Download - Landesinstitut für Schulentwicklung

45-6512-2413/4
Ministerium für Kultus, Jugend und Sport
Baden-Württemberg
Schulversuch
41-6624.13/28
vom 1. März 2005
Lehrpläne
für das berufliches Gymnasium
der dreijährigen Aufbauform
Technische Richtung (TG)
Profil angewandte
Naturwissenschaften (NTG)
Fachrichtung technische Physik
Die Lehrpläne treten
mit Wirkung vom 1. August 2002
beginnend mit der Eingangsklasse
in Kraft.
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Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371

2
Inhalt
Fächer
Fachrichtung technische Physik LS-Nr.
Technische Physik .................................................................................................. L – 04/3371 01
Chemie und physikalische Chemie ....................................................................... L – 04/3371 02
Physikalisches Praktikum ...................................................................................... L – 04/3371 03
Werkstatt-Praktikum ............................................................................................... L – 04/3371 04
Chemisches Praktikum .......................................................................................... L – 04/3371 05
Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik .................................. L – 04/3371 06
Computertechnik .................................................................................................... L – 04/3371 07
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Technische Physik (NTG) 1
Berufliches Gymnasium der
dreijährigen Aufbauform
Technische Richtung (TG)
Profil angewandte
Naturwissenschaften (NTG)
Fachrichtung technische Physik
Technische Physik
Eingangsklasse
Jahrgangsstufen 1 und 2
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2 Technische Physik (NTG)
Vorbemerkungen
Der vorliegende Lehrplan für das Profilfach Technische Physik orientiert sich an zwei Vorgaben:
– Einführung in das Fach Physik auf wissenschaftlicher Grundlage
– Vermittlung der Kenntnisse, die für den Beruf als Physikalisch-technischer Assistent erforderlich
sind.
Eines der wichtigsten Ziele in diesem Fach ist es, physikalische Vorgänge zu beobachten und in
sprachlicher, grafischer und algebraischer Form darzustellen. Darüber hinaus sollen physikalische
Gesetzmäßigkeiten auf technische Vorgänge und Problemstellungen angewendet werden. Die
Schülerinnen und Schüler sollen ein Bewusstsein für die Bedeutung der physikalischen Methoden
und Denkweisen in der Physik und in der Technik erhalten.
Der Teil Elektrotechnik ist in der Jahrgangsstufe 1 und 2 als eigenständiges Fach gestaltet. Es
werden mess- und steuerungstechnische Problemstellungen analysiert und beschrieben. Durch
Anwendung der Grundkenntnisse verschiedener Teilgebiete der Elektrotechnik werden Lösungen
erarbeitet und realisiert.
Das Fach Technische Physik und die praktischen Fächer Physikalisches Praktikum sowie Messtechnisches
Praktikum und instrumentelle Analytik sind eng miteinander verknüpft. Die Planung
des Unterrichts sollte nach Möglichkeit abgestimmt werden.
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Technische Physik (NTG) 3
Lehrplanübersicht
Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert
Gesamtstunden
Eingangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 30
klasse 1 Grundbegriffe und Grundgrößen der Mechanik 8
2 Kinematik und Dynamik des Massepunktes 20
3 Kräfte und Drehmomente 18
4 Erhaltungssätze 20
5 Kreisbewegungen 12
6 Mechanik der Flüssigkeiten und Gase 12
7 Wärmelehre 25
8 Elektrisches und magnetisches Feld 15
9 Ladungsträger im elektrischen und magnetischen Feld 20 180
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 60
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240

4 Technische Physik (NTG)
Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert
Jahrgangs- Physik
stufen
1 und 2 Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 54
10 Strahlenoptik und optische Geräte 30
11 Schwingungen und Wellen 35
12 Licht als Wellenerscheinung 12
13 Technische Anwendungen der Wellenoptik 8
14 Quantenphysik des Lichts und des Elektrons 25
15 Quantenphysik der Atomhülle 20
16 Kernphysik 25
Elektrotechnik
Gesamtstunden
17 Grundlagen der Elektrotechnik 30
18 Verstärkertechnik 24
19 Wechselstromtechnik 16
20 Digitaltechnik 20
21 Mikrocontrollertechnik 25 324
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 108
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Technische Physik (NTG) 5
Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT)
Eingangsklasse Zeitrichtwert
Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert.
Z. B.
Projekt,
Versuchsreihen,
Exkursionen
1
Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden
Lehrplaneinheiten unter Beachtung
Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen.
Grundbegriffe und Grundgrößen der Mechanik 8
Die Schülerinnen und Schüler lernen die formale Schreibweise der Physik kennen.
SI-Einheiten
Grundgrößen und deren Messung
Die Fehlerrechnung soll in Zusammenarbeit
mit dem Praktikum eingeführt werden.
Elementare Messgeräte Messschieber, Mikrometerschraube
Messfehler
Dichte Dichtebestimmung mit Überlaufgefäß,
Pyknometer und Aräometer
Masse – Gewichtskraft Die Krafteinheit wird gegeben und in LPE 3
exakt definiert.
2
Kinematik und Dynamik des Massepunkts 20
Die Schülerinnen und Schüler lernen den engen Zusammenhang zwischen Graphen und physikalischen
Gleichungen kennen.
Geradlinige Bewegung
Graphische Darstellung von
Bewegungsabläufen
Weg als Fläche im v-t-Diagramm
Momentangeschwindigkeit
Eine Trennung von LPE 2 und 3 ist aufgrund
der Newton’schen Axiome nicht möglich.
Der GTR bzw. ein geeignetes Computerprogramm
(z. B. Excel) kann hier mit einbezogen
werden.
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30

