Physik

Fachschaftsleitung: Herr Kotva

Naturwissenschaften in der Schule und das Fach Physik

Im naturwissenschaftlichen Unterricht geht es in erster Linie darum, den Schüler*innen grundlegende naturwissenschaftliche Denkweisen, Arbeitsmethoden und natürlich auch fachliche Kenntnisse zu vermitteln. Dies versetzt sie in die Lage, Phänomene unserer Lebenswelt zu erklären, zu bewerten und begründete Entscheidungen treffen zu können. Dazu gehört auch das Erkennen von Problemstellungen sowie die intensive und differenzierte Auseinandersetzung mit gesellschaftlich relevanten Themen, die naturwissenschaftliche Fragestellungen beinhalten.

Am Dürer-Gymnasium als MINT-EC-Schule haben die Naturwissenschaften und damit natürlich auch das Fach Physik eine besondere Bedeutung.

In der Physik werden Naturphänomene sowie Aufbau und Eigenschaften der Materie untersucht und beschrieben. Dabei steht die Entwicklung von möglichst einfachen Modellen, mit deren Hilfe Beobachtungen erklärt und auch Vorhersagen gemacht werden können, im Vordergrund. Ihre Forschungsinhalte reichen von den kleinsten Bausteinen der Materie bis hin zum Aufbau des Universums. Physikalisches Arbeiten ist durch das Wechselspiel von Theorie und Experiment gekennzeichnet. Die Ergebnisse physikalischer Forschung und ihre Arbeitsmethoden und Denkweisen sind wegweisend für andere Naturwissenschaften.

Das Fach Physik ist ab Jahrgangsstufe 8 die Fortsetzung des gleich lautenden Teilfaches von Natur und Technik in Jahrgangsstufe 7. Sowohl am NTG als auch am SG ist Physik Kernfach mit je einer Schulaufgabe pro Halbjahr. Die verpflichtenden Lehrplaninhalte sind in beiden Zweigen identisch und lassen sich in die Gegenstandsbereiche Energie, Materie, Wechselwirkungen und Systeme im Gleich- und Ungleichgewicht unterteilen.

Am SG wird Physik zweistündig, am NTG in den Jahrgangsstufen 8 bis 10 dreistündig unterrichtet. Die zusätzliche Stunde am NTG ist als sogenannte Profilstunde definiert, in der schwerpunktmäßig schülerzentrierte Unterrichtsformen wie z.B. Schülerexperimente zum Einsatz kommen sollen. Sie dienen der zusätzlichen Übung, Ergänzung und Vertiefung des Stoffes, der Förderung von Selbständigkeit und Eigenverantwortlichkeit, der Erweiterung von Kompetenzen und unterstützen das Verständnis für und die Freude am Fach Physik.

In Jahrgangsstufe 11 und 12 des auslaufenden G8 wird Physik bzw. die angebotenen Lehrplanalternative Astrophysik dreistündig unterrichtet.

Physik am Dürer-Gymnasium Nürnberg

Unsere Fachschaft im Schuljahr 2022/23

Verwendete Lehrbücher:

DUDEN Physik 7, 8, 9 und 10, Gymnasium Bayern, Cornelsen Verlag

Q11 und Q12: Metzler Physik, Schroedel Verlag (auch Astrophysik)

Derzeit zugelassene Formelsammlungen (Seiten 8 und 9, Stand Oktober 2022):

https://www.km.bayern.de/download/21247_8_Lernmittel-die-nur-unter-den-...-Atlanten-und-Formelsammlungen.pdf

Projekte aus dem Physikunterricht

Wie viel CO2 stößt unsere Schule in einem Jahr aus?

Diese Frage stellte sich eine Gruppe von 12 SchülerInnen des P-Seminars „Save our planet: Das Dürer wird klimaneutral - Ermittlung des CO2-Fußabdrucks unserer Schule“ unter Leitung von Herrn Brügl.

Ziel war es, die gesamten CO2-Emissionen des Dürer-Gymnasiums über den Zeitraum eines (regulären) Schuljahres zu ermitteln. Nach zahlreichen Telefonaten, E-Mails, Gesprächen innerhalb der Schulfamilie und unzähligen Arbeitsstunden konnten als Hauptverursacher die Beheizung des Gebäudes, der Fahrtweg zur und von der Schule sowie die Versorgung mit Strom ausgemacht werden.

Eine grafische Darstellung der Aufteilung des kompletten jährlichen CO2-Fußabdrucks ist in folgendem Kreisdiagramm zu sehen:

Dividiert man den Verbrauch von ca. 457 Tonnen durch die Anzahl aller Mitglieder der Schulfamilie, so ergibt sich ein Wert von 457 t : 1063 ≈ 429 kg CO2 pro Person pro Jahr.

Auch wenn 429 Tonnen an CO2-Emissionen, die dem Schulbetrieb des Dürer-Gymnasiums zugerechnet werden können, auf den ersten Blick am gesamtdeutschen oder gar internationalen Ausstoß sicherlich nur ein Tropfen auf die heiße Erde sind, sollte es für jeden Einzelnen erstrebenswert sein, seinen eigenen Fußabdruck auf ein Minimum zu reduzieren.

Wir untereinander konnten bei der Erarbeitung der Datei feststellen, dass es für uns und unseren Erfolg unabdingbar war, zusammen im Team miteinander zu kommunizieren, zu arbeiten und vor allem andere zu unterstützen, wenn Probleme auftraten. Mit genau dieser Einstellung könnte es auch der gesamten Menschheit möglich sein, den globalen Ausstoß von Treibhausgasen zu verringern. Es müssen nur alle mitmachen. Deshalb ist es an uns, hier und jetzt damit anzufangen.

