzkraft, o unter Einfluss der Kraft im homogenen elektrischen Querfeld, Gleichung für die Bahnkurve im homogenen elektrischen Querfeld vorstrukturiert herleiten. o im Wien-Filter. (nun auch für gA-Kurse) prinzipiellen Verlauf der Bahnkurven begründen. Kenntnisse auf andere geladene Teilchen übertragen. zugehörige Gleichung für die Geschwindigkeit angeleitet herleiten. (neu) Spezifische Ladung von Elektronen das physikalische Prinzip zur Bestimmung der spezifischen Ladung mithilfe des Fadenstrahlrohres beschreiben. dazu die Gleichung für die spezifische Ladung herleiten und die Elektronenmasse bestimmen. Hallsonde ein Experiment zur Messung von B mit einer Hallsonde beschreiben. (umformuliert als Experiment) Experimente zur Messung von B bei Spulen mit einer Hallsonde selbstständig durchführen. („bei Spulen“ hinzugefügt) qualitativ die Abhängigkeit von B von I, n, l und r beschreiben. (neu) magnetische Flussdichte B (Feldstärke B) im Inneren einer schlanken Spule berechnen. (neu) Magnetfeldlinienbilder für einen geraden Leiter und eine Spule skizzieren. Entstehung der Hallspannung erläutern. (nun nur noch für eA-Kurse) Gleichung für die Hallspannung in Abhängigkeit von der Driftgeschwindigkeit anhand einer geeigneten Skizze herleiten. Induktion Erzeugung einer Induktionsspannung qualitativ mithilfe des magnetischen Flusses beschreiben. („mithilfe des magnetischen Flusses“ hinzugefügt) einfache qualitative Experimente zur Erzeugung einer Induktionsspannung durchführen. Zusammenhang zwischen Induktionsspannung und einer linearen zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses nennen. geeignete Versuche bzw. Diagramme zur Überprüfung des Induktionsgesetzes für den Fall linearer Änderungen von A bzw. B auswerten. (A hinzugefügt) ein Beispiel für eine technische Anwendung der Induktion beschreiben. (neu) Induktionsgesetz in differenzieller Form auf vorgegebene lineare und sinusförmige Verläufe von Φ anwenden. Verlauf von t-U-Diagrammen für lineare und sinusförmige Änderungen von Φ begründen. (vorher von A oder B) geeignete Versuche bzw. Diagramme zur Überprüfung des Induktionsgesetzes auswerten. technische Bezüge hinsichtlich der Erzeugung von Wechselspannung darstellen. Spulen als Energiespeicher (neu) Spulen als Energiespeicher in Analogie zu Kondensatoren beschreiben. (neu) in diesem Zusammenhang die Vorgänge beim Ein- und Ausschalten von Spulen durch Selbstinduktion erläutern. (neu) Gleichung für die Energie des magnetischen Feldes einer Spule nennen. (neu) Induktivität als Bauteileigenschaft aus einer Energiebetrachtung definieren. (neu)

Schwingungen

Harmonische Schwingungen grafisch darstellen. Zeigerdarstellung oder Sinuskurven zur grafischen Beschreibung verwenden. mithilfe von Auslenkung, Amplitude, Periodendauer und Frequenz beschreiben. („Auslenkung“ hinzugefügt) Werte durch Ablesen an einem registrierenden Messinstrument (Oszilloskop oder geeignetes digitales Werkzeug) ermitteln. (umformuliert und Interface in digitales Werkzeug umbenannt) Feder-Masse-Pendel Gleichung für die Periodendauer eines Feder-Masse-Pendels angeben. (lineares Kraftgesetz hier entfernt) die zugehörigen Abhängigkeiten experimentell bestätigen untersuchen. geeignete Ausgleichskurven ermitteln. diese Verfahren auf andere harmonische Oszillatoren anwenden. ein lineares Kraftgesetz als Bedingung für die Entstehung einer mechanischen harmonischen Schwingung nennen. (lineares Kraftgesetz hier nur für eA-Kurse hinzugefügt) Schwingung eines Feder-Masse-Pendels mithilfe von Energieumwandlungen beschreiben. in diesem Zusammenhang die zugehörigen t-s- und t-v-Diagramme auch bei gedämpften Schwingungen im Spezialfall exponentiell abnehmender Amplitude deuten. (gedämpften Schwingungen im Spezialfall hinzugefügt) Resonanz die Bedingung, unter der bei einer erzwungenen Schwingung Resonanz auftritt, beschreiben. Begriff Resonanz anhand eines Experiments erläutern. Elektromagnetischer Schwingkreis (nun auch für gA-Kurse) Aufbau beschreiben. Amplitude, Periodendauer bzw. Frequenz aus vorgelegten Messdaten ermitteln. (neu) in Analogie zum Feder-Masse-Pendel die Energieumwandlungen in einem Schwingkreis qualitativ beschreiben. ein Experiment zur Erzeugung einer Resonanzkurve beschreiben. Abhängigkeit der Frequenz der Eigenschwingung von der Kapazität experimentell anhand eines Resonanzversuchs ermitteln. Thomsonsche Schwingungsgleichung nennen. (neu) (Funktion eines RFID-Chips als technische Anwendung beschreiben wurde entfernt)