6 Technische Physik (NTG)
Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Graphische Darstellung von
Bewegungsabläufen
Freier Fall Fallschirmsprung
Überlagerungsprinzip Schiefer Wurf, Parabelflüge,
Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit
Waagrechter Wurf
Senkrechter Wurf
3
Würfe mit Luftwiderstand;
Programmieren einer solchen Wurfbahn
Kräfte und Drehmomente 18
Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie man physikalische Größen durch geeignete Messvorschriften
definieren kann. Sie gelangen zu der Einsicht, dass exakte Definitionen nicht nur sinnvoll
und zweckmäßig, sondern auch notwendig sind.
Als ergänzende Referatthemen eignen sich
u. a. das Aristotelesche Weltbild und die
Theorie der Waagen als Anwendung von
Drehmoment und Hebel.
Die Newton’schen Axiome Die Physik als Axiomatisches System
Kraft als Vektor, Kräfteaddition Die Kraft als definierte Größe
Kräftegleichgewicht
Schiefe Ebene
Reibungskräfte in statischen und dynamischen
Problemen
– Reibungszahl
– Haftreibung
– Gleitreibung
Gleichgewichtsbedingung bei drehbaren
Körpern
Hebelgesetz
Drehmoment
Schwerpunkt
Modellcharakter der Reibung und deren
Grenzen
Rollreibung und Luftreibung
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Technische Physik (NTG) 7
4
Erhaltungssätze 20
Die Schülerinnen und Schüler lernen Zustände zu beschreiben und über Erhaltungssätze
Zustandsänderungen zu berechnen.
Energiebedarf Umweltgedanken
Verschiedene Energieformen
Übertragene Energie als Arbeit im
F-s-Diagramm
Energie als Erhaltungsgröße,
Energieerhaltungssatz
Leistung und Wirkungsgrad
Mögliche Referatsthemen: Energie und Umwelt
(z. B.: Regenerative Energien – evtl. in
Zusammenarbeit mit Religion/Ethik, Energiespartechniken
im Bau, Verkehrsmittel etc.)
Beim Impuls kann man sich auf zentrale Stöße
beschränken.
Fläche
Kraftstoß Ballistisches Pendel
Impuls Drehimpuls
Impulserhaltungssatz Drehimpulserhaltungssatz
Elastische und unelastische Stöße
5
Kreisbewegungen 12
Die Schülerinnen und Schüler erkennen in der Kreisbewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
eine beschleunigte Bewegung unter dem Einfluss einer Zentralkraft und die Analogie zwischen
geradliniger Bewegung und Kreisbewegung. Sie verstehen den Unterschied zwischen Zentrifugal-
und Zentripedalkraft.
Gesetze der gleichförmigen und gleichmäßig
beschleunigten Kreisbewegung
Rotationsenergie
Trägheitsmoment
Steiner’scher Satz
Bei der Winkelbeschleunigung
Vgl. Lehrplan physikalisches Praktikum
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8 Technische Physik (NTG)
Probleme mit Zentralkräften
– Zentripetalbeschleunigung
– Zentripetalkraft
– Technische Anwendungen
6
Bezugssysteme; Zentrifugalkraft
Zentrifuge, Fliehkraftregler, Bewegungen im
Gravitationsfeld, Mikrogravitation, Messung
von Querbeschleunigungen, geladene
Teilchen im magnetischen Feld, vgl. LPE 8
Mechanik der Flüssigkeiten und Gase 12
Die Schülerinnen und Schüler erkennen den Druck als Zustandsgröße ohne Vektorcharakter und
als elementaren physikalischen Begriff.
Druckausbreitung in (ruhenden) Flüssigkeiten
und Gasen
Hydrostatischer Druck
Diese LPE kann auch vorgezogen werden
(z. B. nach LPE 1). Die Krafteinheit wird dann
gegeben.
Auftrieb Aräometer als Dichtemesser
Druckmessung
Luftdruck Gesetz von Boyle-Mariotte, vgl. LPE 7
7
Wärmelehre 25
Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihren mechanischen Energiebegriff.
Temperatur als Grundgröße
Celsiusskala
Kelvinskala
Temperaturmessverfahren Gasthermometer
Wärme als Energie
– Mischungsversuche
– kalorimetrische Berechnungen
Hier ist eine Absprache mit dem Fach Physikalische
Chemie ratsam.
Als Referatsthemen eignen sich z. B. antike
Temperaturmessverfahren und Tieftemperaturphysik
als Forschungsgebiet.
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Technische Physik (NTG) 9
Zustandänderungen idealer Gase
– Gesetz von Boyle-Mariotte
– Gesetz von Gay-Lussac
– Gesetz von Amonton
– ideale Gasgleichung
– Zusammenhang zwischen Dampfdruck und
Umwandlungspunkt herstellen
– Phasendiagramm von Wasser
Mechanismen des Wärmetransports
– Wärmeleitung
– Konvektion
– Wärmestrahlung
8
Vgl. LPE 6
Die Gasgleichung für nicht-ideale Gase wird in
der physikalischen Chemie behandelt.
Anwendungen in Vakuumtechnik und Alltag
(z. B. Schnellkochtopf, Kochen auf dem Berg
etc.)
Unterschied Dampf – Gas
Luftfeuchtigkeit
Anwendung bei Wärmedämmung
Elektrisches und magnetisches Feld 15
Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihr physikalisches Verständnis um den Feldbegriff.
Vorkenntnisse zum elektrischen und magnetischen Feld werden vertieft.
Grundlegende Begriffe und Gesetze des
elektrischen Felds
– Ladung und elektrisches Feld, Feldlinien
– elektrische Feldstärke
– Kapazität eines Plattenkondensators
– bewegte Ladungen im elektrischen Feld
– Energie des elektrischen Feldes
– Coulomb’sches Gesetz
Grundlegende Begriffe und Gesetze des
magnetischen Felds
– Kraft auf stromdurchflossenen Leiter im
Magnetfeld
– Magnetische Flussdichte und Feldstärke
– Materie im Magnetfeld
9
Mögliches Referatsthema: Das Magnetfeld der
Erde
Unterscheidung zwischen Spannung und
Potenzialdifferenz
Dielektrizitätszahl
Geschichte des Magnetismus
Hysterese
Ladungsträger im elektrischen und magnetischen Feld 20
Die Schülerinnen und Schüler können die Newton’sche Grundgleichung auf Ladungen in
homogenen elektrischen und magnetischen Feldern anwenden. Sie verstehen die physikalischen
Grundlagen für die Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie.
Bewegte Ladungsträger im homogenen Feld Braun’sche Röhre
Lorentzkraft
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10 Technische Physik (NTG)
Induktionsvorgänge Elektromotoren, Generatoren
Induktionsgesetz Transformator
Regel von Lenz
Selbstinduktion
Energie im magnetischen Feld
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Technische Physik (NTG) 11
Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT)
Jahrgangsstufen 1 und 2 Zeitrichtwert
Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert.
Z. B.
Projekt,
Versuchsreihen,
Exkursionen
Physik
10
Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden
Lehrplaneinheiten unter Beachtung
Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen.
Strahlenoptik und optische Geräte 30
Die Schülerinnen und Schüler wenden das Modell des Lichtstrahls zur Konstruktion von Abbildungen
in einfachen optischen Systemen an. Mit Hilfe der Abbildungsgleichungen sind sie in der Lage
diese Systeme auch rechnerisch zu beschreiben. Sie können den Aufbau gängiger optischer Instrumente
beschreiben und die Funktion der Bauelemente erklären. Dabei wird ihnen klar, dass für
optimale Abbildungen neben dem Abbildungsstrahlengang auch der Beleuchtungsstrahlengang
von entscheidender Bedeutung ist.
Grundgesetze der Strahlenoptik
– Lichtausbreitung, Modell des Lichtstrahls,
Lichtbündel
– Reflexionsgesetz
– Brechungsgesetz, Totalreflexion
– Strahlengang am Prisma
– Dispersion
Abbildung
– Sphärischer Spiegel
– Strahlengang bei dünnen Linsen,
Brennweite, Brechkraft
– Bildkonstruktion
– Abbildungsgleichungen
– Virtuelles Bild
– Linsensystem, Hauptebene
– Dicke Linse
– Linsenfehler
Lochkamera
Dreh-, Winkel-, Parabolspiegel
Planparallele Platte
Lichtleitfaser, Umkehrprisma
Refraktometer
Spiegelteleskop, Wölbspiegel
Sphärischer und chromatischer Fehler,
Astigmatismus
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12 Technische Physik (NTG)
Optische Geräte
– Aufbau des Auges
– Sehwinkel, Vergrößerung
– Lupe
– Fernrohr
– Mikroskop: Abbildungs- und
Beleuchtungsstrahlengang
– spezielle Mikroskopieverfahren
11
Aufbau von Fotoapparaten
Digitalkamera, Projektor
Auflösungsvermögen (vgl. LPE 12)
Fernglas, Teleskop
Pupillen
Auflichtmikroskop, Immersion
Dunkelfeldbeleuchtung
Schwingungen und Wellen 35
Die Schülerinnen und Schüler lernen periodische Vorgänge zu beschreiben. Am Beispiel der harmonischen
Schwingung erarbeiten sie sich beispielhaft, wie in der Physik mit Hilfe von Differenzialgleichungen
physikalische Vorgänge in ihrem Zeitablauf beschrieben werden. Die Vorgehensweise
wird an verschiedenen schwingungsfähigen Systemen eingeübt. Anhand von gedämpften
und erzwungenen Schwingungen erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie die Differenzialgleichung
der harmonischen Schwingung erweitert werden kann, um weitere Einflussgrößen zu berücksichtigen.
Die Lösung dieser komplexeren Differenzialgleichungen kann numerisch mit Hilfe
eines CAS-Systems erfolgen. Das Beispiel der mechanischen Wellen dient der Herausarbeitung
der grundlegenden Eigenschaften von Wellen. Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass
Wellen räumlich und zeitlich periodische Vorgänge sind und können sie auch mathematisch beschreiben.
Die Kenntnisse werden auf Schallwellen und elektromagnetische Wellen übertragen.
Hierbei erkennen die Schülerinnen und Schüler die analoge mathematische Struktur in der Beschreibung
verschiedener Wellenphänomene.
Harmonische Schwingung
– Auslenkung, Amplitude, Frequenz,
Schwingungsdauer
– Differenzialgleichung
– Bewegungsgesetze s(t), v(t), a(t)
– Energieumwandlung
– Beispiele: Federpendel, Fadenpendel,
physikalisches Pendel
Gedämpfte Schwingung
– Dämpfungskonstante
– Amplitudenfunktion
Erzwungene Schwingung
– Resonanz
– Rückkopplung
Drehpendel, Reversionspendel (vgl. Lehrplan
Messtechnisches Praktikum, LPE 4),
Schwingkreis, chaotische Schwingungen
Einsatz von CAS-System zur Lösung der
Differenzialgleichung
Kfz-Dämpfung, Lautsprecher
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Technische Physik (NTG) 13
Lineare mechanische Querwellen
– Ausbreitung von Querstörungen
– Ausbreitungsgeschwindigkeit
– Sinusförmige Querwelle
– Wellenlänge
– Wellengleichung
– Reflexion, Überlagerung
– Stehende Welle
– Eigenschwingung
Schallwellen
– Längswelle
– Druck und Schnelle
– Schallgeschwindigkeit
– Stehende Schallwellen
Mehrdimensionale Wellen
– Elementarwelle
– Wellenfront
– Huygens’sches Prinzip
– Brechungsgesetz
– Beugung und Interferenz
– Dopplereffekt
12
Anwendung: Musikinstrumente
Serienformeln
Ultraschall
Kundt’sches Rohr (vgl. Lehrplan Messtechnisches
Praktikum, LPE 4)
Wellenstrahl
Reflexionsgesetz
Licht als Wellenerscheinung 12
Die Schülerinnen und Schüler wenden die in LPE 11 erarbeiteten Erkenntnisse auf elektromagnetische
Wellen insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichts an. Die Kenntnis der Beugungs- und
Polarisationserscheinungen ist Grundlage für das Verständnis der technischen Anwendungen in
der Wellenoptik. Dabei werden die im Fach Chemie und physikalische Chemie (LPE 11) erworbenen
Kenntnisse aufgegriffen und vertieft.
Interferenz von Lichtwellen
– Gangunterschied
– Kohärenz
– Beugung an Spalt, Doppelspalt und
optischem Gitter
Polarisation von Licht
– Polarisationsfilter
– Polarisationsphänomene
Entstehung von Lichtwellen, vgl. Lehrplan
Chemie und Physikalische Chemie LPE 11
Gitterspektrometer
Auflösungsvermögen von optischen Geräten
Polarimeter
Reflexion, Streuung, Brechung, Doppelbrechung
Polarisationsmikroskop
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14 Technische Physik (NTG)
13
Technische Anwendungen der Wellenoptik 8
Die Schülerinnen und Schüler lernen einige wichtige Anwendungen der Wellenoptik kennen.
Im Vordergrund steht das Verständnis der physikalischen Grundlagen der technischen Beispiele.
Spektrometer
– Strahlengang
– Reflexionsgitter
Echelettegitter
Interferenzfilter Linienbreite
Güte
Oberflächenvergütung
Laser-Resonator Modes
Linienbreite
14
Quantenphysik des Lichts und des Elektrons 25
Die Schülerinnen und Schüler lernen, dass Photonen und Elektronen Quantenobjekte sind. Der
scheinbare Widerspruch zwischen Teilcheneigenschaften und Welleneigenschaften wird durch die
Kopenhagener Deutung der Wellenfunktion aufgelöst. Das Pauliprinzip und die Unschärferelation
bereiten das Orbitalmodell der Atomhülle sowie die Kernreaktionen vor.
Fotoeffekt
– Photonenenergie
– Planck’sches Wirkungsquantum
– Ablösearbeit
– Einstein-Gleichung
Photonen
– Wellenpaket
– Photonenmasse
– Photonenimpuls
Elektronen
– De-Broglie-Wellenlänge
– Beugung
Photonen und Elektronen werden als Quantenobjekte
eingeführt. Der scheinbare Widerspruch
zwischen Teilcheneigenschaften und
Welleneigenschaften wird durch die Kopenhagener
Deutung der Wellenfunktion aufgelöst.
Das Pauliprinzip und die Unschärferelation
bereiten das Orbitalmodell der Atomhülle sowie
die Kernreaktionen vor.
Chemische Wirkung des Lichts
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CCD
Elektronen als Quantenobjekt
Kopenhagener Deutung der Wellenfunktion

