Zweitfach Physik (BPT-MA-Phy)

Didaktische Gesichtspunkte bei der Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten (DDP-2) Gruppe 1 [DDP-2] Lecturer: Angela Fösel Details: Hauptseminar, 2 cred.h, certificate, ECTS: 5, nur Fachstudium, verbindliche Anmeldung bis 01.10.2021 unter Angabe der Studienrichtung über StudOn Dates: Wed, 11:30 - 13:00, 2.035 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Contents: Diese Veranstaltung richtet sich an all diejenigen Studenten, die später in der Unterrichtspraxis Physikunterricht geben. Anhand konkreter Themen aus dem Lehrplan der Mittel- bzw. Realschule wird in dieser Veranstaltung die Planung, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Lehrer- und Schülerexperimenten geübt. Eine Anleitung sowie eine Diskussion der Unterrichtskonzepte findet in der Begleitveranstaltung statt.

Didaktische Gesichtspunkte bei der Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten (DDP-2) Gruppe 2 [DDP-2] Lecturer: Angela Fösel Details: Hauptseminar, 2 cred.h, certificate, ECTS: 5, nur Fachstudium, verbindliche Anmeldung bis 01.10.2021 unter Angabe der Studienrichtung über StudOn Dates: Wed, 15:45 - 17:15, 2.035 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Contents: Diese Veranstaltung richtet sich an all diejenigen Studenten, die später in der Unterrichtspraxis Physikunterricht geben. Anhand konkreter Themen aus dem Lehrplan der Mittel- bzw. Realschule wird in dieser Veranstaltung die Planung, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Lehrer- und Schülerexperimenten geübt. Eine Anleitung sowie eine Diskussion der Unterrichtskonzepte findet in der Begleitveranstaltung statt.

Didaktische Gesichtspunkte bei der Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten (DDP-2) Gruppe 3 [DDP-2] Lecturer: Angela Fösel Details: Hauptseminar, 3 cred.h, ECTS: 5, nur Fachstudium, Anmeldung über StudOn Dates: Thu, 11:00 - 12:30, 2.035 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Contents: Diese Veranstaltung richtet sich an all diejenigen Studenten, die später in der Unterrichtspraxis Physikunterricht geben. Anhand konkreter Themen aus dem Lehrplan der Haupt- bzw. Realschule wird in dieser Veranstaltung die Planung, Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Lehrer- und Schülerexperimenten geübt. Eine Anleitung sowie eine Diskussion der Unterrichtskonzepte findet in der Begleitveranstaltung statt.

Didaktische Gesichtspunkte bei der Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten (DDP-2U) Gruppe 3 [DDP-2U] Lecturer: Angela Fösel Details: Übung, 2 cred.h, nur Fachstudium Dates: Mon, 12:30 - 14:00, 2.035 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Prerequisites / Organisational information: Verpflichtende Übung zum Hauptseminar Contents: Anleitung sowie Diskussion der Unterrichtskonzepte