Wellen

Harmonische Wellen Ausbreitung beschreiben. Zeigerketten oder Sinuskurven zur grafischen Darstellung verwenden. mithilfe von Periodendauer, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge, Frequenz, Amplitude und Phase beschreiben. Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Frequenz angeben. zugehörige Gleichung anwenden. diesen Zusammenhang mithilfe der Zeigerdarstellung oder der Sinusfunktion begründen. Reflexion, Brechung und Beugung als Phänomene, die bei der Wellenausbreitung auftreten, beschreiben. (neu) Longitudinale und transversale Wellen longitudinale und transversale Wellen vergleichen. (Polarisierbarkeit als Eigenschaft transversaler Wellen beschreiben in eA-Kursen entfernt) Polarisierbarkeit als Unterscheidungsmerkmal beschreiben. (umformuliert und nun auch für gA-Kurse) die Polarisierbarkeit bei einem Experiment mit Licht überprüfen. (neu) experimentell die Winkelabhängigkeit der Intensität des durchgehenden Lichts bei einem Paar von Polarisatoren untersuchen. (vorher Polarisationsfilter genannt) in diesem Zusammenhang das Quadrat der Zeigerlänge bzw. das Quadrat der Amplitude der zugehörigen Sinuskurve als Intensität interpretieren. (Beobachtungen an einem LC-Display in eA-Kursen wurden entfernt) Ab hier beginnt Interferenz (Alle Situationen zur Interferenz wurden vorher „Zwei-Wege-Situationen“ genannt, nun nur noch allgemein „Situationen“.) Stehende Welle (nun auch für gA-Kurse) Interferenzphänomene beschreiben und deuten. Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung zur Beschreibung und Deutung der aus dem Unterricht bekannten Situationen verwenden. (Schwebung als Überlagerung zweier Wellen unterschiedlicher Frequenz deuten für eA-Kurse entfernt) ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge von Ultraschall bei durch Reflexion entstandenen stehenden Wellen beschreiben. (nun auch für gA-Kurse und „durch Reflexion entstandenen“ hinzugefügt) Experiment angeleitet auswerten. Doppelspalt und Gitter (Gitter hier schon hinzugefügt) Interferenzphänomene beschreiben und deuten. Gleichung für die Interferenz am Doppelspalt vorstrukturiert selbstständig und begründet herleiten. Veränderung des Interferenzmusters beim Übergang vom Doppelspalt zum Gitter erläutern. ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge von weißem und monochromatischem Licht mit einem Gitter (objektiv und subjektiv) beschreiben. die Funktion der zugehörigen optischen Bauteile auf der Grundlage einer vorgegebenen Skizze beschreiben. Experiment angeleitet auswerten. Frequenzbereich des sichtbaren Lichts in das Spektrum elektromagnetischer Wellen einordnen. (neu) ihre Kenntnisse zur Bestimmung des Spurabstandes bei einer CD/DVD anwenden. Interferenzphänomene beim Einzelspalt beschreiben und deuten. Michelson-Interferometer Interferenzphänomene beschreiben und deuten. die technische Verwendung des Michelson-Interferometers zum Nachweis kleiner Längenänderungen erläutern. (ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge von Schall mit zwei Sendern und Mikrowellen mit dem Michelson-Interferometer beschreiben und auswerten wurden entfernt) ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge mit dem Michelson-Interferometer beschreiben. (neu, bzw. nicht mehr zwangsweise auf Mikrowellen bezogen) Experiment auswerten. Bragg-Reflexion Interferenzphänomene beschreiben und deuten. ein Experiment zur Bestimmung der Wellenlänge von Röntgenstrahlung mit Bragg-Reflexion beschreiben. Experiment auswerten. (Verfahren zur Strukturuntersuchung als technische Anwendung wurde entfernt) ein Verfahren zur Aufnahme eines Röntgenspektrums erläutern. (neu) Bragg-Gleichung selbstständig und begründet herleiten. (neu) (Lichtgeschwindigkeit wurde entfernt) (Experiment zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in Luft erläutern wurde entfernt) (Kenntnisse über Interferenz auf die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit in einem Medium anwenden wurde entfernt)