Technische Physik (NTG) 15
Wechselwirkung zwischen Photonen und
Elektronen
– Comptoneffekt
– Röntgenbremsstrahlung
– Paarbildung und Zerstrahlung
Interferenzexperimente Experimente von Taylor bzw. Jönsson
Michelson-Interferometer
Mach-Zehnder-Interferometer
Unbestimmtheitsrelation
– Ort/Impuls
– Energie/Zeitintervall
Quantenregeln
– Wellenfunktion
– Spin
– Pauliprinzip
– Fermionen und Bosonen
15
Lokalisationsenergie
Cornu-Spirale
Quantenmechanische Messung
Dekohärenz
Verschränkte Photonen,
EPR-Experiment,
Folgerungen für das physikalische Weltbild
Quantenphysik der Atomhülle 20
Die Schülerinnen und Schüler können das Orbitalmodell auf quantenmechanischer Grundlage
erklären.
Atommodelle
– Rutherford
– Bohr
Linienspektren des H-Atoms
Franck-Hertz-Versuch
Linearer Potentialtopf
– Stationäre Elektronenzustände
– Energieniveaus
– Tunneleffekt
Orbitalmodell de H-Atoms
– Schrödinger-Gleichung
– Quantenzahlen
– Orbitale
Absorption und Emission von Photonen
Ionisierungsenergie
Schalenmodell und PSE
Die wichtigsten Ergebnisse der historischen
Entwicklung
PC-Programme zur Veranschaulichung des
Modells
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16 Technische Physik (NTG)
Einblicke in Vielteilchensysteme Festkörper
Elektrischer Widerstand
Laser
Supraflüssigkeit
Supraleiter
16
Kernphysik 25
Die Schülerinnen und Schüler lernen die unterschiedlichen Formen der Radioaktivität zu unterscheiden.
Sie können Isotope in eine Kernsystematik einordnen und ihre Stabilität beurteilen.
Die Schülerinnen und Schüler können Aktivitätsberechnungen durchführen und legen damit eine
wichtige Grundlage für den Strahlenschutz sowie für Anwendungen im technischen Bereich.
Natürliche Radioaktivität
Ionisierende Strahlung
Künstliche Radioaktivität
Neutronen
Kernmodell
– Tröpfchenmodell
– Schalenmodell
Kernbindungsenergie
Kernenergie
Kernkraftwerk
Aktivität, Halbwertszeit
Wirkungen ionisierender Strahlung
Strahlenschutz
Anwendungen der Radioaktivität
Zerfallsreihen
Weizsäckerformel
Dosimetrie
Medizinische Anwendungen
Innerer Aufbau von Protonen und Neutronen Standardmodell der Elementarteilchen
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Technische Physik (NTG) 17
Elektrotechnik
17
Jahrgangsstufen 1 und 2 Zeitrichtwert
Grundlagen der Elektrotechnik 30
Die Schülerinnen und Schüler kennen die Grundbegriffe und Grundgesetze der Elektrotechnik im
Gleichstromkreis und wenden diese an exemplarischen Problemstellungen an.
Elektrische Spannung, elektrischer Strom
Widerstand, Ohmsches Gesetz Widerstand in Abhängigkeit von Geometrie
und Temperatur
Nichtlineare Widerstände
Elektrische Leistung, Arbeit
Gleich-/Wechselspannung, Kenngrößen
Reihenschaltung, Parallelschaltung von
Widerständen
Spannungsteiler
Kondensator im Gleichstromkreis
Kirchhoff’sche Gesetze
Glättung, RC-Glied
Diode Gleichrichter, Z-Diode, LED, Arbeitspunkt
Spannungsquellen Solarzelle
Innenwiderstand
Anpassung
Reihen-/Parallelschaltung
Längsregler
18
Verstärkertechnik 24
Die Schülerinnen und Schüler lernen prinzipielle Verstärkerschaltungen für steuerungs- und
messtechnische Anwendungen kennen. Sie analysieren und dimensionieren einfache Schaltungen
und führen Berechnungen an diesen Schaltungen durch.
Transistor Kennlinien, Arbeitspunkt
Transistor als Schalter
Kenngrößen des idealen und realen
Operationsverstärkers
Grundschaltungen des Operationsverstärkers
Leerlaufverstärkung
Eingangswiderstand
Spannungsversorgung
Schaltverstärker Komparator, Schmitt-Trigger (Mitkopplung)
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18 Technische Physik (NTG)
Signalverstärker Invertierender/nicht invertierender Verstärker
Impedanzwandler (Gegenkopplung)
Anwendungen
19
Wechselstromtechnik 16
Die Schülerinnen und Schüler lernen die Grundlagen und Kenngrößen der Wechselspannungstechnik
kennen und können einfache Filterschaltungen beschreiben und dimensionieren.
Kenngrößen Amplitude, PP-Spannung, Periode, Frequenz,
Phasenlage
Ohmscher-, kapazitiver- und induktiver
Widerstand
Linien- und Zeigerdiagramm
Filterschaltungen mit R,L,C Hochpass, Tiefpass, Bandpass, Bandsperre
Grenzfrequenz, Resonanzfrequenz
Bandbreite, Güte, Frequenzgang
LC-Schwingkreis Elektromagnetische Welle
20
Digitaltechnik 20
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben digitaltechnische Probleme und stellen diese dar. Sie
realisieren und simulieren digitaltechnische Aufgaben mit Hilfe von logischen Schaltfunktionen.
Abgrenzung der Begriffe analog, digital, binär
Funktionstabelle
Grundfunktionen
Übergangstabelle, Zustandsdiagramm Rechenregeln zur Vereinfachung
Digitale Speicher RS-Flipflop, D-Master-Slave-Flipflop
Darstellung im Funktionsplan
RAM, Speichermatrix
Beispiele Zähler, Schieberegister, Codewandler
21
Mikrocontrollertechnik 25
Die Schülerinnen und Schüler analysieren und beschreiben steuerungs- und messtechnische
Probleme und realisieren Lösungen mit Hilfe eines Mikrocontrollers.
Rechnerstruktur eines Mikrocontrollers
Befehlssatz
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Technische Physik (NTG) 19
Programmablaufplan
Aktuelle Entwicklungsumgebung
Quellcode Unterprogramm
Zeitschleife
Ein-/Ausgabe Digitale I/O
A/D-Wandler
Schnittstellen (seriell, USB)
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20 Technische Physik (NTG)
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Chemie und physikalische Chemie (NTG) 1
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Fachrichtung technische Physik
Chemie und
physikalische Chemie
Eingangsklasse
Jahrgangsstufen 1 und 2
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2 Chemie und physikalische Chemie (NTG)
Vorbemerkungen
Das Ziel des Faches Chemie und Physikalische Chemie ist es, physikalische und chemische Betrachtungsweisen
zusammenzuführen. Dadurch rücken komplexere Wissensgebiete wie Thermodynamik,
Atomistik, Elektrochemie und Kristallbau ins Blickfeld. Diese Gebiete physikochemischer
Forschung werden im Unterricht in angemessener Weise behandelt.
Im Fach Chemie der Eingangsstufe werden am Beispiel typischer Stoffklassen deren charakteristische
chemische und physikalische Eigenschaften sowie ihre Anwendung im Labor aufgezeigt.
Durch Erklärung des Stoffverhaltens auf der Basis des Atombaus soll Verständnis für die Zusammenhänge
in der Chemie erreicht werden. Darauf aufbauend werden Prinzipien, Voraussetzungen
und Auswertung typischer Laboranwendungen dargelegt.
In der organischen Chemie soll Einblick in das Verhalten ausgesuchter Verbindungsklassen gewonnen
werden. Entsprechend ihrer Bedeutung für physikalisch-technische Assistenten werden
vor allem synthetische Werkstoffe behandelt.
In den Jahrgangstufen 1 und 2 verbinden die Schülerinnen und Schüler dieses Wissen mit den
Inhalten des Profilfaches Technische Physik. Sie werden so aus dem fachorientierten Denken
herausgeführt. Die Schülerinnen und Schüler lernen, verschiedene Methoden zu kombinieren und
ihr Wissen in übergreifenden Zusammenhängen zu organisieren. In diesem Sinne leistet das Fach
Chemie und Physikalische Chemie einen wichtigen integrierenden Beitrag und vermittelt den
Schülerinnen und Schülern den sowohl für ein Studium als auch für den Beruf des physikalischtechnischen
Assistenten unverzichtbaren Überblick über die benachbarte Naturwissenschaft
Chemie.
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Chemie und physikalische Chemie (NTG) 3
Lehrplanübersicht
Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert
Gesamtstunden
Eingangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 15
klasse 1 Stoffbegriff, Teilchenmodell und Stöchiometrie 16
2 Atombau und Periodensystem der Elemente 11
3 Chemische und physikalische Bindungen 14
4 Redoxreaktionen 13
5 Säure-Base-Reaktionen 11
6 Organische Chemie 10 90
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 30
Jahrgangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 18
stufen 8 Ideales Gas und reale Gase 12
1 und 2 9 Wärmekraftmaschinen 10
10 Reaktionsenthalpie 10
11 Atomhülle und elektromagnetische Strahlung 18
12 Leitfähigkeit und Elektrolyse 10
13 Elektrochemische Potenziale 14
14 Röntgenstrahlen und Kristallstruktur 16 108
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 36
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120
144

