Physik

Der Fachbereich Physik verfügt über zwei eigene Unterrichtsräume, die modern möbliert und mit einer umfangreichen audio-visuellen Ausstattung versehen sind. Ein Raum ist mit einem Beamer und einem angeschlossenen PC, sowie einer Video/DVD Playerkombination ausgestattet; im anderen Raum befinden sich drei 42’ Plasmabildschirme und zehn PCs für Schülerversuche.

Die Sammlung wurde in den letzten Jahren umfangreich modernisiert und verfügt jetzt über modernste Geräte zur Demonstration, sowie über eine vollständige Ausstattung von Gerätesätzen für Schülerexperimente in jeder Altersstufe. Insbesondere ist die digitale Messwertaufnahme durch die Verwendung von CASSY-Interfaces mit einer universellen Auswertungssoftware auf PCs als Schülerexperiment in zehnfacher Ausführung verfügbar.

Das Fach Physik wird am Gymnasium Hochrad ab Klasse 6 unterrichtet; dadurch bietet sich die Gelegenheit, wesentlich intensiver längere Experimentierphasen für die Schüler durchzuführen, sowie die einzelnen Themenbereiche vertiefter und detaillierter zu unterrichten. Durch die letzten Rahmenplanrevisionen sind manche Teilbereiche des Physikunterrichtes weggefallen, die nun durch die Ausdehnung des Unterrichtes dennoch vermittelt werden können. Da sich durch diese Gegebenheiten die im Rahmenplan vorgegebenen Themenblöcke etwas bezüglich der Jahrgänge verschieben können, wird für jede Klasse eine stets aktuelle Übersicht von Klasse 6 bis Klasse 10 geführt. Bisher wurde ebenfalls in jedem Jahrgang Physik in der Oberstufe als Grund- und Leistungskurs unterrichtet. (Die Organisationsform der Oberstufe wird z. Zt. überarbeitet, deshalb wurde auf eine weitere Darstellung verzichtet.)

Auszüge aus dem derzeit gültigen Rahmenplan für Klasse 6-10

6-8 -Phänomene der Physik

Einsicht in die Elektrik gewinnen Schülerinnen und Schüler, wenn sie sich vorstellen, wie ihr Alltag ohne
Elektrizität aussähe. Viele elektrische Geräte und Schaltungen veranlassen die Schülerinnen und Schüler zu Fragen nach deren Funktionieren und dem Wunsch nach Erklärung. Umgekehrt stellt der Versuch, eine Funktion durch einen elektrisch betriebenen Realaufbau zu verwirklichen, eine für die Schülerinnen und Schüler dieser Altersgruppe reizvolle Herausforderung dar.
In der Optik veranlassen eindrucksvolle Effekte und Alltagssituationen (Finsternisse, Sonnentaler, Katzenauge, Abblend-Rückspiegel beim Auto) zu Fragen und dem Wunsch nach Erklärungen. Optische Erscheinungen lassen sich mit Hilfe des Lichtstrahlmodells beschreiben und zeichnerisch darstellen. Durch Anwendung des Lichtstrahlmodells wird es dem Menschen ermöglicht, Naturvorgänge und technische Systeme zu entmystifizieren und rational zu erklären (Physik als Teil unserer kulturellen Entwicklung).
Die Akustik bietet vielfältige Anknüpfungspunkte an die Vorerfahrungen der Schüler. Mit Musikinstrumenten kommen sie oft in der Familie, im Kindergarten, spätestens aber im Musikunterricht in der Schule in Kontakt.

6-8 Messen in der Physik

In der Mechanik ist die quantitative Erfassung einer Bewegung in Form eines Weg-Zeit-Diagramms theoretisch aus dem Mathematikunterricht bekannt. Ihre physikalische Interpretation, das Austüfteln oder auch nur das Nachvollziehen von Messmethoden und natürlich das Durchführen von Messungen sind in dieser Einheit
jedoch besonders interessant. Am Beispiel der Begriffe Masse und Kraft erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie sich physikalische Begriffe von den entsprechenden in der Umgangssprache unterscheiden.
In der Elektrik sollen die Schülerinnen und Schüler durch eine anwendungsorientierte Behandlung eine erste Vorstellung über Ursachen elektrischer Vorgänge gewinnen.
Im zweiten Teil des Optik-Unterrichts wird die große Vielfalt der Aspekte der Physik bzgl. der Natur sowie
der technischen Anwendungen und deren Entwicklung deutlich. In dieser Einheit muss man aus der Vielzahl von eindrucksvollen Themen eine gezielte Auswahl treffen, die fachwissenschaftlich gegliedert ist nach dem Gesetz der Lichtbrechung und der Abbildung durch optische Linsen, aber dabei in jedem Fall Zugänge aus den Bereichen Natur, Technik oder Kulturgeschichte einbeziehen sollte.

9/10 Erhaltung und Entwertung von Energie - ein „Konzept“ der Physik

Anknüpfungspunkte für die Einheit Mechanik (2) können sein: Erfindung und Gebrauch von Werkzeug, kraftverstärkende Werkzeuge, Grundlagen der ersten industriellen Revolution, Hebel in der Natur, Fließwasser, Stausee, Wind als Energieträger, Erhaltung der Energie, Energieentwertung, Entropie.
Das Orientierungswissen hinsichtlich des Umweltschutzes erfordert grundlegende Kenntnisse der Wärmelehre.
Für Elektrik (3) sind den Schülern die Begriffe Stromstärke, Spannung und Leistung geläufig, aber nicht deren Zusammenhang. Auf Modellbildung zum Spannungsbegriff und Fachsystematik wird zugunsten einer pragmatischen und an experimenteller Erkundung orientierten Vorgehensweise verzichtet; dabei dienen alltägliche Geräte als Anknüpfungspunkt (Stromzähler, Herdplatte...)

9/10 Mikro- und Makrokosmos - Modelle in der Physik

Mechanik (3)
Ein historisch zentrales Modell zur Erfassung von Bewegungen des Makrokosmos ist durch die newtonsche Mechanik gegeben. Alltägliche Phänomene bieten zahlreiche Anknüpfungspunkte für einen problem- und kontextorientierten Unterricht; viele Schülerexperimente liegen nah. Ferner können die Schülerinnen und Schüler behutsam an eine formalisiertere Behandlung physikalischer Phänomene herangeführt werden, um so den Übergang zum Unterricht im Grund- und Leistungskurs anzubahnen. Neben der verbalen Beschreibung und Interpretation von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen und funktionalen Zusammenhängen lernen die Schülerinnen und Schüler somit auch die Tragfähigkeit der mathematischen Darstellung der Grundlagen der Mechanik kennen.
Atom- und Kernphysik
Am Thema Atom- und Kernphysik können die Schüler den historischen Prozess physikalischer Forschung, die enge Beziehung zwischen Physik und Chemie sowie grundlegende Forschungsmethoden besonders gut nachvollziehen.