Quanten

Interferenz von Quanten ein Doppelspaltexperiment zur Interferenz von Quantenobjekten mit Ruhemasse (z. B. kalte Neutronen, Fullerene) beschreiben. (neu, insbesondere die Fullerene) Interferenzmuster stochastisch deuten. (neu) zur Deutung der Interferenzmuster die Zeigerdarstellung oder eine andere geeignete Darstellung verwenden. den Zusammenhang zwischen der Nachweiswahrscheinlichkeit für ein einzelnes Quantenobjekt und dem Quadrat der resultierenden Zeigerlänge bzw. der Amplitude der resultierenden Sinuskurve beschreiben. de-Broglie-Wellenlänge Wellenlänge bei Quantenobjekten mit Ruhemasse mithilfe der de-Broglie-Gleichung ermitteln. durch angeleitete Auswertung von Messwerten die Antiproportionalität zwischen Wellenlänge und Geschwindigkeit bestätigen. in diesem Zusammenhang die Definition des Impulses nennen. Experiment mit der Elektronenbeugungsröhre beschreiben. die Beobachtungen mithilfe optischer Analogieversuche an Transmissionsgittern deuten. („oder mithilfe der Bragg-Reflexion“ wurde entfernt) Interferenz einzelner Quanten stochastische Deutung von Interferenzmustern auf Doppelspaltexperimente mit einzelnen Photonen und Elektronen übertragen. (umformuliert) die entstehenden Interferenzmuster bei geringer und hoher Intensität beschreiben und deuten. die Koinzidenzmethode zum Nachweis einzelner Photonen erläutern. (neu) Mach-Zehnder-Interferometer Aufbau beschreiben. Begriffe Komplementarität und Nichtlokalität mithilfe der Beobachtungen mit einzelnen Quantenobjekten erläutern. („einzelne Quantenobjekte“ ist neu, dafür wurde aber „in einem Welcher-Weg-Experiment“ entfernt) ein Experiment damit mit einzelnen Quantenobjekten unter den Gesichtspunkten Komplementarität und Nichtlokalität interpretieren. (ebenfalls „einzelne Quantenobjekte“ anstatt „in einem Welcher-Weg-Exp.) ein Experiment damit analog zu einem delayed-choice-Experiment beschreiben. (neu) an diesem Beispiel die Begriffe Nichtlokalität und Kausalität erläutern. (neu) Begriffe Zustand, Präparation und Superposition am Beispiel eines Experimentes mit polarisiertem Licht erläutern. (neu) eine Anwendung der Quantenphysik erläutern. (neu) Unbestimmtheitsrelation Unbestimmtheit in der Form „die Streuungen der Werte zweier komplementärer Größen können nicht beide beliebig klein sein“ erläutern. (umformuliert von „Ort und Impuls“ zu „zweier komplementärer Größen“) das Konzept an einem Beispiel veranschaulichen. (neu, vermutlich Ort und Impuls betrachten) das Erlernte mit der Lehrbuch-Notierung für Ort und Impuls vergleichen. (neu) Plancksche Konstante h experimentelle Bestimmung mit LEDs in ihrer Funktion als Energiewandler erläutern. das zugehörige Experiment mithilfe des Photonenmodells deuten. durch angeleitete Auswertung von Messwerten die Hypothese der Proportionalität zwischen Energie des Photons und der Frequenz überprüfen. Lichtelektrischer Effekt ein Experiment zur Bestimmung der Energie der Photoelektronen beim äußeren lichtelektrischen Effekt mit der Vakuum-Fotozelle beschreiben. ihre Kenntnisse über das Photonenmodell des Lichtes auf diese Situation anwenden. das zugehörige f-E-Diagramm deuten. Röntgenbremsspektrum Entstehung als Energieübertragung von Elektronen auf Photonen erläutern. aus Röntgenbremsspektren einen Wert für die plancksche Konstante h ermitteln.