4 Chemie und physikalische Chemie (NTG)
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Chemie und physikalische Chemie (NTG) 5
Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT)
Eingangsklasse Zeitrichtwert
Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert.
Z. B.
Projekt,
Versuchsreihen,
Exkursionen
1
Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden
Lehrplaneinheiten unter Beachtung
Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen.
Stoffbegriff, Teilchenmodell und Stöchiometrie 16
In dieser Lehrplaneinheit findet eine angleichende Wiederholung statt. Es werden die Grundlagen
für die nachfolgenden Lehrplaneinheiten und auch für das chemische Praktikum gelegt. Stoffe und
Stoffumwandlungen werden von den Schülerinnen und Schülern als Basis chemischer Betrachtung
erkannt. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten eine Erklärung sichtbarer Phänomene
durch modellhafte und abstrakte Vorstellungen.
Stoffe und Stoffveränderungen
– Eigenschaften von Stoffen
– Gemische und ihre Trennungen
Reinstoffe
Lösung, Massenkonzentration
Teilchenmodell
– Gesetz der Erhaltung der Masse
– Gesetz der konstanten Massenverhältnisse
– Erklärung der Aggregatzustände mit Hilfe der
Teilchenvorstellung
Schülerversuche, z. B. Filtrieren,
Sedimentieren, Dekantieren
Summenformel, Reaktionsgleichung Aufbau und Aussage
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15
Dalton’sche Atomhypothese
Anziehungskräfte, ungeordnete Teilchenbewegung
in Abhängigkeit von der Temperatur
Stöchiometrie Stoffmenge n, molare Masse M,
Stoffmengenkonzentration c,
Massenkonzentration ß

6 Chemie und physikalische Chemie (NTG)
2
Atombau und Periodensystem der Elemente 11
Die Schülerinnen und Schüler lernen eine für die weitere chemische Erkenntnis ausreichende Modellvorstellung
über den Atombau kennen. Damit verstehen sie die Ordnung im PSE. Sie lernen
das PSE als wichtige Informationsquelle für chemische Fragestellungen zu schätzen und erkennen
Regelmäßigkeiten bei den chemischen Eigenschaften der Elemente. Mit diesem theoretischen
Wissen erklären sie die bei Versuchen gemachten Beobachtungen.
Rutherford’scher Streuversuch
Elementarteilchen
– Protonen, Neutronen, Elektronen
Aufbau der Atomkerns
Bohr’sches Atommodell
Elektronenkonfiguration
Ordnungsprinzip des PSE
Aufbau des Periodensystems
Chemische Eigenschaften typischer
Hauptgruppen
3
Ordnungszahl, Protonenzahl,
Kernladungszahl, Massenzahl,
Isotope z. B. - 1 H, 2 H
- 12 C, 14 C Altersbestimmung
- 235 U, 238 U
Perioden, Haupt- und Nebengruppen
Metalle, Nichtmetalle, exemplarische z. B.:
Alkalimetalle, Erdalkalimetalle,
Halogene, Edelgase
Chemische und physikalische Bindungen 14
Modellvorstellungen über die verschiedenen Bindungsarten stellen ein Ordnungssystem für die
große Vielzahl chemischer Stoffe dar und sind die Basis für das Verständnis chemischer Reaktionen.
Die Schülerinnen und Schüler verstehen wie die Bindungsart mit den jeweiligen Stoffeigenschaften
zusammenhängt. Sie prüfen die Brauchbarkeit von Modellvorstellungen, indem sie aus
ihnen Vermutungen ableiten und mit dem realen Verhalten der Natur (Experiment) vergleichen.
Ionenbindung
– Ionen: Anion, Kation
– Bildung von Ionen
– Coulomb’sches Gesetz
– Eigenschaften von Salzen
Atombindung
– unpolare Atombindung
– polare Atombindung
– Elektronegativität
Nachweis der Ionen über die elektrische
Leitfähigkeit von Salzlösungen
Triebkraft: Erreichen der Edelgaskonfiguration
Schmelzpunkt, Lösungsvorgang, spröder
Bruch
Bindungsenergie, Bindungsabstand
Partialladung; H2O als Dipolmolekül
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Chemie und physikalische Chemie (NTG) 7
Metallbindung
– Elektronengas, Metallkationen
– Eigenschaften der Metalle
Zwischenmolekulare Kräfte
– Van der Waals-Kräfte
– Wasserstoffbrückenbindung
4
Elektrische Leitfähigkeit, Verformbarkeit,
Wärmeleitfähigkeit
Zusammenhang Struktur – Eigenschaft:
Siedepunkte, Schmelzpunkte, Löslichkeit,
Mischbarkeit
Redoxreaktionen 13
Die Schülerinnen und Schüler verstehen mit der Redoxreaktion eine grundlegende chemische
Reaktionsart mit großer Bedeutung für biologische und technische Prozesse.
Elektronenübergang
– Oxidation, Reduktion
5
Oxidationsmittel, Reduktionsmittel
Redoxpaar
Oxidationszahl
Praktische Anwendungen, z. B. Thermit und
Hochofenprozess, Batterie, Rosten
Säure-Base-Reaktionen 11
Neben der Redoxreaktion ist die Säure-Base-Reaktion die zweite grundlegend wichtige chemische
Reaktionsart. Somit verfügen die Schülerinnen und Schüler über ein Instrumentarium, um einen
Großteil der anorganischen Reaktionen einzuordnen und zu verstehen. Sie erkennen die strukturelle
Parallelität zwischen Redox- und Säure-Base-Reaktionen. In diesem Zusammenhang lernen
sie anhand alltagsnaher Beispiele den Begriff chemisches Gleichgewicht kennen.
Protonenübergang
– Säure: Protonenspender
– Base: Protonenempfänger
Wichtige Säuren und Basen
Brönsted
HCl, HNO3, H2SO4, NaOH, NH4OH
pH-Wert Sauer, alkalisch, pH-Skala
PH-Indikatoren
Stärke von Säuren und Basen Dissoziation
Einfache qualitative Betrachtung des chemischen
Gleichgewichtes, z. B. Vergleich
Magensäure HCI und Essigsäure
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8 Chemie und physikalische Chemie (NTG)
6
Organische Chemie 10
Die Schülerinnen und Schüler lernen die organische Chemie als ein sowohl für biologische als
auch für chemische und pharmazeutische Prozesse wichtiges Teilgebiet der Chemie kennen. Sie
wenden das in den vorhergehenden LPE an anorganischen Themen erarbeitete Verständnis über
den Zusammenhang von Struktur und Eigenschaft nun auch auf organische Stoffe an.
Organische und anorganische Stoffe Berzelius, Wöhler (Harnstoffsynthese)
Homologe Reihe
Grundzüge der Nomenklatur
Isomerie
Zusammenhang Struktur – Eigenschaft
Zusammenhang funktionelle Gruppe – Reaktionsverhalten
Behandlung an einem exemplarischen Thema,
z. B. ausgewählt aus:
Alkohole – Ether
Carbonsäuren, Ester, Seifen, Fette
Mineralöl – Pflanzenöl
Kunststoffe: Monomere – Polymere
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Chemie und physikalische Chemie (NTG) 9
Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT)
Jahrgangsstufen 1 und 2 Zeitrichtwert
Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert.
Z. B.
Projekt,
Versuchsreihen,
Exkursionen
8
Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden
Lehrplaneinheiten unter Beachtung
Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen.
Ideales Gas und reale Gase 12
Ausgehend von den Grundgesetzen der Mechanik werden die Schülerinnen und Schüler in die
kinetische Gastheorie eingeführt. Unter Einbeziehung von Wahrscheinlichkeitsüberlegungen ergibt
sich ein neues Verständnis der Größen Druck und Temperatur.
Mit der Korrektur des idealen Modells in Form der Van-der-Waals-Gleichung lassen sich für reale
Gase entscheidende Aussagen machen.
Die Schülerinnen und Schüler lernen, mit der Gleichung von Clausius und Clapeyron Dampfdruckwerte
zu berechnen. Die Anwendung des Raoult’schen Gesetzes ermöglicht die Berechnung
von Gefrierpunktserniedrigung bzw. Siedepunktserhöhung.
Modell des idealen Gases
– Molekülbewegung und Wahrscheinlichkeit
– Kinetische Deutung von Druck und
Temperatur
– Gaskonstante R
– Boltzmannkonstante k
– Molwärme
Van-der Waals-Gleichung
– Kohäsionsdruck und Kohäsionsvolumen
– Gaskonstanten a und b
– kritische Daten realer Gase
Dampfdruck von Flüssigkeiten
– Gleichung von Clausius und Clapeyron
– Raoult’sches Gesetz
Gleichverteilungssatz
Berechnungen mit CAS
Gefrierpunktserniedrigung
Siedepunktserhöhung
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18

