In der Variante des Physikunterrichts für die Oberstufe des beruflichen Gymnasiums mit 5 Stunden in Klasse 12 und 13 hat man von diesen 5 Stunden 1 Stunde Labor. Und sinnvollerweise hat jede Halbklasse vierzehntäglich eine Doppelstunde Labor. Auch so braucht man eine ganze Anzahl von Schülerversuchen, die die Schüler in kleinen Gruppen jeweils eine Doppelstunde beschäftigen und die eine bewertbare Auswertung erfordern. Hier möchte ich die Unterlagen in Netz stellen, die ich in den Schuljahren 2017-2019 für die erste 12. und 13.Klasse an unserer Schule entwickelt habe.

Natürlich gibt der Lehrplan Themen für den Physikunterricht für die Klassenstufen vor, nicht jedoch, was konkret in den Laborstunden gemacht werden soll. Das hängt auch von diversen Faktoren ab, die von Lehrer zu Lehrer und von Schule zu Schule verschieden sein mögen. Die großen Themenfelder sind in Klasse 12 Elektrizität und Magnetismus, in Klasse 13 Schwingungen und Wellen. Jeweils dazu passende Versuche bieten sich an. Da es in Klasse 11 aber noch keine Laborstunde gab (zumindest an unserer Schule) und dort in großen Klassen ausführliche Schülerversuche nicht so gut möglich sind, kann man durchaus auch Mechanik-Versuche in die Laborstunden in Klassen 12 und 13 nehmen. Versuche hängen weiterhin davon ab, welches Material in ausreichender Menge da ist - Vorhandenes nutzen.

Z.B. waren bei uns Dioden und Transistoren bereits da, so dass sich neben den Schaltungen aus Widerständen, Kondensatoren und Spulen auch Logikschaltungen aus Halbleiterbauelementen anboten. Desweiteren sind so umfassend Kenntnisse und Erfahrungen der Schüler aus der Mittelstufe in der Regel nicht, so dass auch Versuche zur geometrischen Optik zum Vermitteln der Kompetenzen Aufbau überlegen, Justieren, Messen, Auswerten hier herangezogen werden können. Wo Geräte nicht mehrfach vorhanden sind, kann man selbstverständlich über mehrere Termine ein Rotationssystem der Schülergruppen durch verschiedene Versuche fahren; das habe ich auch bei einigen der folgenden Versuche so gemacht. Bei sehr empfindlichen Geräten und Versuchen, die Hochspannung erfordern (Millikan-Versuch, Fadenstrahlrohr, Elektronenstrahlablenkröhre) habe ich mich allerdings dagegen entschieden, sie in die Laborstunden als Schülerversuche zu nehmen. Selbst in Halbklassen erscheint mir das zu riskant, wenn die Lehrkraft mehrere Gruppen gleichzeitig zu betreuen hat. Selbstverständlich gibt es diese Versuche als Demonstrationsversuche in den Stunden mit der ganzen Klasse. Aber so kann wiederum das Problem auftauchen, für die Laborstunden ein bzw. zwei ganze Schuljahre lang genug Versuche zusammenzubekommen. Das ist auch der Hauptgrund, meine Unterlagen hier einzustellen, damit es euch Lesern vielleicht die ein oder andere Anregung gibt, was man noch machen könnte.

Teilweise ist auf den Arbeitsblättern für die Schüler kein Bild des fertigen Aufbaus. Ein Lerneffekt soll ja sein, aus der Beschreibung mit den Geräten, die die Schüler hingestellt bekommen, den Aufbau zu realisieren. Deshalb habe ich hier teilweise Fotos von Versuchen separat hochgeladen. 

Mechanik

Bestimmung der Erdbeschleunigung g
fadenpendel.pdf
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Vorversuch (ohne Auswertung)
Vorversuch_zu_Aufrieb.pdf
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Auftrieb
auftrieb.pdf
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Das Bild zeigt den Vorversuch zum Auftrieb.


geometrische Optik

Brechungsgesetz
brechungsgesetz.pdf
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Linsengesetz
linsengesetz.pdf
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Das Arbeitsblatt Brechungsgesetz enthält ein Foto des Versuchsaufbaus, deshalb hier extra ein Foto des Versuchsaufbaus zum Linsengesetz sowie der auf dem Schirm abgebildete Pfeil, wie er scharf ist.


