Das Duden-Physikbuch - Wissensfundus für die Oberstufe
Die Neubearbeitung wurde an den verkürzten Bildungsgang angepasst und um die aktuellen Bereiche der modernen Physik ergänzt. Dazu gehören u. a. das quantenphysikalische Atommodell, Determinismus und Chaos sowie Einblicke in die Sternentwicklung und in die Kosmologie.
Von Grundlagen zu komplexeren Inhalten* Ein systematischer Wissensaufbau schafft eine gesicherte Grundlage für vertiefende und komplexere Inhalte.* Methoden und Modelle werden mit praxisrelevanten Erklärungen nachhaltig eingeführt und angewandt.* Die beiliegende CD-ROM bietet auf das Buch abgestimmte Erweiterungen und Vertiefungen.* Auf www.lern-code.de sind darüber hinaus im Internet die Lösungen zu über 1000 Aufgaben aus dem Buch schnell und zielgenau abrufbar.* Das breite und differenzierte Aufgabenangebot liefert vielfältige Möglichkeiten, die physikalischen Begriffe und Gesetze anzuwenden und damit besser zu verstehen. Das physikalische Wissen und die erlernten Kompetenzen werden nachhaltig mit der Erfahrungswelt der Schülerinnen und Schüler verbunden.
/ AUS DEM INHALT: / / /
1 Denk- und Arbeitsweisen in der Physik . 7
1.1 Begriffe und Größen in der Physik 8
Begriffe in der Physik . 8
Größen in der Physik 10
1.2 Gesetze, Modelle und Theorien in der Physik 12
Physikalische Gesetze . 12
Modelle in der Physik 14
Physikalische Theorien und Konzepte . 16
Das Erkennen physikalischer Gesetze 17
1.3 Experimente in der Physik . 22
Experiment und experimentelle Methode 22
Messunsicherheiten und Fehlerbetrachtungen 24
Gedankenexperimente . 29
1.4 Tätigkeiten in der Physik . 30
2 Mechanik . 43
2.1 Bewegungen in Natur und Technik . 44
Einteilung und Beschreibung von Bewegungen 44
Gleichförmige geradlinige Bewegungen 50
Gleichförmige Kreisbewegungen 51
Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegungen 53
Überlagerung von Bewegungen . 60
Das Wichtigste im Überblick 66
Aufgaben 67
2.2 Kräfte und ihre Wirkungen 72
Die physikalische Größe Kraft 72
Die newtonschen Gesetze 77
Verschiedene Arten von Kräften . 81
Das Wichtigste im Überblick 90
Aufgaben 91
2.3 Energie, Arbeit und Leistung 94
Energie und Energieerhaltung 94
Mechanische Arbeit 100
Mechanische Leistung und Wirkungsgrad 105
Das Wichtigste im Überblick 106
Aufgaben 107
2.4 Impuls und Drehimpuls 110
Impuls, Kraftstoß und Impulserhaltungssatz 110
Unelastische und elastische Stöße . 116
Drehimpuls und Drehimpulserhaltungssatz . 120
Das Wichtigste im Überblick 122
Aufgaben 123
2.5 Gravitationsfelder 126
Das Gravitationsgesetz . 126
Gravitationsfelder . 132
Bewegung von Körpern in Gravitationsfeldern . 137
Das Wichtigste im Überblick 140
Aufgaben 141
2.6 Mechanische Schwingungen und Wellen . 143
Entstehung und Beschreibung mechanischer Schwingungen . 143
Entstehung und Beschreibung mechanischer Wellen 154
Eigenschaften mechanischer Wellen . 159
Chaotische Vorgänge . 164
Das Wichtigste im Überblick 169
Aufgaben 170
Galilei und die Bewegungsgesetze 57
Modellbildung am Computer 58
Würfe im Sport 65
Physik im Straßenverkehr 83
Nanotechnologie 84
Kräfte beim Schwimmen und Fliegen 89
Arbeiten mit Erhaltungsgrößen 99
Raketenantrieb und Raketengrundgleichung 115
