Berlin Abitur Physics 3. PF (GK) common mistakes
Berlin Abitur Physics 3. PF (GK) · Understand the traps and how to avoid them.
Beim Auswerten eines t-x-Diagramms einer harmonischen Schwingung wird die Steigung der Kurve als Beschleunigung gelesen (oder der Wendepunkt als Umkehrpunkt), sodass a(t) und v(t) vertauscht werden.
Die Kurvenform verleitet zu einem rein geometrischen Lesen ("steil = schnell, oben = groß"), ohne die Ableitungsbeziehung x → v → a bewusst anzuwenden; zudem wird die Phasenverschiebung von 90° zwischen den Größen nicht als Werkzeug genutzt.
What to do instead
Vor jeder Auswertung eine Tabelle mit den drei Größen und ihren Bedingungen anlegen: v = 0 in den Umkehrpunkten (Extrema von x), a = 0 in der Ruhelage (Nullstelle von x), a entgegengesetzt zu x. Danach die Vorzeichen an zwei konkreten Zeitpunkten prüfen und mit a = −ω²·x gegenrechnen.
Bei Interferenzaufgaben am Doppelspalt wird die Kleinwinkel-Näherung sin α ≈ tan α ungeprüft benutzt, obwohl der Versuchsaufbau (großer Spaltabstand, kleiner Schirmabstand) sie nicht rechtfertigt, oder es wird umgekehrt ohne Näherung mit falsch zugeordneten Größen gerechnet.
Die Formel sin α = k·λ/g wird auswendig gelernt, aber die Bedingung "Schirmabstand ≫ Spaltabstand" nicht als Gültigkeitsgrenze mitgelernt; zusätzlich werden Gangdifferenz und geometrischer Weg am Schirm verwechselt.
What to do instead
Immer zuerst das Verhältnis Schirmabstand zu Spaltabstand notieren und entscheiden, ob genähert werden darf. Dann die Gangdifferenz Δs = g·sin α explizit hinschreiben und erst im letzten Schritt über tan α = x/a die Position auf dem Schirm einsetzen; das Ergebnis durch Einsetzen in die Ausgangsgleichung kontrollieren.
Beim Energieansatz im elektrischen Feld wird die Beschleunigungsspannung einer Elektronenkanone mit der Ablenkspannung eines Plattenkondensators gleichgesetzt oder die Feldstärke E = U/d mit der Gesamtspannung statt mit der Spannung zwischen den Platten berechnet.
Beide Spannungen werden als "die Spannung des Versuchs" wahrgenommen, und die Formel E = U/d wird ohne Zuordnung von U zur konkreten Strecke d angewendet; die Energiebilanz e·U_B = ½mv² wird nicht als eigenständiger Schritt formuliert.
What to do instead
Ein Beschriftungsschema anlegen: U_B gehört zur Beschleunigungsstrecke, U_A zur Plattenstrecke, d ist der Plattenabstand. Jeden Rechenschritt mit der zugehörigen Strecke beschriften und die Energiebilanz getrennt von der Feldkraftrechnung F = e·E aufschreiben, bevor Zahlen eingesetzt werden.
Bei Induktionsaufgaben wird das Vorzeichen der Induktionsspannung ignoriert oder die Lenz-Regel falsch angewandt, sodass die Richtung des Induktionsstroms der Flussänderung folgt statt ihr entgegenzuwirken.
Das Minuszeichen in U_ind = −N·dΦ/dt wird als mathematische Konvention abgetan; die physikalische Bedeutung (Energieerhaltung, entgegengesetztes Magnetfeld) wird nicht als Prüfschritt etabliert.
What to do instead
Vor der Vorzeichenentscheidung immer die Flussänderung qualitativ skizzieren (nimmt Φ zu oder ab?) und dann das induzierte Magnetfeld so einzeichnen, dass es die Änderung hemmt. Erst danach mit der Rechten-Hand-Regel die Stromrichtung im Leiter bestimmen und beides vergleichen.
Bei der Bestimmung der Bahngeschwindigkeit oder Umlaufzeit von Satelliten wird der Bahnradius mit der Höhe über der Erdoberfläche verwechselt, also r = h statt r = R_Erde + h eingesetzt.
Die Formel v = √(GM/r) wird geübt, aber die Bezugsgröße von r wird nicht explizit gemacht; in Aufgaben mit "Höhe 400 km" wirkt die Zahl als Radius.
What to do instead
Vor dem Einsetzen eine Skizze mit Erdmittelpunkt, Erdradius und Höhe zeichnen und r = R + h als eigene Zeile notieren. Bei Gravitationsaufgaben grundsätzlich vom Erdmittelpunkt aus messen und den Zahlenwert von R_Erde (ca. 6,37·10⁶ m) bereithalten.
