Sparpaket: Moderne Physik – Quanten, Kernphysik & Relativität

Das Paket bündelt drei Unterrichtsreihen für die Qualifikationsphase der Oberstufe: Quantenphysik, dann Atommodelle, Radioaktivität und Kernphysik sowie Relativität und Astrophysik. Behandelt werden Photoeffekt, Quantenobjekte am Doppelspalt und der Welle-Teilchen-Dualismus, die Entwicklung der Atommodelle bis zum Linienspektrum, Zerfallsgesetz, Halbwertszeit, Dosimetrie und Kernenergie sowie Zeitdilatation, Längenkontraktion, Masse-Energie-Äquivalenz und Grundlagen der Astrophysik. Einzeln kosten die drei Reihen zusammen 74,97 Euro, im Paket zahlen Sie 49,99 Euro und sparen 24,98 Euro. Die Lieferung erfolgt als digitaler Sofort-Download unmittelbar nach dem Kauf; die drei Reihen lassen sich einzeln unterrichten oder als Abfolge über ein volles Kurshalbjahr planen. Enthalten sind Aufgabensammlungen auf Abiturniveau, Simulationsaufträge, Messdatensätze, Präsentationen, Klausurvorschläge sowie Erwartungshorizonte.

Enthaltene Unterrichtsreihen

• Quantenphysik verstehen – Unterrichtsreihe Physik Sek II
• Atommodelle, Radioaktivität und Kernphysik – Unterrichtsreihe
• Relativität und Astrophysik – Unterrichtsreihe Physik Sek II

Einsatz im Unterricht

Für die Qualifikationsphase bietet sich die Abfolge Quantenphysik, Atom- und Kernphysik, Relativität und Astrophysik an. Die Quantenreihe umfasst etwa zwanzig Stunden und beginnt mit dem äußeren Photoeffekt in der Gegenfeldmethode, aus dessen Messreihe die Lerngruppe das plancksche Wirkungsquantum als Steigung der Geraden bestimmt; es folgen Elektronenbeugung, Doppelspaltversuche mit einzelnen Quantenobjekten und die statistische Deutung. Die Reihe zu Atommodellen und Kernphysik schließt mit rund achtzehn Stunden an: Franck-Hertz-Versuch, Energieniveauschema und Linienspektren, danach Zerfallsarten, Zerfallsgesetz mit halblogarithmischer Auftragung, Abstands- und Abschirmungsversuche mit dem Zählrohr sowie Kernspaltung und Bindungsenergie je Nukleon. Die dritte Reihe braucht etwa sechzehn Stunden und führt vom Michelson-Experiment über die Postulate zur Zeitdilatation, zum Myonenzerfall und weiter zu Sternentwicklung, Hertzsprung-Russell-Diagramm und Rotverschiebung. Eine inhaltliche Klammer bildet die Quantelung der Energie, die im Photoeffekt eingeführt und im Linienspektrum wieder aufgegriffen wird.

Die Differenzierung erfolgt über zwei Aufgabenfassungen: geführte Aufgaben mit Teilschritten und Hinweis auf die Formelsammlung für Grundkurse, offene Aufgaben mit Datenauswertung und Fehlerabschätzung für Leistungskurse. Für die Leistungsüberprüfung liegen drei Klausurvorschläge im Aufbau schriftlicher Abiturprüfungen mit Erwartungshorizont und Bewertungsraster nach Anforderungsbereichen vor, dazu Kurztests und Aufgaben zur Modellkritik, etwa zum Vergleich von bohrschem Modell und Orbitalmodell. Wo kein Zählrohr und keine Photozelle vorhanden sind, ersetzen fertige Messdatensätze und Aufbaufotos die Eigenmessung, sodass die Auswertung erhalten bleibt. Fächerübergreifend ergeben sich Bezüge zur Chemie über Atombau und Isotope, zur Biologie über die Strahlenwirkung auf Zellen und zur Politik über die Bewertung von Kernenergie und Endlagerung, wofür ein Material für eine Podiumsdiskussion beiliegt. Als Kurshalbjahr lässt sich das Paket geschlossen unterrichten; einzelne Bausteine eignen sich für Projekttage zur Astronomie oder zur Vorbereitung mündlicher Prüfungen. Für die Wiederholung liegt zu jeder Reihe ein zweiseitiges Kompendium mit den zentralen Beziehungen, Skizzen und typischen Fehlerquellen bei.

Lieferung und Lizenz

Der Bezug erfolgt digital: Nach dem Kauf steht das Paket sofort zum Herunterladen bereit, versendet wird nichts. Alle Aufgabenblätter, Klausurvorschläge und Erwartungshorizonte sind DOCX-Dateien, die Präsentationen und Tafelbilder PPTX-Dateien; Sie können Aufgabenteile austauschen, Punktwerte anpassen und eigene Messdaten einfügen. PDF-Fassungen für den direkten Ausdruck sind enthalten. Die Erwartungshorizonte sind in einer getrennten Datei abgelegt, damit Sie Aufgabenblätter ohne Lösungen an Ihre Kurse weitergeben können.

Die Einzellizenz gilt für eine Lehrkraft samt Kopien für die eigenen Kurse und deren digitale Bereitstellung. Die Schullizenz erweitert die Nutzung auf die gesamte Fachschaft Physik der Schule, was bei mehreren parallelen Kursen und bei geteilten Abiturvorbereitungen sinnvoll ist. Die gewünschte Lizenzform wählen Sie oben auf dieser Seite aus.

Häufige Fragen

Eignet sich das Paket für Grund- und Leistungskurse?

Alle drei Reihen sind in zwei Anforderungsvarianten angelegt. Grundkursaufgaben verzichten auf mehrstufige Herleitungen und arbeiten mit vorgegebenen Beziehungen, Leistungskursaufgaben verlangen Herleitungen, Fehlerbetrachtung und Modellkritik, etwa beim Vergleich klassischer und relativistischer Energie. Die Klausurvorschläge liegen in beiden Fassungen vor, jeweils mit Erwartungshorizont und Zuordnung zu den Anforderungsbereichen eins bis drei.

Welche Experimente sind vorgesehen, und was ersetzt fehlende Geräte?

Vorgesehen sind Photozelle mit Gegenfeldschaltung, Franck-Hertz-Röhre, Zählrohr mit Präparaten und ein Gitterspektrometer. Wo diese Geräte fehlen oder der Umgang mit Präparaten an Ihrer Schule nicht möglich ist, liegen vollständige Messreihen, Fotos der Aufbauten und Auswertungsvorlagen bei. Zusätzlich enthalten die Reihen Arbeitsaufträge zu frei verfügbaren Simulationen, mit denen Doppelspalt und Zerfallsstatistik am Rechner untersucht werden.

Wie werden die Grenzen der Modelle behandelt?

Jede Reihe enthält einen Abschnitt zur Reichweite des jeweiligen Modells: Das bohrsche Atommodell wird an Mehrelektronensystemen an seine Grenze geführt, die klassische Wellenvorstellung am Nachweis einzelner Quantenobjekte, die newtonsche Mechanik an hohen Geschwindigkeiten. Dazu gehören Aufgaben, in denen die Lerngruppe Modellaussagen und Messbefunde gegenüberstellt und die Wahl eines Modells schriftlich begründet.