Höhepunkte der bemannten Raumfahrt 130
Hohmann-Bahnen und Swing-by-Manöver 139
Physik und Musik 152
Ultraschall in der Medizin 163
Der Herzschlag - an der Grenze zum Chaos 168
3 Thermodynamik 173
3.1 Thermisches Verhalten von Körpern und Stoffen . 174
Temperatur, innere Energie und Wärme . 174
Wärmeübertragung 176
Volumen- und Längenänderung von Körpern . 178
Aggregatzustände und ihre Änderungen 179
Die Gasgesetze 181
Das Wichtigste im Überblick 186
Aufgaben 187
3.2 Die kinetische Gastheorie 189
Das Wichtigste im Überblick 196
Aufgaben 197
3.3 Hauptsätze der Thermodynamik und Kreisprozesse . 199
Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik 199
Kreisprozesse 204
Der 2. und 3. Hauptsatz der Thermodynamik 211
Das Wichtigste im Überblick 217
Aufgaben 218
3.4 Strahlungsgleichgewicht und Strahlungsgesetze . 221
Temperaturstrahlung und Strahlungsgleichgewicht 221
Die Strahlungsgesetze 222
Das Wichtigste im Überblick 227
Aufgaben 228
Reale Kreisprozesse 207
Wärmekraftwerke 210
Selbstorganisation - Grundlage der Evolution 215
Der Mensch als thermodynamisches System 216
Der Treibhauseffekt - eine Lebensnotwendigkeit 224
4 Elektrizitätslehre und Magnetismus 229
4.1 Der Gleichstromkreis - Grundlagen 230
Aufgaben 235
4.2 Elektrische Leitungsvorgänge . 238
Elektrische Leitungsvorgänge in Metallen 239
Elektrische Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten . 242
Elektrische Leitungsvorgänge in Gasen 246
Elektrische Leitungsvorgänge im Vakuum 247
Elektrische Leitungsvorgänge in Halbleitern 248
Das Wichtigste im Überblick 260
Aufgaben 261
4.3 Elektrische Felder . 264
Elektrische Ladungen . 264
Beschreibung elektrischer Felder . 271
Kondensator als Ladungs- und Energiespeicher . 281
Geladene Teilchen in elektrischen Feldern . 286
Das Wichtigste im Überblick 293
Aufgaben 294
4.4 Magnetische Felder 298
Magnetische Felder von Dauer- und Elektromagneten . 298
Beschreibung magnetischer Felder durch eine Größe . 302
Geladene Teilchen in magnetischen Feldern 307
Das Wichtigste im Überblick 315
Aufgaben 316
4.5 Elektromagnetische Induktion 320
Grundlagen der elektromagnetischen Induktion . 320
Das Induktionsgesetz . 326
Energieerhaltung und lenzsches Gesetz . 328
Selbstinduktion . 330
Das Wichtigste im Überblick 334
Aufgaben 335
4.6 Elektromagnetische Schwingungen und Wellen . 338
Elektromagnetische Schwingungen 338
Elektromagnetische Felder und elektromagnetische Wellen 343
Das Spektrum elektromagnetischer Wellen 354
Das Wichtigste im Überblick 356
Aufgaben 357
Der Mensch - ein elektrisches Wesen 244
Touchscreens - Bildschirme mit Gefühl 259
Bestimmung der Elementarladung 270
Die Xerografie 277
Blitz und Donner - luftelektrische Erscheinungen 284
Die Gegenfeldmethode 288
Oszilloskop mit braunscher Röhre 291
Ionentriebwerke - eine moderne Antriebsmöglichkeit 292
Dauermagnete und weißsche Bezirke 301
Elektrische Erscheinungen in der Atmosphäre 309
Bildröhren mit magnetischer Ablenkung 311
Der Transformator 326
Die Zündung von Energiesparlampen 332
Identifizierung mithilfe elektromagnetischer Wellen 351
5 Optik 359
5.1 Ausbreitung von Licht und Wechselwirkung mit Stoffen . 360
Was ist Licht? . 360