Beim Fadenpendel oder Federschwinger wird die Periodendauer mit der Amplitude in Verbindung gebracht ("größere Auslenkung, längere Periode"), statt die Unabhängigkeit von der Amplitude im Gültigkeitsbereich der harmonischen Näherung zu erkennen.
Die Alltagserfahrung mit großen Auslenkungen und die Verwechslung von Frequenz und Kreisfrequenz führen zu falschen Proportionalitäten; ω und f werden nicht sauber unterschieden.
What to do instead
Die Beziehung T = 2π/ω und die expliziten Formeln T = 2π√(l/g) bzw. T = 2π√(m/D) getrennt notieren und die Amplitude als nicht enthalten markieren. Zusätzlich die Näherung für kleine Winkel (sin α ≈ α) als Gültigkeitsbedingung dazuschreiben und ω = 2πf nie mit f verwechseln.
Bei Kernumwandlungsgleichungen wird nur die Massenzahl ausgeglichen, die Ladungszahl (Kernladungszahl) aber nicht, sodass ein β-Zerfall ohne Berücksichtigung des emittierten Elektrons und des Antineutrinos formuliert wird.
Der Fokus liegt auf der anschaulichen Massenzahl; die Erhaltung der Ladung und der Leptonenzahl wird als Formalie behandelt, und die Entstehung des Elektrons im Kern wird mit der Hüllenelektronenhypothese verwechselt.
What to do instead
Jede Zerfallsgleichung in zwei Zeilen aufschreiben (oben Massenzahlen, unten Ladungszahlen) und beide Summen explizit prüfen. Beim β⁻-Zerfall immer n → p + e⁻ + ν̄_e als Kernprozess dazuschreiben, damit die Herkunft des Elektrons und die Neutrino-Emission begründet sind.
Beim Photoeffekt wird die Lichtintensität als entscheidend für die maximale kinetische Energie der Elektronen angenommen, statt die Frequenz als maßgebliche Größe zu identifizieren und die Austrittsarbeit als materialspezifische Konstante zu behandeln.
Wellenbild und Teilchenbild werden vermischt; die Intensität als "mehr Energie" ist anschaulich naheliegend, während die Quantenhypothese E = h·f nur formal bekannt ist.
What to do instead
Die Gleichung h·f = W_A + E_kin,max als Bilanz aufschreiben und jede Größe einer Ursache zuordnen: f bestimmt die Energie pro Quant, Intensität die Anzahl der Quanten. Mit einer Gegenprobe argumentieren: unterhalb der Grenzfrequenz darf auch bei hoher Intensität kein Elektron austreten.
Bei der Auswertung eines Versuchs wird eine Ausgleichsgerade durch die Messpunkte gelegt, ohne die Achsen so zu transformieren, dass ein linearer Zusammenhang entsteht, und der Fehlerbalken oder die Steigung wird ohne Einheit und ohne physikalische Deutung angegeben.
Das Linearisieren (z. B. T² gegen l, 1/U gegen 1/a) wird als optionaler Zusatz gesehen; Steigung und Achsenabschnitt werden als reine Rechengrößen behandelt, nicht als Träger physikalischer Konstanten.
What to do instead
Vor dem Auftragen die erwartete Beziehung nach der Form y = m·x + b umstellen und die Achsen entsprechend wählen. Steigung mit Einheit angeben, mit der Theorieformel vergleichen (z. B. m = 4π²/g) und den Achsenabschnitt als systematischen Fehler oder Modellabweichung diskutieren.
In der Quantenphysik werden Wellenlänge und Impuls über λ = h/p berechnet, ohne die relativistische Behandlung zu prüfen, sodass bei Elektronen mit hoher Beschleunigungsspannung die klassische kinetische Energie ½mv² verwendet wird, obwohl v nahe c liegt.
Die de-Broglie-Beziehung wird schematisch mit der klassischen Mechanik kombiniert; die Grenze v ≪ c wird nicht als Prüfkriterium mitgedacht, und die Ruheenergie des Elektrons (511 keV) ist als Vergleichsgröße nicht präsent.
What to do instead
Vor der Rechnung die Beschleunigungsspannung mit der Ruheenergie des Elektrons vergleichen: liegt e·U in der Größenordnung von 511 keV oder darüber, relativistisch rechnen. Immer zuerst notieren, ob ½mv² oder die relativistische Energie-Relation verwendet wird, und das Ergebnis durch einen Plausibilitätstest (λ nicht kleiner als die Compton-Wellenlänge) prüfen.