Astrophysik-Tag
Zehntklässler und die Myonen - Masterclass am HSG
Jeder, der Chemie oder Physik hat, weiß, dass unsere Welt aus Protonen, Neutronen und Elektronen besteht.
Wissenschaftler der Uni Würzburg, vom „Netzwerk Teilchenwelt“ zeigten den Klassen 10 a/b am Donnerstag, dem 10.11., dass es da noch viel mehr Teilchen gibt.
Die Studenten hielten zuerst einen Vortrag zur Einführung in die Teilchenwelt und ließen die Schüler anschließend zwei Experimente ausführen. Diese wurden dann gemeinsam ausgewertet und besprochen.
Das "Netzwerk Teilchenwelt"
besteht aus etwa 200 Wissenschaftlern und ist in Deutschland auf über 30 Standorte (Forschungsinstitute und Universitäten) verteilt. Sie sind an der Forschung am Thema Teilchenphysik beteiligt und wollen ihr Wissen und die neusten Erkenntnisse an Außenstehende, wie etwa Lehrer oder Schüler, weitergeben
(vgl. https://teilchenwelt.de/ueber-uns/ueberblick/ ).
Einführungsvortrag
Zu Beginn des Projekttags wurde von den Referenten eine Einführung in das Thema Teilchenphysik gegeben. Besprochen wurde unter anderem, was Strahlung überhaupt ist und dass es eine sogenannte „Kosmische Strahlung“ gibt. Die Kosmische Strahlung beschreibt Teilchen, die von unterschiedlichen Orten zu uns auf den Planeten Erde kommen. Man nahm sie genauer unter die Lupe, betrachtete deren Eigenschaften und was mit ihnen passiert, sobald sie auf die Erde treffen.
Bevor das Experimentieren losgehen konnte, wurde die Geschichte der Entdeckung der Kosmischen Strahlung erzählt. Außerdem wurden Messverfahren, sowie aktuelle Forschungsstationen, wie etwa das LHC, ein Teilchenbeschleuniger im CERN, präsentiert.
Experimente
Nach dem Vortrag durften die Schüler in Gruppen zwei Versuche durchführen.
Bei Versuch eins schaute man sich in der mit Trockeneis gekühlten „Nebelkammer“ den Zerfall von Teilchen an: ihre Flugbahn hinterlässt eine sichtbare Spur im Nebel!
Im zweiten Versuch wurde mit sogenannten Szintillatoren besondere Teilchen, die Myonen, detektiert. Durch Kippen der Messgeräte stellte man fest, dass die Teilchen, die einen längeren Weg durch die Atmosphäre hatten, vorher schon zerfallen waren.
Kurz vor Schluss ist man nochmal auf das Netzwerk Teilchenwelt genauer eingegangen und hat erklärt, wie man als Schüler aktiv werden kann. Anschließend stellten die Referenten der Universität Würzburg die verschiedenen Studiengängen der Physik vor. Nach dem Abschluss des Projekttags waren viele Schüler erstaunt, wie viel es in der Teilchenphysik noch zu erforschen gibt.
Ökostrom für zu Hause
Ein Projekt in der Woche der Alltagskompetenz der Jahrgangsstufe 8
Ihr lernt, was man unter „Ökostrom“ versteht und wie man einen geeigneten Ökostromtarif findet. Zum Projekt gehört die Besichtigung der Photovoltaikanlage des HSG und eine Exkursion zum Solarpark der EZV in Wörth. Außerdem gibt es Tipps, wie man eine PV-Anlage für das eigene Wohnhaus konfigurieren kann.
Andreas Wilke
Kettenreaktion
Ein HSG-Projekt der NTG-Klassen der 8. Jahrgangsstufe.
Wir halten die Reaktion am Laufen! Alles was rollt, fällt oder sich in irgendeiner anderen Form fortbewegt, darf verbaut werden. Los geht´s!
Internationale Astronomie und Astrophysikolympiade (IOAA)
Die IOAA ist ein relativ junger und bislang noch recht unbekannter Wettbewerb. In insgesamt drei Auswahlrunden kann man sich für das Nationalteam qualifizieren.
Entstanden aus der Internationalen Astronomie Olympiade (IAO) fand die IOAA das erste Mal 2007 in Thailand statt, Deutschland nahm 2019 in Ungarn erstmals mit einem Team teil. 2021 wird das deutsche Nationalteam zur Olympiade nach Kolumbien fliegen oder wahrscheinlicher, wenn Corona das nicht zulässt, - wie letztes Jahr leider schon - eine Onlineklausur bearbeiten. Doch wie kommt man eigentlich in das Finalteam?
Es gibt drei Auswahlrunden. Die erste Runde fand Anfang des Jahres als Hausaufgabenrunde statt, an der jede*r interessierte*r Schüler*in teilnehmen konnte. In fünf Aufgaben konnten jeweils bis zu fünf Punkte geholt werden, mit mehr als der Hälfte der Punkte (also 13 von 25) oder wenn man unter den besten 50% der TeilnehmerInnen war, ist man in der zweiten Runde dabei. Ebenfalls kann man sich für die zweite Runde der IOAA qualifizieren, wenn man es bis in die Bundesrunde der Internationalen Physik Olympiade (IPhO) geschafft hat.
