Abitur Physik vorbereiten: Felder, Wellen und Quantenphysik

Physik ist erst spät in den gemeinsamen deutschen Aufgabenpool aufgenommen worden. Das IQB betreibt die ländergemeinsamen Abituraufgabenpools für Deutsch, Mathematik, Englisch und Französisch bereits seit dem Prüfungsjahr 2017. Für Biologie, Chemie und Physik gibt es die Pools erst seit dem Prüfungsjahr 2025.

Diese eine Tatsache bestimmt, wie du dich vorbereitest. Der Pool ist nicht die Prüfung. Jedes Land reicht Aufgabenvorschläge ein, Arbeitsgruppen entwickeln daraus Pool-Aufgaben, und jedes Land kann diese Aufgaben dann für sein eigenes Abitur verwenden. Deine Prüfung bleibt eine Prüfung deines Bundeslands, geschrieben und bewertet nach den Regeln deines Landes. Was der Pool verändert, ist, dass sich die gefragte Physik über die Länder hinweg annähert, sodass das Üben der gemeinsamen Inhaltsfelder kein Ratespiel mehr ist.

Physics Zens Abitur-Physik-Pfad ist unabhängiges, prüfungsnahes Üben für dreißig dieser Fertigkeiten. Er ist kein offizielles Prüfungsmaterial, keine IQB-Pool-Aufgabe und steht in keiner Verbindung zu einem Ministerium oder einer Prüfungsbehörde.

Wie die Prüfung aussieht

Physik ist ein schriftliches Abiturfach, das auf einem von zwei Anforderungsniveaus geschrieben wird. Welche Prüfung du schreibst, hängt davon ab, ob du Physik auf grundlegendem oder erhöhtem Anforderungsniveau belegt hast, und der Unterschied liegt nicht nur im Umfang: Das erhöhte Niveau verlangt mehr Modellbildung und mehr eigenständiges Schlussfolgern zu denselben Inhalten. Struktur, Bearbeitungszeit und Gewichtung legt dein Bundesland fest, deshalb sind die maßgeblichen Vorgaben deines eigenen Landes ausschlaggebend, nicht ein bundesweites Dokument.

Drei Dinge gelten für jede Version der Prüfung und lohnen sich zum Planen.

Sie ist als zusammenhängende Aufgaben geschrieben, nicht als isolierte Zahlen. Eine Aufgabe baut auf: eine Situation, ein Modell, eine Rechnung, dann eine Bewertung, was das Ergebnis bedeutet. Wer eine Zahl liefern, aber nicht sagen kann, welches Modell dahintersteckt, verliert die zweite Hälfte jeder Aufgabe.

Experimente und die Auswertung von Experimenten zählen erheblich. Aufgaben im Physik-Abitur geben dir regelmäßig eine Messreihe, einen Graphen oder einen beschriebenen Aufbau und verlangen eine Auswertung: einen Zusammenhang anpassen, eine Steigung bestimmen, eine Abweichung erklären, sagen, was die Daten zeigen und was nicht. Das ist eine Fertigkeit, die im Labor und an echten Messungen trainiert wird, nicht in einem Aufgabengenerator.

Felder, Schwingungen und Wellen sowie Quantenphysik bilden den Kern. Mechanik wird vorausgesetzt statt um ihrer selbst willen geprüft. Sie taucht innerhalb einer Feldaufgabe auf, als Bewegung einer Ladung, oder innerhalb einer Schwingung.

Was der Physics-Zen-Pfad enthält

Dreißig Fertigkeiten, sechs Einheiten, in der Reihenfolge des Lernens statt in der Kapitelreihenfolge eines Lehrbuchs.

Grundlagen der Mechanik (10 Fertigkeiten). Kinematik, die Newtonschen Gesetze aus Dynamik, Arbeit, kinetische und potenzielle Energie sowie Erhaltungssätze aus Arbeit & Energie, und gleichförmige Kreisbewegung sowie Zentripetalkraft aus Kreisbewegung & Gravitation. Dieser Block ist das Vokabular. Wenn das Zerlegen eines Wurfs oder das Aufschreiben eines Erhaltungssatzes noch Nachdenken kostet, behebe es hier und nicht erst in einer späteren Feldaufgabe.

Schwingungen (3 Fertigkeiten). Schwingungsdauer von Feder und Pendel sowie Energie bei harmonischen Schwingungen, aus Harmonische Schwingungen.

Felder (7 Fertigkeiten). Ladung und Coulombsches Gesetz, elektrisches Feld, elektrisches Potenzial aus Elektrostatik; Kondensatorladung und -energie sowie RC-Einschwingvorgänge aus Kondensatoren & RC-Schaltungen; magnetische Kraft und Faradaysche Induktion aus Magnetismus & Induktion. Das ist die größte Einheit auf dem Pfad und die, zu der das Abitur am häufigsten zurückkehrt.

Stromkreise (3 Fertigkeiten). Ohmsches Gesetz, Reihen- und Parallelschaltung, elektrische Leistung, aus Stromkreise. Klein, und vor allem dafür da, dass eine Feldaufgabe mit einem echten Stromkreis nicht an der Rechnung scheitert.

Wellen und Wellenoptik (5 Fertigkeiten). Wellengrundlagen und stehende Wellen aus Wellen & Schall, Brechung aus Optik, sowie Interferenz und Beugung aus Wellenoptik. Der Doppelspalt und das Gitter sind die liebste Methode des Abiturs, ein Wellenargument quantitativ zu machen.

Quantenphysik (2 Fertigkeiten). Photonenenergie und photoelektrischer Effekt sowie atomare Energieniveaus und Übergänge, aus Photonen & Atome.

