Physik

Liebe Schülerinnen und Schüler,

am Leibniz-Gymnasium baut ihr im Fach Physik naturwissenschaftliche Kompetenzen auf, um Phänomene und ihre Hintergründe kennen und verstehen zu lernen. Ihr lernt Fragen zu stellen, Vermutungen zu entwickeln und werdet naturwissenschaftliche Untersuchungen auch selbst durchführen. Experimente spielen hierbei eine sehr wichtige Rolle, um neues Wissen zu erlernen und es direkt anzuwenden: Sei es bei ersten Versuchen mit Glühlampen im Bereich der Elektrizitätslehre oder der Optik. Je weiter ihr im Fach Physik kommt, desto spannender und aufwendiger werden natürlich auch unsere Versuche. Am Ende beschäftigen wir uns daneben aber auch mit den dazugehörigen Theorien wie der speziellen Relativitätstheorie von Einstein. 

Viel Erfolg und Freude am Fach Physik wünscht euch die

Fachschaft Physik

 

Physik am Leibniz-Gymnasium

Allgemeines

Physik 2
Am Leibniz-Gymnasium beginnt der Physikunterricht in der 7. Klasse. Dort wird auf den in der Grundschule erworbenen naturwissenschaftlichen Kompetenzen aufgebaut. Diese Kompetenzen werden im Laufe der Mittelstufe ausdifferenziert und erweitert. Ziel ist dabei die zunehmende Orientierung an der Systematik der Physik als naturwissenschaftlicher Disziplin. 

Auf der Grundlage einer strukturierten Wissensbasis sollen die Schülerinnen und Schüler Kompetenzen in den vier Kompetenzbereichen: Fachwissen, Erkenntnisgewinn, Kommunikation und Bewertung erwerben. 

Diese sollen anschlussfähig sowohl für die weitere Kompetenzentwicklung in der Oberstufe mit Blick auf ein Studium, zum Beispiel der Naturwissenschaften, als auch für die Entwicklung beruflicher Kompetenzen, zum Beispiel in gewerblich-technischen Berufen sein.

Neben physikalischem Fachwissen erwerben die Schülerinnen und Schüler weitere Fähigkeiten und Fertigkeiten, die eine Voraussetzung für verantwortungsvolles und kompetentes Handeln in der technologisierten Welt des 21. Jahrhunderts und im Umgang mit der Natur sind. Diese Fähigkeiten umfassen die Formulierung von Fragen, das Entwickeln von Hypothesen, die Durchführung und Auswertung von Experimenten sowie insbesondere auch die Bewertung und Kommunikation von Ergebnissen. 

Der Physikunterricht fördert und fordert dabei Abstraktionsfähigkeit, Flexibilität und Kreativität sowie die Fähigkeit zum Transfer und zur rationalen Beurteilung. Darüber hinaus werden persönliche Einstellungen der Schülerinnen und Schüler wie Interesse an physikalischen Phänomenen und Fragestellungen, Offenheit gegenüber Neuem sowie Selbstvertrauen und Bereitschaft zur Übernahme von Verantwortung gefördert. Die Zusammenarbeit der Schülerinnen und Schüler fördert darüber hinaus Sozialverhalten und Kommunikationsfähigkeit. 

Experimente 

Das Experiment hat im Physikunterricht zwei zentrale Funktionen: Es ist Medium und Methode. Als Medium dient es der Vermittlung physikalischen Wissens. Dabei kann das Wissen über das Experiment selbst im Vordergrund stehen oder das Experiment Anlass zur Erarbeitung neuen Wissens sein. Gerade zur Erklärung des Vorwissens der Schülerinnen und Schüler, speziell deren Alltagsvorstellungen, eignen sich Experimente in besonderer Weise.

Gleichzeitig ist das Experiment aber auch die zentrale Methode der Erkenntnisgewinnung in der Physik. Es gilt daher, sowohl in Lehrer- als auch Schülerexperimenten Fähigkeiten im Bereich der Formulierung von Fragestellungen und Hypothesen, der Durchführung entsprechender Experimente zur Prüfung der Hypothesen sowie der Auswertung von Daten und des Ziehens von Schlussfolgerungen zu vermitteln. Durch ein systematisches Vor- und Nachbereiten in Zusammenarbeit mit den Schülerinnen und Schülern gelingt ein sinnvolles Einbinden des Experimentes in den Unterricht. 

Mittelstufe

Beginnend bei der Mittelstufe kommt dem Wechselspiel aus Theorie und Praxis beim Experimentieren, aber auch in anderen Zusammenhängen eine besondere Bedeutung zu. Beispiele dafür sind das angeleitete Bauen eines Elektromotors oder einer Lochkamera mit anschließender Entwicklung der Fotos in der Schule.