10 Chemie und physikalische Chemie (NTG)
9
Wärmekraftmaschinen 10
Die Schülerinnen und Schüler können Zustandsänderungen eines Systems mithilfe von Zustandsvariablen
beschreiben und Energieänderungen sowie Volumenarbeit berechnen.
Die Theorie der Kreisprozesse ist die Grundlage für das Verständnis der Wärmekraftmaschinen.
Mithilfe des Carnot-Prozesses kann der 2. Hauptsatz der Thermodynamik zwanglos formuliert
werden.
Zustandsänderungen
– abgeschlossenes System
– Zustandsvariable
Isobare, isotherme und adiabatische
Zustandsänderungen
Volumenarbeit beim idealen Gas
1. Hauptsatz der Thermodynamik
Kreisprozesse
Wirkungsgrad
Abgrenzung zu anderen Systemen
Stirlingmotor
Carnotprozess
Verbrennungsmotoren
2. Hauptsatz der Thermodynamik Reversible und irreversible Vorgänge
Wärmepumpe
Entropie
10
Reaktionsenthalpie 10
Chemische Reaktionen erfolgen häufig bei konstantem Umgebungsdruck. Die Schülerinnen und
Schüler erfahren, dass bei der Ermittlung der Reaktionswärme (Reaktionsenthalpie), die Volumenarbeit
der entstehenden bzw. verbrauchten Gase zu berücksichtigen ist. An einfachen chemischen
Reaktionen (z. B. Verbrennungsprozessen) berechnen sie mit Hilfe von tabellierten Standardbildungsenthalpien
die umgesetzte Reaktionsenthalpie.
Enthalpie
Reaktionsenergie und -enthalpie
Standardbildungsenthalpie
Hess’scher Satz
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Chemie und physikalische Chemie (NTG) 11
11
Atomhülle und elektromagnetische Strahlung 18
Die Schülerinnen und Schüler erhalten auf qualitativer Ebene einen Einblick in den Zusammenhang
zwischen dem Aufbau der Atomhülle und der Entstehung von Licht. Dabei werden die
Grundlagen für das Verständnis spektroskopischer Verfahren in der instrumentellen Analytik gelegt.
Durch die Nähe zu den Fächern Technische Physik und Messtechnisches Praktikum/Instrumentelle
Analytik wird hier deutlich, dass das Fach Physikalische Chemie eine Nahtstelle
zwischen den Erkenntnissen der theoretischen Physik (Quantenmechanik) und moderner
Laboranalytik darstellt.
Entstehung elektromagnetischer Wellen
– Verknüpfung von elektrischem und
magnetischem Feld
– Gesamtüberblick über das elektromagnetische
Frequenzspektrum
Energiezustände in der Atomhülle
– Quantenzahlen
– Quantensprung und Lichtemission und
-absorption
– Emissions-, Absorptionsspektrum
– Frequenz, Wellenlänge
– weitere Anregungsmechanismen
– Linienspektren
– kontinuierliche Spektren
Spektralphotometrische Verfahren
– Absorptionsgesetz
– Absorption, Extinktion
– Lambert-Beer’sches-Gesetz
– Spektralphotometrie
– Atomabsorptionsspektrometrie
12
Hertz’scher Dipol
Anwendung und Vertiefung im Fach
Technische Physik, LPE 12
Aufbau auf dem in der Eingangsklasse
eingeführten Atommodell
Wasserstoff-Spektrum
Resonanzabsorption, Fluoreszenz
Thermische Anregung
Elektronenstoß
Technische Anwendungen
Differenzialgleichung
UV-, IR-Spektroskopie
Leitfähigkeit und Elektrolyse 10
Leitfähigkeits- und Potentialmessungen sind Grundlage wichtiger Untersuchungsmethoden in der
chemischen Analytik. Der Unterricht sollte möglichst viele praxisnahe Beispiele vermitteln.
Vorgänge bei der Elektrolyse Faraday’sche Gesetze
Oxidations- und Reduktionsvorgänge
Berechnung der Leitfähigkeit von Elektrolyten Spezifische Leitfähigkeit
Einfluss der Dissoziation
Leitfähigkeitstitrationen Accidimetrische Titrationen
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12 Chemie und physikalische Chemie (NTG)
13
Elektrochemische Potenziale 14
Von physikalischer Sicht aus wird hier weniger Wert auf Quantitatives gelegt. Es soll vielmehr auf
die qualitative technische Anwendung eingegangen werden.
Elektrodenpotenziale
Nernst’sche Gleichung
Ausbildung
Spannungsreihe
Galvanische Elemente Halbelemente
Elektroden 2. Art
Technische Batterien
Brennstoffzelle
Lambda-Sonde
Potenzialverlauf bei Titrationen
14
Röntgenstrahlen und Kristallstruktur 16
Die Schülerinnen und Schüler sollen Einblick erhalten in die Welt der kristallinen Substanzen.
Zugleich sollen sie ein Beispiel einer Messmethode im atomaren Bereich erfassen.
Grundlagen der Röntgenemission Röntgenröhre
Bremsstrahlung
Charakteristische Strahlung
Das kubische Kristallgitter Elementarzelle
Gitterkonstante
Netzebenen
Miller’sche Indizierung
Röntgenbeugung an Kristallen Bragg’sches Reflexionsgesetz
Debye-Scherrer-Verfahren
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Physikalisches Praktikum (NTG) 1
Berufliches Gymnasium der
dreijährigen Aufbauform
Technische Richtung (TG)
Profil angewandte
Naturwissenschaften (NTG)
Fachrichtung technische Physik
Physikalisches Praktikum
Eingangsklasse
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2 Physikalisches Praktikum (NTG)
Vorbemerkungen
Der Unterricht im Fach Physikalisches Praktikum hat zum Ziel, den Schülerinnen und Schülern
grundlegende Kenntnisse und Fertigkeiten in der praktischen Tätigkeit im Labor zu vermitteln.
Besonderer Wert wird, neben der Anwendung der im theoretischen Unterricht erworbenen Kenntnisse,
auf die Umsetzung auf praktische Problemstellungen gelegt.
Die Schülerinnen und Schüler erfahren in den Praktika, dass gründliche Vorbereitung, sorgfältige
Durchführung und exakte Auswertung von Experimenten die Voraussetzungen für ein erfolgreiches
Gelingen sind. Dabei stehen Ihnen modernste Technologien der Messwerterfassung und
Messdatenverarbeitung zur Verfügung. Kenntnis und Einhaltung von Sicherheitsvorschriften, sowie
die Beachtung von Vorgaben beim Umgang mit gefährlichen Stoffen ist Bestandteil der Unterweisungen.
Die eigenständige Auswahl und der sorgsame Umgang mit den einzusetzenden
Geräten schafft bei den Schülerinnen und Schülern Vertrautheit mit den verschiedensten Messgeräten,
Vorrichtungen, Hilfsmitteln einschließlich des Computers.
Die Fähigkeit, sowohl selbstständig als auch im Team projektorientiert zu arbeiten und Verantwortung
am Ergebnis zu übernehmen, ist wesentliches Ziel des physikalischen Praktikums. Die
Schülerinnen und Schüler gewinnen Verständnis für die Zusammenarbeit mit anderen und werden
zu Toleranz und Kooperation im Team erzogen.
Die Schülerinnen und Schüler lernen die von ihnen durchgeführten Untersuchungen unter Beachtung
der Genauigkeit der verwendeten Geräte und Methoden kritisch zu bewerten. Das Erkennen
von Fehlerquellen, Möglichkeiten zur Vermeidung bzw. Minimierung oder angemessene Berücksichtigung
in einer Fehlerrechnung, sowie eine fristgerechte Erledigung der Aufgabenstellung sind
wichtige Zielsetzungen, auch für andere Bereiche ihres Lebens.
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Physikalisches Praktikum (NTG) 3
Lehrplanübersicht
Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert
Eingangs-
klasse
Gesamtstunden
1 Laboreinführung und Bestimmung physikalischer
Grundgrößen
24
2 Messungen zur Kinematik und Dynamik 24
3 Thermische und kalorische Messungen 24
4 Projektorientiertes Arbeiten 18 90
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 30
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120

4 Physikalisches Praktikum (NTG)
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
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Physikalisches Praktikum (NTG) 5
1
Eingangsklasse Zeitrichtwert
Laboreinführung und Bestimmung physikalischer Grundgrößen 24
Die Schülerinnen und Schüler lernen die sorgfältige Vorbereitung, Durchführung, Auswertung und
Bewertung von Experimenten unter Beachtung ökologischer und ökonomischer Gesichtspunkte.
Schwerpunkt ist das Messen physikalischer Grundgrößen mit Hilfe laborüblicher Messgeräte.
Laborordnung Einweisung in die Räumlichkeiten
Arbeitsschutz Sicherheitsbelehrung
Gefahrstoffmanagement
Protokollierung Erstellung eines Versuchsberichts
Bestimmung mechanischer Größen Messschieber
Mikrometerschraube
Waage
Verfahren zur Dichtebestimmung Aräometer
Mohr’sche Waage
Pyknometer
Volumenometer nach Boyle Mariotte
2
Messungen zur Kinematik und Dynamik 24
Die Schülerinnen und Schüler ermitteln in Experimenten die Geschwindigkeit und Beschleunigung
von Bewegungen. Sie erstellen die dazu erforderlichen Diagramme und werten diese aus.
Bestimmung von Geschwindigkeit und
Beschleunigung
Fallversuche
Höppler-Viskosimeter
Dynamische Messungen Trägheitsmoment
3
Thermische und kalorische Messungen 24
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Zusammenhänge zwischen thermischen Größen
und Stoffeigenschaften und bestimmen daraus Kenngrößen. Sie erstellen die dazu notwendigen
Diagramme, werten aus und beurteilen das Ergebnis hinsichtlich seiner Genauigkeit.
Bestimmung thermischer Abhängigkeiten Kubischer Ausdehnungskoeffizient
Halbleiterwiderstand
Kalorische Messungen Spezifische Wärmekapazität von Festkörpern
und Flüssigkeiten
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 03

6 Physikalisches Praktikum (NTG)
4
Projektorientiertes Arbeiten 18
Die Schülerinnen und Schüler nennen Verfahren zur Lösung einer gegebenen Messaufgabe. Sie
führen ein mögliches Verfahren aus und stellen in einer Projektarbeit neben den Ergebnissen auch
kurz die erforderlichen theoretischen Zusammenhänge dar. Sie stellen das Projekt in einer kurzen
Präsentation vor.
Projekt
Versuchsreihe
Z. B. Verhalten von Werkstoffen unter Einfluss
mechanischer Kräfte mittels
Dehnungsmessstreifen,
Härteprüfung,
Zugversuch
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 03

Werkstatt-Praktikum (NTG) 1
Berufliches Gymnasium der
dreijährigen Aufbauform
Technische Richtung (TG)
Profil angewandte
Naturwissenschaften (NTG)
Fachrichtung technische Physik
Werkstatt-Praktikum
Eingangsklasse
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 04