Geschichte der Physik [GDP-61] Lecturers: Angela Fösel, Matthias Ludwig Details: Hauptseminar, ECTS: 5, Gender und Diversity, Die Geschichte von Naturwissenschaft und Technik in der Metropolregion Nürnberg mit modernen Medien erlebbar machen! Dates: Anmeldung per StudOn bis 01.10.2021 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Prerequisites / Organisational information: Grundkenntnisse der Physik und der Physikdidaktik Lehramtsstudierende haben Vorrang gegenüber BSc/MSc Physik/Materialphysik Contents: Das Modul erlaubt anhand eines einwöchigen Aufenthalts im Kerschensteiner Kolleg des Deutschen Museums in München eine Einführung in die Geschichte der Naturwissenschaft und Technik mit Schwerpunkt Physik: Orientiert an thematischen Schwerpunkten führen Kuratoren des Deutschen Museums die Studierenden durch Ausstellungen oder Abteilungen des Deutschen Museums und diskutieren exemplarisch relevante Fragestellungen der Naturwissenschaftsgeschichte. Geeignete Themen hierzu werden im Vorfeld vom Modulverantwortlichen in Absprache mit den entsprechenden Kuratoren des Museums ausgewählt und vorbereitet. Liste möglicher Themen: Luftfahrt und Flugphysik Leonardo da Vinci - Vorbild Natur Vom Lesestein zum Mikroskop Ortung und Navigation in der Schiffahrt Historische Musikinstrumente Zeitmessung Geodäsie Schwarze Kunst: Drucken Energie und Mobilität - Elektromobilität zwischen Wunsch und Wirklichkeit Vor Ort wie auch in Nachbereitung der Exkursion erarbeiten sich die Studierenden unter Anleitung des Dozenten Möglichkeiten der Einbindung des Besuchs eines "Museums der Naturwissenschaft und Technik" in den Physikunterricht und stellen diese im Seminar vor. Liste möglicher Themen: Wissenschaftsgeschichte in der Fachdidaktik und im Physikunterricht Modellbildung im Physikunterricht Methodenwerkzeuge für den Besuch eines Museums mit Schulklassen Unter der Leitung der Didaktik der Physik/FAU nehmen an der Exkursion vor Ort ebenfalls studentische Gruppen der Universitäten Graz und Pilsen teil, so dass das Modul einen internationalen Charakter hat. Lernziele: Die Studierenden entwickeln ein Verständnis für Wissenschaftsgeschichte entwickeln Fähigkeiten zur Umsetzung von Wissenschaftsgeschichte im Physikunterricht lernen Methoden der Modellbildung in der Physik und im Physikunterricht kennen erfahren ein Verständnis für die Wirkung sehr gut wie auch weniger gut geeigneter Modelle auf jugendliche Museumsbesucher können selbst einfache Modelle entwickeln im Hinblick auf eine Veranschaulichung von Aufbau oder Funktionsweise physikalisch relevanter Aspekte lernen geeignete Methodenwerkzeuge für einen Besuch eines Museums mit einer Schulklasse kennen Recommended literature: [1] Leisen, Josef. Wissenschaftsgeschichte in der Fachdidaktik und im Unterricht. Berichte zur Wissenschaftsgeschichte 4 (1981), 155 - 162 [2] Becker, Franz Josef E. u. a. (Hrsg.). Lernen, Erleben, Bilden im Deutschen Museum - Naturwissenschaft und Technik für Studiengruppen. Deutsches Museum 2001 [3] Spezielle Literatur zu den (jährlich wechselnden) thematischen Schwerpunkten in der Exkursionswoche wird unter StudOn bekannt gegeben.

Grundlegende Experimentiertechnik im Physikunterricht Gruppe 2 (DDP-1) [DDP-1] Lecturers: Jan-Peter Meyn, Philipp Bitzenbauer Details: Seminar, 2 cred.h, Anmeldung über StudOn Dates: Wed, 10:15 - 11:45, R 00.569 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1

Grundlegende Experimentiertechnik im Physikunterricht Gruppe 1 (DDP-1) [DDP-1] Lecturers: Jan-Peter Meyn, Philipp Bitzenbauer Details: Seminar, 2 cred.h, Anmeldung über StudOn Dates: Wed, 8:30 - 10:00, R 00.569 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1

Didaktische Gesichtspunkte bei der Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten (DDP-2U) Gruppe 1 [DDP-2U] Lecturer: Angela Fösel Details: Übung, 2 cred.h, nur Fachstudium Dates: Mon, 10:15 - 11:45, 2.035 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Prerequisites / Organisational information: Verpflichtende Übung zum Hauptseminar Contents: Anleitung sowie Diskussion der Unterrichtskonzepte

Didaktische Gesichtspunkte bei der Durchführung von Demonstrations- und Schülerexperimenten (DDP-2U) Gruppe 2 [DDP-2U] Lecturer: Angela Fösel Details: Übung, 2 cred.h, nur Fachstudium Dates: Mon, 14:15 - 15:45, 2.035 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Prerequisites / Organisational information: Verpflichtende Übung zum Hauptseminar Contents: Anleitung sowie Diskussion der Unterrichtskonzepte