Die Schülerinnen und Schüler sind gefordert, durch Auswahl physikalischer Größen und die kreative Entwicklung experimenteller Anordnungen systematisch Daten zu erhalten, die konkrete und belastbare Schlussfolgerungen erlauben. Der zunehmende Grad an Mathematisierung im Physikunterricht erleichtert dabei die Formulierung klarer Hypothesen und ermöglicht quantitative Schlussfolgerungen.

Die Schülerinnen und Schüler erhalten die Gelegenheit, ihr bestehendes Wissen in den Unterricht einzubringen und neues aufzubauen. 

Oberstufe und MINT-Profil

physikDas Fach Physik in der Oberstufe am Leibniz-Gymnasien hat die Aufgabe, Kenntnisse insbesondere im Bereich der modernen Physik zu vermitteln. Schülerinnen und Schüler sollen dadurch dazu befähigt werden, wesentliche, unseren Alltag bestimmende Technologien, in Grundzügen zu verstehen. Darüber hinaus sollen sie auf ein Studium oder eine berufliche Ausbildung im Bereich Naturwissenschaften und Technik vorbereitet werden. Neben der Vermittlung von vertieftem Fachwissen schließt dies vor allem ein zu lernen, eigenständig physikalische Fragestellungen zu entwickeln, theoretisch fundierte Hypothesen zu formulieren. Dazu werden entsprechende Experimente durchgeführt und ausgewertet. 

Die Vermittlung physikalischer Arbeitsweisen umfasst dabei auch das Modellieren sowie die Beurteilung der Grenzen von Modellen für die Erklärung physikalischer Phänomene. Nicht zuletzt sollen sie die Erkenntnisse ihrer eigenen Arbeit, aber auch die der anderen kritisch reflektieren und die Ergebnisse kommunizieren können. Der aktiven Mitgestaltung des Physikunterrichts durch die Schülerinnen und Schüler kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu. Die Schülerinnen und Schüler sind gefordert, aus Theorien Vorhersagen abzuleiten und diese eigenständig experimentell zu prüfen. In der Mechanik beispielsweise eignet sich dafür besonders gut die Methode der Videoanalyse an Laptops, um z.B. Bewegungsabläufe an selbst aufgenommenen Videos zu analysieren.

In der Oberstufe wird sich insgesamt in besonderem Maße der Mathematik bedient. Nur in mathematischer Formulierung lassen physikalische Theorien präzise formulierte Vorhersagen zu, die einer experimentellen Prüfung zugänglich sind. Dies zu vermitteln, ist ebenfalls Aufgabe des Physikunterrichts. 

Eine weitere wichtige Aufgabe des Physikunterrichts in der Oberstufe ist die Förderung eines nachhaltigen Interesses der Schülerinnen und Schüler an Physik und an naturwissenschaftlichen Fragestellungen. Zudem werden für die weitere Ausbildung sowie das Berufsleben Eigenschaften wie Eigenständigkeit, Teamfähigkeit und Kommunikationsfähigkeit weiterentwickelt.

Herr C. Holdt, Fachschaftsleitung Physik

Physik-Blog

Leibnizianerinnen bei den Projekttagen Physik und Technik in Kiel

Vom 17. bis zum 20.08.2022 fanden die Projekttage Physik und Technik (PPT) in der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) statt.

Die PPT sind eine Veranstaltung für Schülerinnen der Oberstufe aus Schleswig-Holstein, die alle zwei Jahre an der CAU stattfinden und bei denen diese die Chance haben, an spannenden Projekten teilzunehmen.

Unter anderem gab es „Interferometrie der Sonne", „Quantenwelten", „Wasserraketen", „Thermographie" und „Physik und Musik", um nur ein paar der insgesamt 13 Projekte zu nennen. Die Projekte werden hierbei von Studierenden, Lehrenden, Doktoranden und Forschenden angeleitet, die sich auf den jeweiligen Gebieten gut auskennen.

Wir haben am Projekt „Staub im Plasma" teilgenommen, bei dem wir in einer Gruppe mit zwei weiteren Mädchen und zwei Betreuenden kleine 9,5 µm große Staubkörner in einer mit Plasma gefüllten Kammer beobachtet haben. Plasma ist der vierte Aggregatzustand. In der Kammer entsteht ein elektrisches Feld, welches die Staubpartikel zum Schweben bringt. Dabei bilden diese kristallförmige Strukturen und ordnen sich, je nach Anzahl, im jeweils stabilsten Muster an. Die stabilste Kristallform ist meist das Hexagon. In weiteren Versuchen haben wir die Kristalle zum Schmelzen und einzelne Partikel mit einer niedrigfrequenten Spannung zum Schwingen gebracht. In einem Schlusskolloquium wurden am Ende die Ergebnisse aller Gruppen zusammengetragen und vorgestellt.