Atomhülle

Quantisierung der Gesamtenergie von Elektronen Quantisierung in der Atomhülle erläutern. dazu das Modell vom eindimensionalen Potenzialtopf mit unendlich hohen Wänden anwenden. die Gleichung in diesem Modell nennen und herleiten. die Aussagekraft und die Grenzen dieses Modells auch unter Berücksichtigung der Unbestimmtheitsrelation beschreiben. (neu ist der Teil für eA-Kurse mit der Unbestimmtheitsrel.) Linienspektren quantenhafte Emission anhand von Experimenten zu Linienspektren bei Licht und Röntgenstrahlung erläutern. diese Beobachtungen durch die Annahme diskreter Energieniveaus in der Atomhülle erklären. Wellenlängen-Intensitäts-Spektren von Licht beschreiben. Versuch zur Resonanzabsorption erläutern. Franck-Hertz-Versuch Versuch beschreiben. (vorher „erläutern“ anstatt „beschreiben“) die Abnahme der Stromstärke und die Leuchterscheinungen in einer mit Neon gefüllten Franck-Hertz-Röhre als Folge von Anregungen von Atomen durch Elektronenstöße deuten. (neu) eine Anregungsenergie anhand einer Franck-Hertz-Kennlinie ermitteln. (nun nur noch für eA-Kurse) Unterschiede zwischen einer Anregung mit Photonen und einer Anregung mit Elektronen nennen. (neu) Spektrallinien und Energieniveauschemata Zusammenhang zwischen Spektrallinien und Energieniveauschemata erklären. vorgelegte Energieniveauschemata zur Berechnung der Wellenlänge von Spektrallinien benutzen und gemessenen Wellenlängen Energieübergänge zuordnen. ein charakteristisches Röntgenspektrum auf der Grundlage dieser Kenntnisse erklären. die Energieniveaus von Wasserstoff und von wasserstoffähnlichen Atomen mit der Balmerformel berechnen. (neu, vorher nur für eA-Kurse „Balmerformel anwenden“) Fluoreszenz Vorgänge an einem einfachen Energieniveauschema beschreiben. erläutern und bewerten die Bedeutung an den Beispielen Leuchtstoffröhre und „weiße“ LED. Orbitale des Wasserstoffatoms (neu) Orbitale bis n = 2 beschreiben. (neu) Zusammenhang zwischen Orbitalen und Nachweiswahrscheinlichkeiten für Elektronen anschaulich herstellen. (neu) Orbitale bis n = 2 in einem dreidimensionalen Potenzialtopf beschreiben. (neu) Gemeinsamkeiten zwischen den Orbitalen des Wasserstoffatoms und denen des dreidimensionalen Potenzialtopfs erläutern. (neu) Pauliprinzip nennen. (neu) die maximale Anzahl der Elektronen im dreidimensionalen Potenzialtopf bis n = 2 bestimmen. (neu) (He-Ne-Laser wurde entfernt) (Alles zum He-Ne-Laser wurde entfernt. Funktionsweise, Darstellung und technische Anwendung)

Atomkern

Geiger-Müller-Zählrohr das grundlegende Funktionsprinzip als Messgerät für Zählraten erläutern. Radioaktive Zerfälle Zerfallsgesetz erläutern. Zerfallsvorgänge grafisch darstellen und sie unter Verwendung der Eigenschaften einer Exponentialfunktion zur Basis e auswerten. dieses Vorgehen auf andere Abklingvorgänge übertragen. Gültigkeitsgrenzen der mathematischen Beschreibung aufgrund der stochastischen Natur der Strahlung beurteilen. (Prinzip des C-14-Verahrens zur Altersbestimmung wurde entfernt) einen radioaktiven Zerfall mit dem Differenzenverfahren unter Einsatz einer Tabellenkalkulation oder eines Modellbildungssystems modellieren. dieses Verfahren auf einen Mutter-Tochter-Zerfall anwenden. Nuklidkarte und Strahlungsarten Zerfallsreihen anhand einer Nuklidkarte aufstellen. aus einer Nuklidkarte die kennzeichnenden Größen eines Nuklids und die von ihm emittierte Strahlungsart ermitteln. grundlegende Eigenschaften von α-, β- und γ-Strahlung beschreiben. Energiespektren das grundlegende Funktionsprinzip eines Halbleiterdetektors für die Energiemessung von Kernstrahlung erläutern. ein α-Spektrum auf der Basis der zugehörigen Zerfallsreihe interpretieren. die in Energiespektren verwendete Darstellungsform (Energie-Häufigkeits-Diagramm) beschreiben. in diesem Zusammenhang die Nuklidkarte anwenden. Bedeutung der Bragg-Kurve in der Strahlentherapie erläutern. Quantisierung bei Nukleonen Quantisierung der Gesamtenergie von Nukleonen im eindimensionalen Potenzialtopf beschreiben. die Größenordnung der Energie bei Kernprozessen mithilfe des Potenzialtopfmodells abschätzen.