Die komplette, ausführliche Ausarbeitung kann man hier finden: „CO2 Verbrauch Dürer.pdf“

Euer P-Seminar „Das Dürer wird klimaneutral“

MINT-Quiz: Physik zum Nachmachen

Eine 9. Klasse des Dürer Gymnasiums hat im Rahmen des Physikunterrichts an einem Quiz gearbeitet.

Als Kinder staunen wir über alle möglichen Phänomene der Natur und der Technik, von Tieren und Eisenbahnen bis hin zum Weltall! Dass uns Naturwissenschaft und Technik alltäglich umgeben, merken wir schon, wenn wir im Bad das Licht anschalten und das Wasser aufdrehen. In der Physik geht es darum, solche Vorgänge in unserer Umwelt zu beobachten und vor allem zu erklären. In der 7. und 8. Jahrgangstufe bekommt ihr bereits einen Einblick in verschiedene Teildisziplinen der Physik. In der Optik beschäftigt man sich zum Beispiel mit dem Licht und in der Mechanik geht es um Kräfte und Bewegungen von Körpern. Es gibt noch einige weitere Bereiche der Physik, allen ist aber gemeinsam, dass das Experiment meist im Mittelpunkt steht.

Wir zeigen euch hier einige Freihandexperimente aus verschiedenen Gebieten der Physik. Könnt ihr die Vorgänge erklären? Macht den Test!

Projekt Lufttaxis und Flugdrohnen

Am Oktober 2021 durfte sich die Klasse 10 m über einen besonderen Besuch freuen: MAI Carbon und die Universität Augsburg behandelte mit den Schüler*innen im Rahmen des Projekts „MAI Schulprogramm – Ready 4.0 Future Work“ das Zukunftsthema Flugtaxis.

Beim MAI Carbon - Schulprogramm handelt sich um ein staatlich gefördertes Bildungsprojekt des Europäischen Sozialfonds und des Freistaats Bayern, dessen Ziel es ist, Schüler*innen mit neuen Methoden und Arbeitsformen der Arbeit 4.0 vertraut zu machen und ihnen schon heute die Möglichkeit zu geben sich auf neue Herausforderungen einzustellen und den Neuerungen der Arbeitswelt offen zu begegnen.

Im Laufe des Tages wurden den Lernenden naturwissenschaftliche und technische Lerninhalte im Kontext von Leichtbau und neuen Materialien durch die innovativen Methoden der Arbeit 4.0, wie zum Beispiel Design Thinking nähergebracht. Ziel des Tages war die gemeinsame Entwicklung eines Prototypen für ein Lufttaxi.

Nachdem sich die Schüler*innen zunächst mit I-Pads Wissen zu den Themen Faserverbund, Arbeit 4.0, Lufttaxi/ Drohnen, Umweltschutz und Datensicherheit angeeignet hatten, wurde die Klasse in die Berufsgruppen Ingenieure, Designer, Gesellschaft, Ressourcen- und Umweltbeauftragte und Marketingbeauftragte eingeteilt. Im Gruppenverband sollte mit LegoSeriousPlay ein möglicher Arbeitsplatz der Zukunft für die einzelnen Fachbereiche designed werden.

Im weiteren Verlauf wurden erneut Expertengruppen gebildet, um nun wiederum sowohl mit LegoSeriousPlay als auch mit einem CAD Zeichenprogramm für Einsteiger einen Prototypen für ein Lufttaxi / eine Drohne zu entwerfen.

Einzelne Bauteile eines Flugtaxis konnten abschließend anhand einer Mixed-Reality-Brille digital begutachtet werden. Vor allem der Einsatz und die Live-Demonstration eines 3D-Druckers konnte die Schüler*innen abschließend am Projekttag erneut motivieren, sowie für das zentrale Thema, dem Leichtbau, begeistern.

Ein Abend voller Physik und Spaß

Unter dem Motto eines „Langen Abends der Physik“ veranstalteten wir vom P-Seminar Mathe- und Physiknacht am 1. Oktober für die Kinder der 6. Klassen einen Abend voller Experimente und Spannendem zum selber basteln. Los ging es mit einer kurzen Begrüßung, bis kurz darauf auch schon die rund 50 Kinder voller Elan zu den fünf verschiedenen Stationen liefen. Von leuchtender Kreide und außergewöhnlichen Papierfliegern bis hin zu selbstgebastelten Elektroskopen war alles dabei.

Nach zwei Einheiten des Selbermachens gab es nach ungefähr einer Stunde eine Pause, in der die Schüler*innen des P-Seminars und des Wahlkurses „Biochemisches Praktikum“ Versuche vorführten. Zu sehen gab es unter anderem eine Lavalampe aus Wasser, Öl und Magnesiumtabletten, leuchtende Essiggurken und einen kleinen Backpulver-Vulkan. Die Physiklehrkräfte ließen zum Abschluss noch einige lila Blitze durch den Raum zucken. Die Versuche gefielen allen so gut, dass sie eine Zugabe forderten. Am beeindruckendsten war jedoch wohl die Wasserrakete, die später im Pausenhof durch die Luft schoss. Gespannt machten alle mit beim Countdown und verfolgten die Rakete, wie sie im hohen Bogen über den Pausenhof flog. Am Ende durften die Kinder ihr Gebasteltes mit nach Hause nehmen und alles in allem war es ein sehr gelungener Abend.