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Betreff:

Zentrale Experimente Physik GOSt

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# Bezug zum Kernlehrplan

## Grundkurs Qualifikationsphase

### Inhaltliche Schwerpunkte

Die in diesem Kapitel behandelten Inhalte beziehen sich hauptsächlich auf die folgenden im Kernlehrplan genannten inhaltlichen Schwerpunkte des Inhaltsfelds "Strahlung und Materie":

- Strahlung: Spektrum der elektromagnetischen Strahlung; ionisierende Strahlung, Geiger-Müller-Zählrohr, biologische Wirkungen
- Kernphysik: Zerfallsprozesse und Kernumwandlungen

### Konkretisierte Kompetenzerwartungen

Laut Kernlehrplan sollen Schülerinnen und Schüler im Grundkurs am Ende der Qualifikationsphase folgende Kompetenzen beherrschen, auf die sich die Materialien auf den folgenden Seiten beziehen. In den Klammern stehen die im Kernlehrplan aufgewiesenen Bezüge zu den übergeordneten Kompetenzerwartungen, die hier zu finden sind.

Sachkompetenz:

Die Schülerinnen und Schüler

- unterscheiden α-, β-, γ- Strahlung, Röntgenstrahlung und Schwerionenstrahlung als Arten ionisierender Strahlung (S1),
- ordnen verschiedene Frequenzbereiche dem elektromagnetischen Spektrum zu (S1, K6),
- erläutern den Aufbau und die Funktionsweise des Geiger-Müller-Zählrohrs als Nachweisgerät für ionisierende Strahlung (S4, S5, K8),
- erläutern den Begriff der Radioaktivität und zugehörige Kernumwandlungsprozesse auch mithilfe der Nuklidkarte (S1, S2),
- wenden das zeitliche Zerfallsgesetz für den radioaktiven Zerfall an (S5, S6, K6),

Erkenntnisgewinnungskompetenz:

Die Schülerinnen und Schüler

- untersuchen experimentell anhand der Zählraten bei Absorptionsexperimenten unterschiedliche Arten ionisierender Strahlung (E3, E5, S4, S5),
- ermitteln im Falle eines einstufigen radioaktiven Zerfalls anhand der gemessenen Zählraten die Halbwertszeit (E5, E8, S6),
- begründen wesentliche biologisch-medizinische Wirkungen ionisierender Strahlung mit deren typischen physikalischen Eigenschaften (E6, K3).

Bewertungskompetenz:

Die Schülerinnen und Schüler

- bewerten die Bedeutung hochenergetischer Strahlung hinsichtlich der Gesundheitsgefährdung sowie ihres Nutzens bei medizinischer Diagnose und Therapie (B5, B6, K1, K10).

## Leistungskurs Qualifikationsphase

### Inhaltliche Schwerpunkte

Die in diesem Kapitel behandelten Inhalte beziehen sich auf die folgenden im Kernlehrplan genannten inhaltlichen Schwerpunkte des Inhaltsfelds "Atom- und Kernphysik":

- Ionisierende Strahlung: Strahlungsarten, Nachweismöglichkeiten ionisierender Strahlung, Eigenschaften ionisierender Strahlung, Absorption ionisierender Strahlung
- Radioaktiver Zerfall: Zerfallsreihen, Zerfallsgesetz, Halbwertszeit; Altersbestimmung

### Konkretisierte Kompetenzerwartungen

Laut Kernlehrplan sollen Schülerinnen und Schüler im Leistungskurs am Ende der Qualifikationsphase folgende Kompetenzen beherrschen, auf die sich die Materialien auf den folgenden Seiten beziehen. In den Klammern stehen die im Kernlehrplan aufgewiesenen Bezüge zu den übergeordneten Kompetenzerwartungen, die hier zu finden sind.

Sachkompetenz:

Die Schülerinnen und Schüler

- unterscheiden α-, β-, γ- Strahlung, Röntgenstrahlung und Schwerionenstrahlung als Arten ionisierender Strahlung (S1),
- ordnen verschiedene Frequenzbereiche dem elektromagnetischen Spektrum zu (S1, K6),
- beschreiben natürliche Zerfallsreihen sowie künstlich herbeigeführte Kernumwandlungsprozesse (Kernspaltung und -fusion, Neutroneneinfang) auch mithilfe der Nuklidkarte (S1),
- erklären die Ablenkbarkeit in elektrischen und magnetischen Feldern sowie Durchdringungs- und Ionisierungsfähigkeit von ionisierender Strahlung mit ihren Eigenschaften (S1, S3),
- leiten auf der Basis der Definition der Aktivität das Gesetz für den radioaktiven Zerfall einschließlich eines Terms für die Halbwertszeit her (S7, E9),
- erläutern den Aufbau und die Funktionsweise des Geiger-Müller-Zählrohrs als Nachweisgerät ionisierender Strahlung (S4, S5, K8).

Erkenntnisgewinnungskompetenz:

Die Schülerinnen und Schüler

- wählen für die Planung von Experimenten mit ionisierender Strahlung zwischen dem Geiger-Müller-Zählrohr und einem energiesensiblen Detektor gezielt aus (E3, E5, S5, S6),
- konzipieren Experimente zur Bestimmung der Halbwertszeit kurzlebiger radioaktiver Substanzen (E2, E5, S5),
- bestimmen mithilfe des Zerfallsgesetzes das Alter von Materialien mit der C-14-Methode (E4, E7, S7, K1).