Übungen zur Struktur der Materie 2, LANV (SMNV-2) [ÜStruktMat] Lecturer: Thilo Michel Details: Übung, 2 cred.h, Präsenzveranstaltung. StudOn: https://www.studon.fau.de/studon/goto.php?target=crs_4197466 Dates: Thu, 14:00 - 15:30, 2.031 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1

Didaktik Einführungsvorlesung LANV (DDPNV-1) [DDPNV-1] Lecturer: Angela Fösel Details: Vorlesung, 2 cred.h, ECTS: 3, Gender und Diversity, verbindliche Anmeldung unter Angabe der Studienrichtung über StudOn bis 26.03.2021 Dates: Wed, 15:45 - 17:15, Zoom-Meeting Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1

Einführung in die Didaktik der Physik (DDP-1) [DDP-1] Lecturer: Jan-Peter Meyn Details: Vorlesung, 2 cred.h, Anmeldung über StudOn Dates: Tue, 14:00 - 16:00, HC Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1

Quantenphysik LANV/Optik und Quanteneffekte [QPNV] Lecturer: Günter Zwicknagel Details: Vorlesung, 2 cred.h, ECTS: 5 Dates: Fri, 14:00 - 15:30, 2.031 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Prerequisites / Organisational information: für Studierende des Lehramts GS/HS/RS Contents: 1. Situation vor Etablierung der Quantenphysik am Ende des 19. Jh. und Anfang des 20. Jh. (a) Errungenschaften und offene Fragen der klassischen Physik (b) Neue Befunde zur Licht-Materie-Wechselwirkung, Welleneigenschaften des Elektrons 2. Quantennatur des Lichts (a) Wellencharakter des Lichts, Beugung und Interferenz am Einfach- und Mehrfachspalt (b) Teilchencharakter des Lichts: Fotoeffekt, Photonhypothese, Energie und Impuls des Photons, Compton-Effekt (c) Strahlung des schwarzen Körpers: Experimentelle Befunde und Erklärungsversuche im Rahmen der klassischen Physik Wellen/Moden im Hohlraum als Ensemble von harmonischen Oszillatoren Quantenhypothese und Plancksches Strahlungsgesetz 3. Materiewellen (a) Welleneigenschaften des Elektrons (b) Materiewellen, De Broglie Wellenlänge, Interferenz von Atomen/Molekülen (z.B. C60) (c) Interferenzexperimente mit einzelnen Quantenobjekten (Elektronen, Photonen): Doppelspaltexperimente, Welle-Teilchen Dualismus, stochastische Messergebnisse Strahlteiler und Interferometer (d) Wahrscheinlichkeitsverteilungen und Wellenfunktionen (e) Messungen an Quantenobjekten, Veränderung des Zustandes durch Messung (f) Unbestimmtheitsrelation, Konsequenzen für gebundene Zustände 4. Quantennatur der Atome, quantenhafte Energieaufnahme/-abgabe (a) Linienspektren, Röntgenspektren, Franck-Hertz Versuch (b) Existenz diskreter Energiezustände der Atome, Bohrsches Atommodell 5. Schrödingergleichung (a) Wellengleichungen in der klassischen Physik (b) Wellengleichung für Materiewellen: Zeitabhängige Schrödingergleichung (c) Freies Teilchen, Wellenpakete (d) Stationäre Schrödingergleichung (e) Zustände/Eigenfunktionen eindimensionaler Systeme: Gebundene Zustände: Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden, endlich tiefer Topf Streuzustände Reflexion und Transmission an Potentialstufen/-barrieren, Resonanzen, Tunneleffekt (f) Harmonischer Oszillator (1D) (g) 3D-Potentialtöpfe, 3D harmonischer Oszillator (h) Wellenfunktionen, Orbitale und Quantenzahlen des Wasserstoffatoms

Übungen zur Vorlesung Quantenphysik [QPNV-U] Lecturer: Günter Zwicknagel Details: Übung, 1 cred.h Dates: Fri, 15:30 - 16:15, 2.031 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1