2 Werkstatt-Praktikum (NTG)
Vorbemerkungen
Der Unterricht im Fach Werkstatt-Praktikum soll den Schülerinnen und Schülern Einblicke in die
wichtigsten Verfahren der Werkstoffbearbeitung vermitteln.
Im Rahmen der Einführung in die Werkstattordnung lernen die Schülerinnen und Schüler, Unfallgefahren
und Unfallverhütung kennen.
Den Schülerinnen und Schülern wird der Umgang und der Einsatz von Messgeräten (z. B. Messschieber,
Messschraube usw.) vermittelt. Sie lernen einfache Werkstücke und Messvorrichtungen
maß- und funktionsgerecht herzustellen.
Die Schülerinnen und Schüler lernen im Rahmen von Projekten in der Gruppe zu arbeiten.
Das Ineinandergreifen von Entwurf, Herstellung und Anwendung von Messgeräten wird angestrebt.
Verantwortungsvolles eigenständiges Arbeiten, Offenheit für zukunftträchtige Technologien und
Umweltbewusstsein sowie kooperatives Verhalten wird erwartet.
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 04

Werkstatt-Praktikum (NTG) 3
Lehrplanübersicht
Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert
Gesamtstunden
Eingangs- 1 Metallgrundarbeiten 15
klasse 2 Spanende Formgebung mit Maschinen 25
3 Kunststoffbearbeitung 10
4 Aufbau von Schaltungen 15
5 Projekte 25 90
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 30
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 04
120

4 Werkstatt-Praktikum (NTG)
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 04

Werkstatt-Praktikum (NTG) 5
1
Eingangsklasse Zeitrichtwert
Metallgrundarbeiten 15
Die Schülerinnen und Schüler sollen Grundbegriffe kennen und Einblicke in die wichtigsten
Verfahren der Werkstoffbearbeitung gewinnen. Der Einsatz von Messgeräten (z. B. Messschieber,
Messschraube usw.) wird vermittelt. Sie stellen einfache Werkstücke und Messvorrichtungen maß-
und funktionsgerecht her.
Werkstattordnung Haus- und Schulordnung
Arbeits- und Pausenzeiten
Ordnung am Arbeitsplatz
Sicherheitsvorschriften Allgemeine Unfallverhütung
Sicherheit am Arbeitsplatz
Maßhaltiges Feilen von Werkstücken Anreißen, messen, prüfen
Winkel an der Schneide
Werkstoffe mit der Feile bearbeiten
Einsatz der Handsäge
Herstellung von Außen- und Innengewinde Gewindearten und Formen
Verwendung
2
Spanende Formgebung mit Maschinen 25
Die Schülerinnen und Schüler lernen den Gebrauch von Bohr-, Fräs- u. Drehmaschinen kennen.
Sie lernen dabei besonders die Unfallgefahren bzw. deren Verhütung zu beachten.
Bohren von Werkstoffen Bohrerauswahl, Schnittgeschwindigkeit,
Drehzahl, Senken, Entgraten
Bearbeitungsmöglichkeiten mit der
Fräsmaschine
Bearbeitungsmöglichkeiten mit der
Drehmaschine
Herstellung von einfachen Drehteilen
3
Horizontalfräsen, Vertikalfräsen
Gleich- und Gegenlauffräsen
Plan- und Längsdrehen, Drehmeißelarten,
Drehzahl
Kunststoffbearbeitung 10
Die Schülerinnen und Schüler lernen den Einsatz und die Bearbeitung von Kunststoffen kennen.
Sie lernen dabei Gesundheits- und Umweltschutz besonders zu beachten.
Spanabhebende Bearbeitung von Kunststoffen Sägen, Feilen, Bohren, Drehen
Fräsen von Duro- und Thermoplasten
Verformen und Fügen von Kunststoffen Biegen nach Maß, Kleben und Schweißen
Herstellung von einfachen Gehäusen
4 Aufbau von Schaltungen 15
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 04

6 Werkstatt-Praktikum (NTG)
Die Schülerinnen und Schüler lernen den Einsatz von Lötmittel an Werkstoffen kennen. Einfache
elektrische Schaltungen zu entwerfen, herzustellen und zu bestücken. Sie erkennen die damit
verbundenen Gesundheitsgefahren.
Durchführung von Lötarbeiten Löt- und Flussmittel
Arbeitstemperatur
Montage elektrischer Bauteile zu
Funktionseinheiten
Bestückung von Platinen
5
Projekte 25
Die Schülerinnen und Schüler lernen im Rahmen von Projekten in der Gruppe zu arbeiten. Sie
lernen das Ineinandergreifen von Entwurf, Herstellung und Anwendung von Messgeräten kennen.
Herstellung von Messvorrichtungen und
Geräten
Schaltungen
(Realisation aus Unterrichtsprojekten)
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 04

Chemisches Praktikum (NTG) 1
Berufliches Gymnasium der
dreijährigen Aufbauform
Technische Richtung (TG)
Profil angewandte
Naturwissenschaften (NTG)
Fachrichtung technische Physik
Chemisches Praktikum
Eingangsklasse
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 05

2 Chemisches Praktikum (NTG)
Vorbemerkungen
Im Fach Chemisches Praktikum sollen Grundlagen der analytischen Laborpraxis vermittelt, geübt
und angewendet werden. Hierbei können nur Grundlagen und Grundfertigkeiten in der Handhabung
von Laborgeräten und Chemikalien im Hinblick auf Unfallverhütung und Einhaltung der Sicherheitsvorschriften
vermittelt werden. Die Schülerinnen und Schüler lernen kurz die Methoden
der qualitativen und quantitativen Analyse (Gravimetrie und Maßanalyse) anzuwenden und bekommen
ein chemisches Grundverständnis für das physikalisch-chemische Praktikum vermittelt.
Die gewonnenen Ergebnisse sind auszuwerten und zu protokollieren.
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Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 05

Chemisches Praktikum (NTG) 3
Lehrplanübersicht
Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert
Gesamtstunden
Eingangs- 1 Arbeitstechniken und Unfallverhütung 9
klasse 2 Grundlagen der Gravimetrie 9
3 Grundlagen der Volumetrie 12
4 Grundlagen der qualitativen anorganischen Analyse 12
5 Anwendungsbezogenes Arbeiten in Projekten 18 60
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 20
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80