Die Lichtgeschwindigkeit - eine fundamentale Naturkonstante 362
Reflexion und Brechung von Licht 364
Streuung und Absorption von Licht 371
Das Wichtigste im Überblick 372
Aufgaben 373
5.2 Spiegel, Linsen und optische Geräte . 375
Bilder an Spiegeln . 375
Bilder durch Linsen . 377
Bilder durch optische Geräte . 380
Das Wichtigste im Überblick 388
Aufgaben 389
5.3 Beugung, Interferenz, Polarisation, Spektren 391
Beugung und Interferenz von Licht 391
Polarisation von Licht . 400
Spektren und Spektralanalyse . 405
Das Wichtigste im Überblick 409
Aufgaben 410
Digitalkameras 382
Refraktoren und Spiegelteleskope 386
Flüssigkristallanzeigen (LCD) 403
6 Quantenphysik 413
6.1 Photonen und Elektronen als Quantenobjekte 414
Teilchencharakter von Photonen . 414
Wellencharakter von Elektronen . 422
Das Wichtigste im Überblick 427
Aufgaben 428
6.2 Eigenschaften von einzelnen Quantenobjekten 430
Interferenzexperimente mit Quantenobjekten 430
Ein anschauliches Modell für Quantenobjekte . 433
Der quantenphysikalische Messprozess 434
Unbestimmtheitsrelation von Heisenberg 437
Das Wichtigste im Überblick 440
Aufgaben 441
Herstellung von einzelnen Photonen 419
Elektronenmikroskope 425
Experimente mit einzelnen Photonen 432
7 Atom- und Kernphysik. 443
7.1 Physik der Atomhülle . 444
Entwicklung der Vorstellungen vom Atom . 444
Quantenphysikalisches Modell des Wasserstoffatoms . 446
Experimentelle Befunde und Anwendungen zum
quantenphysikalischen Atommodell . 462
Das Wichtigste im Überblick 467
Aufgaben 468
7.2 Physik des Atomkerns 471
Der Atomkern und seine Bestandteile 471
Kernumwandlungen und Radioaktivität 473
Das Potenzialtopfmodell . 486
Massendefekt und Bindungsenergie . 491
Das Wichtigste im Überblick 496
Aufgaben 497
7.3 Grundbausteine der Materie . 501
Streuexperimente führen zu neuen Erkenntnissen 501
Das Standardmodell . 506
Das Wichtigste im Überblick 509
Aufgaben 510
Die Schrödingergleichung - die quantenphysikalische Grundgleichung 447
Das Rastertunnelmikroskop 452
Nachweis von Kernstrahlung 475
Riesenbeschleuniger für kleinste Teilchen 504
8 Spezielle Relativitätstheorie 511
8.1 Von der klassischen Physik zur Relativitätstheorie 512
Die klassischen Vorstellungen von Raum und Zeit . 512
Grundaussagen der speziellen Relativitätstheorie . 515
8.2 Relativistische Kinematik . 518
8.3 Relativistische Dynamik und Ausblick 527
Das Wichtigste im Überblick 532
Aufgaben 533
Das Michelson-Morley-Experiment 516
Minkowski-Diagramme 524
9 Astrophysik 535
9.1 Forschungsmethoden der Astrophysik . 536
Die Grundlagen der Beobachtung 536
Informationen im Licht 537
Astrophysikalische Vorgänge in Gravitationsfeldern . 540
Das Wichtigste im Überblick 543
Aufgaben 544
9.2 Das Sonnensystem . 546
Das Sonnensystem im Überblick 546
Eigenschaften der planetaren Himmelskörper . 547
Die Sonne - ein typischer Stern . 551
Das Wichtigste im Überblick 554
Aufgaben 555
9.3 Sterne und ihre Entwicklung . 557
Die Zustandsgrößen der Sterne . 557
Die Sternentwicklung . 564
Das Wichtigste im Überblick 566
Aufgaben 567
9.4 Große Strukturen im Universum . 569
Sternhaufen und Galaxien . 569
Kosmologie . 572
Das Wichtigste im Überblick 575
Aufgaben 576
10 Komplexe Aufgaben . 577