Struktur der Materie 2 [LANV [SMNV-2]] Lecturer: Thilo Michel Details: Vorlesung, 3 cred.h, ECTS: 7,5, Präsenzveranstaltung. Klausur: 90 minütig. StudOn: https://www.studon.fau.de/studon/goto.php?target=crs_4106116 Dates: Thu, 11:30 - 14:00, 2.031 Fields of study: PF BPT-MA-Phy ab 1 Contents: 1. Die chemische Bindung (kovalente Bindung, das Molekülion H2+, das Molekül H2, ionische Bindung) 2. Molekülstruktur (Valenz-Bindungs-Methode, Molekülorbitale, Elektronegativität) 3. Molekülspektren (Energieniveaus und Spektren von Schwingungen und Rotationen zweiatomiger Moleküle, Spektren bei Übergängen von Elektronen) 4. Bindungen und Strukturen im Festkörper (amorphe Festkörper, Ionenkristalle, Kristalle mit kovalenten Bindungen, Van-der-Waals Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung, metallische Bindung, Bravais-Gitter, Kristallstrukturen, Atomradien, Defekte) 5. Spezifische Wärme von Festkörpern (Boltzmann-, Bose-Einstein-, Fermi-Dirac-Verteilung, spezifische Wärme, Theorie von Debye, Fermi-Energie) 6. Bändermodell (Valenz- und Leitungsband, Leiter, Halbleiter, Isolatoren, ohmsches Gesetz, pn-Übergang, Anwendungen) 7. Kernphysik (Aufbau von Atomkernen, Nuklide, Bindungsenergie, Kernmodelle, Weizsäcker-Massenformel, Schalenmodell, Kernpotential, Zerfallsgesetz, Alpha-, Beta-Zerfall, Gammastrahlung, natürliche Zerfallsreihen, C14-Methode, Kernspaltung, Kernfusion) 8.Teilchenphysik (Leptonen, Quarks, Austauschteilchen, Feynman-Diagramme, elektromagnetische Wechselwirkung, schwache Wechselwirkung, starke Wechselwirkung, Farbladung, Mesonen, Baryonen, Erhaltungssätze und Quantenzahlen)

Energiegewinnung und Energieverbrauch (PWNV-2) [PWNV-2] Lecturer: Jan-Peter Meyn Details: Hauptseminar, 2 cred.h, ECTS: 5, Seminarvortrag in deutscher Sprach 45 min, verbindliche Anmeldung über StudOn Dates: Tue, 16:15 - 17:45, R 00.569 Fields of study: WF BPT-MA-Phy ab 1 Contents: Temperatur Phasenübergänge Entropie Wärmemaschinen Energie Licht Regenerative Energiegewinnung Energiespeicher Nachhaltigkeit Absolventen des Moduls: argumentieren und rechnen mit den thermodynamischen Grundgrößen Temperatur, Entropie und Energie können komplexe technische Anlagen wie Kohlekraftwerke und GuD-Kraftwerke didaktisch rekonstruieren und deren Wesensmerkmale übersichtlich darstellen erkennen unterschiedliche Wirkungsgraddefinitionen in der Literatur und ordnen diese ein benennen unvermeidliche irreversible Prozesse in Wärmemaschinen beurteilen das Entwicklungspotential von Wärmemotoren für Anwendungen führen die regenerative Energiegewinnung auf die Reduktion natürlicher irreversibler Prozesse zurück kennen wesentliche Energie- und Entropieströme in der Atmosphäre berechnen das Anwendungspotential regenerativer Energiequellen im Rahmen von Überschlagsrechnungen geben die physikalischen Grundlagen verschiedener Energiespeicher wieder beurteilen Zukunftsszenarien für neuartige Energiespeicher Recommended literature: [1] Meyn, Jan-Peter. Script [2] Buchholz, Martin. Energie - Wie verschwendet man etwas, das nicht weniger werden kann?. Springer-Verlag. 1. Auflage. Berlin-Heidelberg, 2016. [3] Baehr, Hans-Dieter, Kabelac Stephan. Thermodynamik Grundlagen und technische Anwendungen. Springer Vieweg. 16. aktualisierte Auflage 2016. [4] Sterner, Michael, Stadler, Ingo (Hrsg.). Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration. Springer Vieweg. 2. aktualisierte Auflage 2017.