Dieses Jahr haben 53 SchülerInnen aus ganz Deutschland ihre Bearbeitung der Aufgaben abgegeben, für 42 davon und einige BundesrundenteilnehmerInnen der IPhO geht es weiter in zwei Onlineklausuren, eine Theorie- und eine Data-Analysis- bzw. Beobachtungsklausur. Sowohl die zweite Runde jetzt Anfang April als auch die dritte Runde im Juni bestehen aus diesen zwei Klausuren. Die besten 20 TeilnehmerInnen der zweiten Runde haben sich für die dritte Runde qualifiziert und die besten 5 dieser Runde bilden das Nationalteam für Deutschland, das zur Internationalen Olympiade nach Kolumbien fliegt bzw. Deutschland online vertritt.
Die Aufgaben gehen über alle Teilbereiche der Astronomie und Astrophysik, Beispiele aus der diesjährigen ersten und zweiten Runde sind „Rover auf fernen Zwergplaneten“, die Modellierung von Sternpopulationen, die theoretische Beschreibung von Galaxien oder des gesamten Universums oder auch die Optik von Teleskopen. Eine Beispielaufgabe aus der ersten Runde über das Schwarze Loch in der Mitte unserer Galaxie gibt vielleicht einen Einblick in die Aufgabenstellung und den Schwierigkeitsgrad:
Wer sich für Physik und Astronomie begeistert und Interesse an solchen Aufgaben hat, kann gerne mal auf der Website der IOAA vorbeischauen und nächstes Jahr vielleicht sogar teilnehmen: https://ioaa-germany.de/
Vera Schuhmann
Lerninhalte Physik
Physik im LehrplanPLUS Bayern
„Ein Experiment ist eine List, mit der man die Natur dazu bringt, verständlich zu reden.
Danach muss man nur noch zuhören.“ – George Wald
Übersicht über die Themenbereiche in den einzelnen Jahrgangsstufen
Jahrgangsstufen 5 bis 7
Von der 5. bis zur 7. Jahrgangsstufe wird das Fach „Natur und Technik“ unterrichtet.
In der 5. Jahrgangsstufe lernen die Schüler allgemeine naturwissenschaftliche Arbeitsmethoden kennen. In der 7. Jahrgangsstufe wird Physik zu einem Schwerpunkt dieses Fachs.
Jahrgangsstufe | Wochenstunden | Themenbereiche |
7 "Natur und Technik" | 1 |
Physikalische Spielregeln der Natur Optische Phänomene Elektrische Stromkreise |
Die ausführlichen Jahrgangsstufenlehrpläne des Fachs Natur und Technik finden Sie hier.
Jahrgangsstufen 8 bis 13
Ab der 8. Jahrgangsstufe ist „Physik“ ein eigenständiges Fach. In folgender Tabelle sind die inhaltlichen Schwerpunkte aufgelistet:
Jahrgangsstufe | Wochenstunden | Themenbereiche |
7 „Natur und Technik“ |
1 |
Ein erster Blick auf die physikalischen Spielregeln der Natur Optische Phänomene Elektrische Stromkreise |
8 |
2 |
Elektrischer Strom Optik Mechanik |
8 Profil (nur im NTG-Zweig) |
1 |
Untersuchungen an Solarzellen und anderen Elektrizitätsquellen |
9 |
2 |
Energie als Erhaltungsgröße Atome Wärmelehre |
9 Profil (nur im NTG-Zweig) |
1 |
Klima |
10 |
2 |
Elektromagnetismus Impulserhaltung in der Mechanik Bewegungen und ihre Modellierung in der Physik Kernphysik |
10 Profil (nur im NTG-Zweig) |
1 |
Halbleiterbauelemente in Experimenten |
11 | 2 |
Kreisbewegungen Schwingungen und Wellen Eigenverantwortliches Arbeiten an physikalischen Themen |
11 Profil (nur im NTG-Zweig) | 1 |
Methode der kleinen Schritte Photovoltaik in Anwendungen Außerunterrichtliche Aktivität |
12 (gA=grundlegendes Anforderungsniveau) | 3 |
Statische elektrische und magnetische Felder Induktion und Schwingungen Elektromagnetische Wellen |
12 (gA, Biophysik) |
3 |
Auge Ohr Strahlenbiophysik und medizintechnische Anwendungen Neuronale Signalleitung |
12 (eA = erhöhtes Anforderungsniveau) |
5 |
Statische elektrische und magnetische Felder Induktion und Schwingungen Elektromagnetische Wellen Experimentelles Arbeiten |
13 (gA) | 3 |
Grundideen der Quantenphysik Atommodell der Quantenphysik Strukturuntersuchungen zum Aufbau der Materie Kernphysik |
13 (gA, Astrophysik) | 3 |
Orientierung am Himmel Sonnensystem Sonne Sterne Großstrukturen im Weltall |
13 (eA) | 5 |
Grundideen der Quantenphysik Atommodell der Quantenphysik Strukturuntersuchungen zum Aufbau der Materie Kernphysik Experimentelles Arbeiten |
Die ausführlichen Jahrgangsstufenlehrpläne des Fachs Physik finden Sie hier.
Besonderheiten im Naturwissenschaftlich-technologischen Gymnasium (NTG)
In den Jahrgangsstufen 8, 9, 10 und 11 haben die Schüler des NTG-Zweiges eine zusätzliche Physikstunde pro Woche.
Diese sogenannten „Profilstunden“ bieten die Möglichkeit, sich mit Themen und Arbeitsmethoden zu beschäftigen, für die im regulären Physikunterricht in der Regel kaum Zeit ist.
Die Schüler arbeiten dabei vorwiegend im Team, beschäftigen sich verstärkt mit Bezügen zu ihrer Lebenswelt sowie zur Technik und trainieren eigenständiges problemlösendes Handeln sowie physikalisches Experimentieren.