4 Chemisches Praktikum (NTG)
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Chemisches Praktikum (NTG) 5
1
Eingangsklasse Zeitrichtwert
Arbeitstechniken und Unfallverhütung 9
Die Schülerinnen und Schüler beherrschen und protokollieren grundlegende Arbeitstechniken,
handhaben Gefahrstoffe, beachten und anwenden Sicherheitsvorschriften und Entsorgungsvorschriften.
Grundlegende Arbeitstechniken Glasbearbeitung
Erhitzen
Eigenschaften und Handhabung von Säuren
und Laugen
Abrauchen und Eindampfen
Unfallverhütung Erste Hilfe
Brandbekämpfung
Schutz- und Hilfseinrichtungen
Maßnahmen bei Störfällen
Gefahrstoffverordnung
Gefahrensymbole und -klassen
Betriebsanweisungen erstellen
Beschaffung von Informationen
Laborordnung
Entsorgung Sammelbehälter
2
Grundlagen der Gravimetrie 9
Die Schülerinnen und Schüler führen Grundfertigkeiten und gewichtsanalytische Bestimmungen
nach Vorschrift durch.
Allgemeine gravimetrische Arbeitstechniken Pipittieren
Fällen
Filtrieren
Waschen
Trocknen
Glühen
Wägen
3
Grundlagen der Volumetrie 12
Die Schülerinnen und Schüler führen Arbeitstechniken der Volumetrie nach verschiedenen Methoden
durch.
Direkte und indirekte Methode Titereinstellungen
Neutralisationstitration
Komplexbildungstitrationen
Substitutonstitration
4 Grundlagen der qualitativen anorganischen Analyse 12
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6 Chemisches Praktikum (NTG)
Die Schülerinnen und Schüler planen selbstständig qualitative Analyse einfacher Stoffe und Stoffgemische
und führen sie durch.
Einzelnachweis von Anionen
Trennungsgang und Einzelnachweise von
ausgewählten Kationen
5
Vorproben
Spektroskopische Verfahren
Gruppentrennungen
Anwendungsbezogenes Arbeiten in Projekten 18
Grundsätzlich werden die in den vorhergehenden Lehrplaneinheiten genannten Methoden hier in
Projekten kombiniert, angewendet und vertieft.
Qualitatives Praktikum in Verbindung mit
Sicherheit, Lagerung und Entsorgung
Chemische Reaktionen
Gefahrstoffe, Lagerung und Handhabung
Identifikation und Vorproben
Trennverfahren von Stoffgemischen Fraktionierte Destillation
Umkristallisieren
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Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG) 1
Berufliches Gymnasium der
dreijährigen Aufbauform
Technische Richtung (TG)
Profil angewandte
Naturwissenschaften (NTG)
Fachrichtung technische Physik
Messtechnisches Praktikum und
instrumentelle Analytik
Jahrgangsstufen 1 und 2
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2 Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG)
Vorbemerkungen
Der Unterricht im Fach Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik hat zum Ziel, den
Schülerinnen und Schülern grundlegende Kenntnisse und Fertigkeiten in der praktischen Tätigkeit
im Labor zu vermitteln. Besonderer Wert wird, neben der Anwendung der im theoretischen Unterricht
erworbenen Kenntnisse, auf die Umsetzung auf praktische Problemstellungen gelegt.
Die Schülerinnen und Schüler erfahren in den Praktika, dass gründliche Vorbereitung, sorgfältige
Durchführung und exakte Auswertung von Experimenten die Voraussetzungen für ein erfolgreiches
Gelingen sind. Dabei stehen Ihnen modernste Technologien der Messwerterfassung und
Messdatenverarbeitung zur Verfügung. Kenntnis und Einhaltung von Sicherheitsvorschriften, sowie
die Beachtung von Vorgaben beim Umgang mit gefährlichen Stoffen ist Bestandteil der Unterweisungen.
Die eigenständige Auswahl und der sorgsame Umgang mit den einzusetzenden
Geräten schafft bei den Schülerinnen und Schülern Vertrautheit mit den verschiedensten Messgeräten,
Vorrichtungen, Hilfsmitteln einschließlich des Computers.
Die Fähigkeit, sowohl selbstständig als auch im Team projektorientiert zu arbeiten und Verantwortung
am Ergebnis zu übernehmen, ist wesentliches Ziel des Praktikums. Die Schülerinnen und
Schüler gewinnen Verständnis für die Zusammenarbeit mit anderen und werden zu Toleranz und
Kooperation im Team erzogen.
Die Schülerinnen und Schüler lernen die von ihnen durchgeführten Untersuchungen unter Beachtung
der Genauigkeit der verwendeten Geräte und Methoden kritisch zu bewerten. Das Erkennen
von Fehlerquellen, Möglichkeiten zur Vermeidung bzw. Minimierung oder angemessene Berücksichtigung
in einer Fehlerrechnung, sowie eine fristgerechte Erledigung der Aufgabenstellung
sind wichtige Zielsetzungen, auch für andere Bereiche ihres Lebens.
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Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG) 3
Lehrplanübersicht
Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert
Jahrgangs- Physikalische Messungen
stufen
1 und 2 1 Magnetfeldmessungen 12
2 Vakuumtechnische Arbeiten 16
3 Optische Messungen 40
4 Schwingungen und Wellen 40
5 Kernstrahlungsmessungen 12
6 Computerunterstützte Messungen 24
7 Projektorientiertes Arbeiten 18
Elektrotechnische Messungen
8 Versuche zur Gleichstromlehre 32
9 Versuche mit Halbleitern 40
10 Versuche zur Wechselstromlehre 16
11 Versuche mit logischen Schaltungen 36
12 Ausgewählte Gebiete der Elektronik 20
13 Projektorientiertes Arbeiten 18
Instrumentelle Analytik
Gesamtstunden
14 Versuche zur Thermodynamik 32
15 Spektralphotometrische Messungen 30
16 Elektrochemische Messungen 30
17 Projektorientiertes Arbeiten 16 432
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 144
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4 Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG)
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Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG) 5
Physikalische Messungen
1
Eingangsklasse Zeitrichtwert
Magnetfeldmessungen 12
Die Schülerinnen und Schüler wenden die im theoretischen Unterricht erworbenen Kenntnisse im
Versuch an. Sie untersuchen die im Experiment erzielten Ergebnisse auf Plausibilität und interpretieren
sie.
Bestimmung von Magnetfeldgrößen Helmholtz-Spule
Lange Spule/kurze Spule
Magnetische Wechselfelder
2
Vakuumtechnische Arbeiten 16
Die Schülerinnen und Schüler führen grundlegende Arbeiten an einer Vakuumanlage aus. Sie
beschreiben die Funktionsweise von ausgewählten Teilen der Anlage, fertigen ein optisches Filter
an und analysieren das Produkt in einer spektralen Untersuchung.
Bedienung eines Vakuumpumpstands Arbeiten am Pumpstand
Aufdampfen
Spektralphotometrische Untersuchung
3
Optische Messungen 40
Die Schülerinnen und Schüler bestimmen mit entsprechenden Versuchsanordnungen optische und
fotometrische Kenngrößen und bewerten die ermittelten Ergebnisse hinsichtlich ihrer Genauigkeit.
Sie führen Arbeiten mit einem Mikroskop aus, wenden dabei Verfahren der digitalen Bildaufnahme
und Bildbearbeitung an und interpretieren die Ergebnisse.
Bestimmung optischer Kenngrößen Brennweite
Hauptebene
Brechzahl
Bestimmung fotometrischer Kenngrößen Lichtstärke
Lichtverteilungskurve
Kalibrierung Fotowiderstand
Strahlengang am Mikroskop einstellen Mikrofotografie
Digitale Bilddokumentation Digitale Bildaufnahme und -bearbeitung
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6 Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG)
4
Schwingungen und Wellen 40
Die Schülerinnen und Schüler ermitteln charakteristische Kenngrößen von Schwingungen und
bestimmen optische Größen, die mit der Wellennatur des Lichts zusammenhängen. Sie stellen die
Ergebnisse teilweise grafisch dar, würdigen ihre Genauigkeit und interpretiert sie.
Bestimmung charakteristischer Kenngrößen Schallgeschwindigkeit
Schwingungsdauer
Dämpfungskonstante
Elastische Konstante (E-Modul)
Spektrometrische Untersuchungen Emissionsspektrum
Durchlasskurve
Spektrale Verteilung
5
Kernstrahlungsmessungen 12
Die Schülerinnen und Schüler führen grundlegende Messungen an einer Kernstrahlungszählanlage
aus. Sie beachten dabei die strengen Sicherheitsauflagen im Umgang mit radioaktiven Präparaten
und wenden Schutzmaßnahmen an. Sie analysieren die ermittelten Ergebnisse und
bewerten sie bezüglich ihrer Genauigkeit.
Kalibrierung einer Zählanlage
Massenbestimmung durch vergleichende
Aktivitätsmessung
6
Aktivitätsmessungen
Absorptionsmessungen
Computerunterstützte Messungen 24
Die Schülerinnen und Schüler gestalten die Messwertaufnahme mit einem computergestützten
Messwerterfassungssystem an ausgewählten Versuchen. Sie führen Messungen durch und bewerten
das Ergebnis hinsichtlich der Genauigkeit.
Computergestützte Messwerterfassung Einsatz von kommerziellen Messwerterfassungssystemen
7
Projektorientiertes Arbeiten 18
Die Schülerinnen und Schüler nennen Verfahren zur Lösung einer gegebenen Messaufgabe. Sie
führen ein mögliches Verfahren aus und stellen in einer Projektausarbeitung neben den Ergebnissen
auch die theoretischen Hintergründe dar. Sie stellen das Projekt in einer Präsentation vor.
Lehrplanbezogene Themen aus allen Gebieten
des messtechnischen Praktikums und der
instrumentellen Analytik
Für umfangreiche Themen können die ausgewiesenen
Stunden aus den Teilgebieten 1 bis
3 zusammengefasst werden.
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Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG) 7
Elektrotechnische Messungen
8
Versuche zur Gleichstromlehre 32
Die Schülerinnen und Schüler messen elektrische Grundgrößen mit entsprechenden Messgeräten.
Sie entwerfen und beschreiben die dazu notwendigen Schaltbilder. Sie würdigen abschließend die
Genauigkeit der Ergebnisse, stellen sie graphisch dar und interpretieren sie.
Sicherheitsvorschriften Belehrung und Einweisung im Et-Labor
Widerstandsbestimmung Ohmmeter
Strom- und Spannungsfehlerschaltung Vielfachmessinstrumente (Zeiger und digital)
Vergleichsmessungen Widerstandsdekade
Messbrücken Wheatstone Brücke
Vierleitermessung Labornetzteile mit Strombegrenzung
Kenngrößen von Spannungsquellen Kompensationsschaltung
Innenwiderstand
Belastungsabhängigkeiten Spannungsteiler
Leistungsanpassung Solarzellen, Brennstoffzellen
9
Versuche mit Halbleitern 40
Die Schülerinnen und Schüler planen die notwendigen Messschaltungen zur Aufnahme von Kennlinien
bei diversen Halbleitern.
Sie vermessen das Verhalten von Halbleiterschaltungen.
Sie interpretieren die erhaltenen Diagramme.
Dioden und Transistorkennlinien Vielfachmessinstrumente
Registrierende Messgeräte
Schaltungen mit Dioden und Transistoren Stabilisierungsschaltung
Transistorschalter
Grundschaltungen mit Operationsverstärkern Sinusgenerator und Oszilloskop
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8 Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG)
10
Versuche zur Wechselstromlehre 16
Die Schülerinnen und Schüler ermitteln elektrische Größen der Wechselstromlehre (Effektivwert,
Spitzen-Spitzenwert, Frequenz, Phasenlage). Sie überprüfen die Ergebnisse auf Übereinstimmung
zu den theoretischen Grundlagen.
Frequenzabhängigkeiten passiver Bauteile und
Schaltungen
11
RC-Glied, Filter
Wobbelgenerator, Oszilloskop
Registrierende Messgeräte
Versuche mit logischen Schaltungen 36
Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Wirkungsweise einfacher logischer Grundgatter. Sie
entwickeln daraus weitergehende logische Verknüpfungen.
Sie analysieren beim Einsatz von Mikrokontrollern einfache steuerungs- und messtechnische
Problemstellungen und entwickeln daraus Programme übertragen sie auf ein Mikrocontrollersystem,
testen sie und wenden sie an.
Grundgatter
Flip Flop
Zähler
Hi Lo Tester
Mehrkanalanalyzer
Simulationssoftware
Mikrokontroller Digitale Ein-Ausgänge
Grundverknüpfungen
Sequentielle Programmsteuerung
Physikalische Messungen mit Hilfe von
Sensoren und A/D-Wandlern
Schnittstellenprogrammierung
Weiterführende Problemstellungen
12
Ausgewählte Gebiete der Elektronik 20
Die Schülerinnen und Schüler gestalten die Messwertaufnahme an ausgewählten Gebieten der
Elektronik mit einem computergestütztem Messwerterfassungssystem.
Computerunterstützte Messwerterfassung Analogtechnik
Digitaltechnik
13
Projektorientiertes Arbeiten 18
Die Schülerinnen und Schüler definieren selbstständig die zur Lösung einer Aufgabe anstehenden
Messaufgaben. Sie stellen dabei sowohl den theoretischen Hintergrund des gewählten Themas als
auch die Ergebnisse der Untersuchung und deren Würdigung in einer Projektausarbeitung
zusammen. Abschließend stellen sie die Ergebnisse in einer kurzen Präsentation vor.
Auswahl eines Themas mit einem Bezug zum
Lehrplan des messtechnischen Praktikums
und der instrumentellen Analytik
Vgl. Vorbemerkungen
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Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG) 9
Instrumentelle Analytik
14
Versuche zur Thermodynamik 32
Die Schülerinnen und Schüler bestimmen anhand gegebener Versuchsaufbauten thermodynamische
Zustandsgrößen. Sie bewerten die im Experiment erzielten Ergebnisse hinsichtlich der
erzielten Genauigkeit.
Druck
Volumen
Temperatur
Chemische Zusammensetzung
15
Molmassenbestimmung durch Gefrierpunktserniedrigung
Molmassenbestimmung nach V. Meyer
Verbrennungswärme
Dampfdruckbestimmung nach Smith &
Menzies
Spektralphotometrische Messungen 30
Die Schülerinnen und Schüler wenden spektroskopische Verfahren zur qualitativen und quantitativen
chemischen Analyse an. Sie fertigen zur Messung geeignete Lösungen an, führen Messungen
aus und analysieren nach graphischer Darstellung das Messergebnis bezüglich seiner Genauigkeit.
Messung optischer Größen in Abhängigkeit
von der chemischen Zusammensetzung
16
Photometrische Analyse
Spektrenaufnahme
Atomabsorptions-Spektrometrie
Elektrochemische Messungen 30
Die Schülerinnen und Schüler bauen Anordnungen zur Leitfähigkeitsmessung auf und wenden
automatische Messanordnungen an. Sie führen Messungen durch und bewerten das Ergebnis
hinsichtlich der Genauigkeit.
Leitfähigkeitsmessungen in Abhängigkeit von
der Zusammensetzung
Spannungsmessungen an elektrochemischen
Messketten
17
Äquivalentleitfähigkeit
Potentiometrische Titration
Projektorientiertes Arbeiten 16
Die Schülerinnen und Schüler nennen Verfahren zur Lösung einer gewählten Messaufgabe. Sie
führen ein mögliches Verfahren aus, beschreiben es in einem Projektbericht und analysieren die
erzielten Ergebnisse. Sie stellen das Projekt in einer Präsentation vor.
Lehrplanbezogene Themen aus allen Gebieten
des messtechnischen Praktikums und der
instrumentellen Analytik
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10 Messtechnisches Praktikum und instrumentelle Analytik (NTG)
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 06