Elektrizität und Magnetismus

Schaltkreise mit Widerständen
ReihenParallelSchaltung.pdf
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Kennlinien von Dioden und Widerständen
Kennlinien.pdf
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Spezifischer Widerstand
spezWiderstand.pdf
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Reihenschaltung von Widerstand und Kondensator mit Wechselspannung
addition_wechselspannung.pdf
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Anmerkung zum Versuch "Addition von Wechsel-spannungen": Die Schüler messen die Effektivwerte (quasi Amplituden) der Spannungen. An einem Aufbau kann man dann die beiden Sinusspannungen auf dem Oszilloskop zeigen. Es sind jedoch in der Regel nicht so viele Oszilloskope wie Schülergruppen da. Und die Bedienung des Oszilloskops wäre ein weiterer Aspekt (durchaus wünschenswert, wo das in der Laborstunde in einem Rotationssystem einmal möglich ist). Ich nutze hier den Versuch zu einem ersten "Modellieren" mit dem graphischen Taschenrechner, im Hinblick auf das Thema Wellen im folgenden Jahr.

Hoch- und Tiefpass
hochtiefpass.pdf
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für den Lehrer:

Foto und Auswertung
loesung_hochtiefpass.pdf
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Gedämpfte Schwingung
gedaempfteSchwingung.pdf
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für den Lehrer:

Foto und Auswertung
loesung_gedaempfteSchwingung.pdf
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Auf-und Entladen eines Kondensators
kondensator_laden.pdf
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Hier ein Foto der Anordnung mit CBL und Taschenrechner als Messwertaufnehmer.

Bemerkung zum Versuch "Kondensator Auf- und Entladen": Kleinspannungsstelltrafos liefern keine ausreichend konstante Gleichspannung. Wenn andere Netzgeräte, die das können, in ausreichender Anzahl vorhanden sind, kann man diese verwenden. In meinem Versuch wurden Batterien verwendet. Und die Batterieclips waren hier noch selbstgebastelt.

Feldstärke eines Stabmagneten
magnetfeldstaerke.pdf
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Das Bild zeigt die Feldstärke um einen kleinen Stab-magneten in Millitesla als Surface-Plot. In x- und y-Richtung numerieren hier die Skalen lediglich die Messpunkt in Abständen von 2cm durch.


Logikschaltungen

Schalterlogik
logikschaltungen_schalter.pdf
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Diodenlogik
logikschaltungen_dioden.pdf
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Transistorlogik
logikschaltungen_transistoren.pdf
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Der Transistor als Schalter
Mit diesem Versuch soll eine erste Vorstellung davon vermittelt werden, welche Toleranzen An-/Aus-Pegel in digitalen Schaltungen haben können.
transistor_schalter.pdf
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Da das Arbeitsblatt "Der Transistor als Schalter" keinen Schaltplan enthält, hier ein file mit der "Lösung für den Lehrer":

Schaltung/Foto/Messung
loesung_transistor_schalter.pdf
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Treppenhausschaltung
treppenhaus.pdf
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Diodenstrecken beim Transistor
transistoren.pdf
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Testen der Diodenstrecken beim Transistor


Sonstiges

Dieses kleine Thema war für eine Stunde am Ende des Schuljahres, wo Zensuren bereits feststanden.

Parallaxe (Triangulation)
parallaxe.pdf
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Materialblatt zu Parallaxe
materialblatt_zu_parallaxe.pdf
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Bilder einer Mondskulptur und eines Sonnenuntergangs zum Aufhängen im Klassenzimmer und Anpeilen.

Schwingungen

siehe auch Gedämpfte Schwingung unter Elektrizität

Faden- und Federpendel
faden_federpendel.pdf
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Videoanalyse am freien Fall
vorbeitung_videoanalyse.pdf
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Videoanalyse gekoppelter Pendel
koppelpendel.pdf
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oben: Versuch gekoppelte Pendel

links: Auswertung der Pendelbewegungen

(Es gibt gegeneinander verschobene

Schwebungen.)


mehr Optik bzw. Wellenoptik

Intensitätsabfall mit r hoch 2
helligkeit_mit_abstand.pdf
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