Dennoch bestand die Zeit nicht nur aus Arbeitsphasen, sondern wurde zwischendurch auch mit einem abwechslungsreichen Freizeitprogramm gefüllt. Beim gemeinsamen Grillen, im Kletterpark, am Strand sowie in der Mittagspause in der Mensa hatten wir Gelegenheit, mit den anderen Teilnehmerinnen, die unser Interesse für Physik teilen, neue Bekanntschaften zu schließen. Ein besonderes Highlight war die Herstellung von Eis mit Flüssigstickstoff.

Alle 60 Teilnehmerinnen waren kostenfrei in einem Hotel mit leckerem Frühstück untergebracht und konnten morgens zu Fuß zur Uni laufen. Wir hatten großen Spaß an den Projekttagen und können sie allen physikbegeisterten Mädchen unserer Schule nur weiterempfehlen. Natürlich gibt es aber auch vergleichbare Programme, an denen Jungen teilnehmen können, so dass niemand zu kurz kommt.

Mia und Lilly (Q1e, Physikprofil)

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Wir fuhren in den Hansapark …

… um zu arbeiten!

Im Physikunterricht zu Beginn der Oberstufe werden alle möglichen Arten von „beschleunigten Bewegungen“ behandelt: der „Freie Fall“, Kreisbewegungen wie bei einem Looping, Schwingungen wie bei einer Schiffsschaukel, … Was also liegt näher, als diese Bewegungen nicht nur im Klassenzimmer zu berechnen, sondern sie im Hansapark am eigenen Leib zu erfahren.

Ein passender Fachtag war also schnell vereinbart.

Wer allerdings glaubte, der Fachtag würde sich alleine auf ein Mitfahren im 'Highlander' oder in der 'Nessie' beschränken, sah sich schon Wochen vorher eines Besseren belehrt: Anhand von Fotos und Videos mussten wir Geschwindigkeiten und Kurvenradien abschätzen, Beschleunigungswerte berechnen und Diagramme zum erwarteten Fahrtablauf zeichnen.

Nach einer Fahrradtour zum Hansapark wurden dort Maßbänder, Beschleunigungssensoren und Videoaufnahmen ausgepackt, um die Fahrten so genau wie möglich auszumessen und zu protokollieren.

Die Auswertung der Messdaten wird uns noch einige Wochen weiter beschäftigen. Trotzdem können wir ein erstes Fazit abgeben:

Es gibt langweiligere Fachtage als einen Ausflug in den Hansapark.

M. Breede, Physiklehrer

 

  • „Ich würde es anderen Schülern und Schülerinnen empfehlen, da das Leibniz der perfekte Ort ist, um gemeinsam viele schöne Augenblicke zu erleben."

    (Ole, Q1)
  • „Die kurzen Tage ohne Nachmittagsunterricht finde ich super."

    (Stefan, Kl. 9)
  • „Das Leibniz ist sehr hilfreich und auch die beste Schule der Welt."

    (Peer, Kl. 6)
  • „Ein bisschen Keks steckt in jedem von uns."

    (Joon, Kl. 9)
  • „Ich finde besonders schön, dass die Pausenhalle so gemütlich ist."

    (Ida, Kl.6)
  • „Für mich bedeutet ‚Wir sind Leibniz‘, dass niemand ausgeschlossen wird."

    (Pia, Q1)
  • „Unsere guten Lehrer sind immer darauf aus, aus uns selbstständige Erwachsene zu machen."

    (Svea, Q1)
  • „Ich mag besonders gerne die Fachräume."

    (Jakob, Kl.6)
  • „Das Bistro ist genial."

    (Herr M. Rehbein, Lehrer)
  • „Es ist nicht zu leicht und nicht zu schwer."

    (Filip, Kl.6)
  • „Jeder Schüler wird so gut gefördert wie möglich und wir haben viele Möglichkeiten, uns zu entfalten."

    (Linda, Kl.9)
  • „Ich schätze die gemeinschaftlichen Aktionen, die einem ans Herz gewachsen sind: Skifahrt, Adventsbasar, Sponsorenlauf."

    (Laurin, Q1)
  • „Diese Schule ist gewachsen, sie ist wie ein Dorf für mich."

    (Herr M. Kunau, Lehrer)