Computertechnik (NTG) 1
Berufliches Gymnasium der
dreijährigen Aufbauform
Technische Richtung (TG)
Profil angewandte
Naturwissenschaften (NTG)
Fachrichtung technische Physik
Computertechnik
Jahrgangsstufen 1 und 2
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 07

2 Computertechnik (NTG)
Vorbemerkungen
Die rasche Entwicklung der Computertechnik lässt es nicht zu, sich zu eng auf spezifische Hardware-
und Softwareentwicklungen und betriebliche Anforderungen festzulegen. Computertechnik
am naturwissenschaftlich-technischen Gymnasium soll daher den Schülerinnen und Schülern einen
exemplarischen Zugang zu den Grundlagen der Computertechnik und ihren vielfältigen Anwendungsgebieten
erschließen.
Mit den gewählten Themenschwerpunkten sollen die Schülerinnen und Schüler auf verschiedene
Einsatzgebiete der Computertechnik im beruflichen Leben vorbereitet werden. Es sollen die
Grundlagen für eine spätere berufsbegleitende Weiterbildung gelegt werden.
Der Lehrplan ist nicht auf eine spezifische Programmiersprache festgelegt, soll aber einen Zugang
zu strukturiertem, modularem und objektorientiertem Programmieren eröffnen. Dabei steht am
naturwissenschaftlich-technischen Gymnasium der Erwerb von grundlegenden Kenntnissen und
Fertigkeiten im Vordergrund, die zur Lösung naturwissenschaftlicher, technischer und mathematischer
Probleme mit dem PC erforderlich sind.
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Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 07

Computertechnik (NTG) 3
Lehrplanübersicht
Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert
Gesamtstunden
Jahrgangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 10
stufe 1 1 Grundlagen der Computertechnik 8
2 Standardsoftware anwenden 16
3 Grundlagen des Programmierens 26 60
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 20
Jahrgangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 8
stufe 2 5 Objektorientierte Programmierung 20
6 Gestaltung von Webseiten 20 48
Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 16
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 07
80
64

4 Computertechnik (NTG)
Berufliches Gymnasium der dreijährigen Aufbauform Schulversuch 41-6624.13/28 vom 1. März 2005
Landesinstitut für Schulentwicklung – Fachbereich 3 14.02.05/Gue L - 04/3371 07

Computertechnik (NTG) 5
Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT)
Jahrgangsstufe 1 Zeitrichtwert
Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert.
Z. B.
Anwendung branchenspezifischer Software
Erstellung technischer Skripte/Dokumente
Erstellung von Multimedia-Präsentationen
1
Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden
Lehrplaneinheiten unter Beachtung
Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen.
Grundlagen der Computertechnik 8
Die Schülerinnen und Schüler lernen mit den PCs im Schulnetz umzugehen. Sie lernen grundlegende
Begriffe der Computertechnik auch aus historischer Sicht.
Historische Entwicklung der Computertechnik
Einsatzgebiete der Computertechnik
Grundbegriffe der elektronischen
Datenverarbeitung
Bedienung der vorhandenen Anlage
Notwendigkeit und Problematik des
Datenschutzes
2
Markante Entwicklungsschritte im
theoretischen und technischen Bereich
Speichertechniken (RAM, Diskette, CD, DVD)
Informationsdarstellung (Zahlensysteme,
ASCII)
Verhalten im Unterrichtsnetz
Sicherung von Daten
Datensicherheit
Rechte und Pflichten beim Umgang mit
personenbezogenen Daten
Standardsoftware anwenden 16
Die Schülerinnen und Schüler lernen den Umgang mit an der Schule vorhandenen Standardprogrammen.
Tabellenkalkulationsprogramm oder
Datenbanksystem
Aufbau und Struktur
Grafische Aufbereitung von Daten
Anwendungsbeispiele je nach Berufsausbildung/Laborversuchen
Präsentationsprogramm Aufbau und Struktur
Planung und Gestaltung einer Präsentation für
spezifische Verwendungszwecke
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10

6 Computertechnik (NTG)
3
Grundlagen des Programmierens 26
Die Schülerinnen und Schüler wenden Grundelemente einer höheren Programmiersprache zur
Lösung einfacher Problemstellungen an. Sie analysieren Problemstellungen, entwerfen Lösungsalgorithmen,
implementieren, testen und dokumentieren diese in der Entwicklungsumgebung.
Bedienung der Entwicklungsumgebung Editor
Compiler/Interpreter
Debugger
Hilfesysteme
Phasen der Programmentwicklung Programmanalyse
Entwurfsphase
Implementierung
Testphase
Kommentierung
Grundelemente der strukturierten
Programmierung
Bezeichner
Datenstrukturen
Operatoren, Funktionen/Prozeduren
Anweisungen
Ein- und Ausgaben
Kontrollstrukturen Lineare Strukturen
Verzweigungsstrukturen
Wiederholungsstrukturen
Struktogramm, PAP
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Computertechnik (NTG) 7
Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT)
Jahrgangsstufe 2 Zeitrichtwert
Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert.
Messwerterfassung und -verarbeitung
Datenbankprogrammierung
Objektorientierte Analyse und Design
Netzwerkprogrammierung
Ausbildungs- und situationsbezogene Projekte
5
Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden
Lehrplaneinheiten unter Beachtung
Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen.
Objektorientierte Programmierung 20
Die Schülerinnen und Schüler wenden Grundelemente einer objektorientierten Programmiersprache
zur Lösung von ausgewählten Problemstellungen an. Sie analysieren Problemstellungen,
entwerfen Lösungsalgorithmen, implementieren, testen und dokumentieren diese in der Entwicklungsumgebung.
Sie entwerfen dabei grafische Benutzeroberflächen zur Ein- und Ausgabe.
Grundelemente der objektorientierten
Programmierung
Komponenten und Steuerelemente
Ereignisbehandlung
Fehler- und Ausnahmebehandlung
Grundelemente der Grafikprogrammierung
Vertiefung der objektorientierten
Programmierung für exemplarische
Problemstellungen
6
Klassen, Objekte, Instanzen
Datenstrukturen, Eigenschaften, Methoden
Kapselung
Vererbung
Ausgabe von Messdaten in Koordinatensystemen
Gestaltung von Webseiten 20
Die Schülerinnen und Schüler planen den Aufbau einer Webseite und erstellen die Webseite mit
einem geeigneten Hilfsmittel. Hierbei beurteilen die Schülerinnen und Schüler den sinnvollen Einsatz
von multimedialen Elementen und setzen diese Elemente in einer Webseite ein.
Grundlagen des Internets Internet-Adressen, URL, Hyperlinks
Ziele und Zielgruppen einer Website
Navigationsmöglichkeiten Lineare Navigation
Baumstruktur, Menü
Struktogramm, Sitemap
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8

8 Computertechnik (NTG)
(X)HTML/XML Grundaufbau einer (X)HTML/XML-Seite
Tags, Attribute
Textformatierungen
Tabellen, Grafiken
Hyperlinks
Multimediale Elemente Urheberrecht
Beschaffung/Anpassung von Multimediaobjekten
Grafiken, Animationen, Slideshows
Audio, Video
Animationen erstellen und einbinden (Flash)
Planen und Erstellen einer Webseite mithilfe
eines grafischen Web-Editors
Bereitstellen einer Webseite im Internet bzw.
Intranet
Bekanntgabe einer Webseite in Suchdiensten
Steuerelemente
Scriptsprachen (VBScript, Javascript, PHP,
ASP)
Datenbankanbindung (Access, SQL)
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