konstruktion von physik- klausuraufgaben · formulierung der arbeitsaufträge an den in kapitel 3.3...
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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 relevantsind
Relevanz der Hinweise Inhaltliche Aspekte
Auf der Grundlage der in den Vorgaben, im Lehrplan und in deneingeführten Unterrichtsbüchern vorhandenen Aufgaben undExperimenten sollen die zu erstellenden Prüfungsaufgaben…
FormulierungsaspekteAus der Aufgabenstellung gehen Art und Umfang der gefordertenLeistung hervor. Im Interesse der Eindeutigkeit orientiert sich dieFormulierung der Arbeitsaufträge an den in Kapitel 3.3 der EPA Physikvorgesehenen 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 undmagnetischen 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
ElektromagnetischeSchwingungen 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 derenKonsequenzen 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 inder Quantenphysik Doppelspaltversuch mit Elektronen und Licht
reduzierter Intensität
Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation
Inhaltlich geeignetoder 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 dieSchwerpunkte des eigenen Unterrichtsfür 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 denZusammenhang der Obligatorik des Fachs mitdiesen Vorgaben.
Die folgenden Hinweise sollen der weiterenKlärung und Präzisierung dienen:
Math. Kompetenzen „Grad der erwarteten mathematischen
Kompetenzen“: Kompetenzen aus dem Grundkurs Mathematik
Kenntnis der Punktnotation für Ableitungen vonphysikalischen Größen nach der Zeit
Umgang mit trigonometrischen Funktionen
Math. Kompetenzen Nur für den Leistungskurs:
Lösungen von Differentialgleichungen mitvorgegebenem 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 geeigneteBeispiele für die Erarbeitung der Inhalte imUnterricht.
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 Schwingungenund Wellen: Kenntnis der Thomsonschen
Schwingungsformel, Analogie zum mechanischen Oszillator auch
bezüglich der Energiebilanzen
Fachliche Hinweise Relativitätstheorie (nur Leistungskurs):
Lorenzkontraktion, Zeitdilatation und derrelativistische Energiesatz E0
2 = E2 + p2c2 ; keine Lorenztransformation keine Minkowskidiagramme
Atom- und Kernphysik / Atommodelle: Bohrsches Atommodell, Potentialtopfmodell (nur Leistungskurs)
Klausuraufgaben: FormulierungAufgabe 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 einesBunsenbrenners, so geht von der Flamme gelbes Lichtder Wellenlänge λ = 589 nm aus. Erläutern Sie mit Hilfe des Bohrschen Atommodells dasZustandekommen dieser Lichtemission.
Aufgabe 2 (alt!)Der Abbildung entsprechend wird ein weißer Schirm durch eine Natriumdampflampe undeine Glühlampe gleicher Lichtleistung ausgeleuchtet. An der Stelle, wo sich die Lichtkegelder Lampen kreuzen, wird die Bunsenflamme aus Aufgabe 1) in den Strahlengang beiderLampen gebracht. Dort, wo das Licht der Na-Lampe auftrifft, entsteht ein dunklerSchatten. Dort, wo das Glühlampenlicht auftrifft, entsteht kein Schatten.Erklären Sie diese Beobachtungen ausführlich, und betrachten Sie die Photonen derverschiedenen Lichtquellen einzeln.
Klausuraufgaben: Formulierung
Aufgabe 2 (neu!)Eine Natriumdampflampe und eine Glühlampe senden Licht aus, das sich im Bereichder Bunsenbrennerflamme kreuzt und auf einem Schirm zwei getrennte Bereiche etwagleicher Helligkeit ausleuchtet. Bringt man nun Natriumchlorid (NaCl) in die Flamme,so sieht man in dem von der Natriumdampflampe beleuchteten Bereich einen dunklenSchatten. In dem Schirmbereich, der von der Glühlampe angeleuchtet wird, erkenntman 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)
Sachverhalte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche
reduziert übersichtlich darstellenskizzieren
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten ohne Erläuterungen
aufzählennennen/angeben
kausale Zusammenhänge in Hinblick auf Erklärungsmöglichkeiten
untersuchen und abwägend herausstelleninterpretieren/deuten
aus Größengleichungen durch mathematische Operationen
eine physikalische Größe freistellenherleiten
einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis
formulierenermitteln
Aufgabe zu Operatoren
• formulieren Sie die Aufgabenmithilfe 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 undvorbereiten
Klausuren der relevanten Typen und Umgangmit der Formelsammlung üben
Orientierung an den Formaten derBeispielprüfungsaufgaben
Operatoren (1)
Operatoren (2)
Operatoren (3)
Konstruktion derPrüfungsaufgaben (1)
Grundlage: Lehrplan und ‚Vorgaben‘(siehe „Obligatorik“)
Anforderungsbereiche I-III gemäß Lehrplan Kap. 5.2
Unabhängigkeit von Teilaufgaben,ggf. Zwischenwerte
Aufgabenarten gemäß Lehrplan Kap. 5.3.1
Konstruktion derPrüfungsaufgaben (2)
Berücksichtigung mehrerer Sachbereiche(und Halbjahre)
Kompetenzbereiche und Fachmethoden gemäßLehrplan Kap 2.2
spezifischer Unterrichtsbezug entfällt
Differenzierung GK-LK nicht nur quantitativ, sondernvor allem auch qualitativ
Leistungsanforderungen orientiert an EPA-Physik,Kap.3.3
Aufgabenartengemäß Kap. 5.3.1
Bearbeitung eines Demonstrationsexperiment
Aufgabe mit fachspezifischem Material:
nicht vorgeführtes Experiment
Tabellen, Graphen, Messreihen
Texte, Bilder, Filme, ...
Durchführung und Bearbeitung einesSchülerexperiment
keine rein numerisch oder ausschließlich aufsatzartigzu lösende Prüfungsaufgaben