Jede Fertigkeit auf dem Pfad erzeugt bei jedem Versuch neue Werte, sodass ein zweiter Durchlauf eine neue Aufgabe ist und keine erinnerte Antwort. Die Kontrolle erfolgt sofort, eine vollständige Musterlösung öffnet sich, sobald du die Aufgabe versucht hast, und die Theorie zu dieser Fertigkeit, einschließlich Diagrammen zu Stromkreisen, Feldern und Energieniveaus, bleibt auf demselben Bildschirm statt in einem separaten Nachschlage-Tab. Fünf Meisterschaftsstufen pro Fertigkeit entscheiden, wann ein Konzept mit dir fertig ist, meist später, als du selbst entscheiden würdest. Der Pfad ist Premium, mit einer kostenlosen ersten Lektion, damit du das Format vor dem Kauf siehst, und die App läuft auf iPhone und Android.

Was fehlt, zählt genauso. Relativitätstheorie, Thermodynamik und Kernphysik liegen außerhalb dieses Pfads. Wenn die Vorgaben deines Landes eines davon als Schwerpunkt für dieses Jahr nennen, deckt der Pfad das nicht ab, und das solltest du dir nicht schönreden. Es gibt auf dem Pfad auch keine simulierten Prüfungen und keine bewertete experimentelle Arbeit.

Zwölf Wochen mit dem Pfad

Zwölf Wochen gezieltes Üben zusätzlich zum Unterricht reichen aus, damit dir die Standardaufgabentypen vertraut werden. Die Anleitung oben ist dieselbe Abfolge in Kurzform.

Wochen 1 bis 3: Grundlagen der Mechanik. Zehn Fertigkeiten, und der schnellste Teil des Pfads, wenn deine Mechanik aus der Mittelstufe sitzt. Überspringe ihn nicht, weil er leicht aussieht. Generierte Werte bedeuten, dass du dich nicht an die Antwort von gestern erinnern kannst, das ist der Sinn.

Woche 4: Schwingungen. Drei Fertigkeiten, eine Woche, und ein guter Ort, um langsamer zu werden. Periode, Frequenz, Amplitude und Energie bei harmonischen Schwingungen sind die Sprache, die die Wellen-Einheit wiederverwendet.

Wochen 5 bis 7: Felder. Das Herzstück des Pfads. Nimm diese drei Wochen ernst: elektrisches Feld und Potenzial, dann der Kondensator als Energiespeicher, dann der RC-Einschwingvorgang, dann magnetische Kraft und Induktion. Gerade die Induktion belohnt es, wenn du in Worten sagen kannst, was sich ändert, bevor du etwas aufschreibst.

Woche 8: Stromkreise. Kurze Einheit. Nutze sie als Erholung zwischen Feldern und Wellen statt als freie Woche.

Wochen 9 bis 11: Wellen und Wellenoptik. Wellengeschwindigkeit, stehende Wellen, Brechung, dann Interferenz und Beugung. Geschlossene und offene Rohre folgen unterschiedlichen Regeln. Doppelspalt und Gitter sind unterschiedliche Formeln für dieselbe Idee, und sie zu vermischen ist hier der häufigste stille Fehler.

Woche 12: Quantenphysik. Zwei Fertigkeiten, eine Woche, keine Eile. Der photoelektrische Effekt und atomare Übergänge sind gedanklich das Anspruchsvollste auf dem Pfad und am ehesten Gegenstand einer schriftlichen Argumentationsaufgabe.

Mach neben dem Pfad weiterhin die beiden Dinge, die die App nicht für dich übernehmen kann: ausformulierte Lösungen in ganzen Sätzen und die Auswertung echter Messungen aus deinem eigenen Unterricht.

Konventionen, auf die es ankommt

Der Pfad verwendet $g = 9.81\,\mathrm{m/s}^2$. Das entspricht der A-Level-Praxis in derselben App und unterscheidet sich vom AP-Physics-1-Pfad, der $9.8$ verwendet. Vermische sie nicht innerhalb einer Sitzung.

Tippe Dezimalzahlen mit einem Punkt. Jedes deutsche Übungsheft schreibt $0{,}25$, und das Antwortfeld will $0.25$. Das lässt mehr Versuche scheitern als jedes physikalische Missverständnis, und es lohnt sich, die Gewohnheit früh aufzubauen, statt sie während der Wiederholung zu bekämpfen.

Einheiten und Vorsätze verdienen mehr Aufmerksamkeit, als sie bekommen. Nanofarad, Millitesla, Kilovolt und Elektronenvolt tauchen alle in Feld- und Quantenaufgaben auf, und eine falsch umgerechnete Antwort sieht auf einem bewerteten Blatt genauso aus wie eine physikalisch falsch verstandene Antwort.

Und schließlich: Das Abitur will ein benanntes Modell. Welches Gesetz, welche Annahme, welches System. Eine richtige Zahl ohne genanntes Modell ist eine Teilantwort, auf dem Pfad wie auf dem Prüfungsblatt.

Abitur oder A-Level?

Sie überschneiden sich stark und sind nicht austauschbar. Der A-Level-Pfad in dieser App ist der vollständige Lehrplan der App, einschließlich Impuls, Rotation, Fluiden, Thermodynamik und Kernphysik, von denen nichts auf dem Abitur-Pfad steht. Der Abitur-Pfad tauscht diese Breite gegen Konzentration auf die Felder, Schwingungen und Wellen sowie die Quantenphysik-Inhalte, auf die sich die deutsche Prüfung tatsächlich stützt, und lässt den Rest weg.

Wenn du ein britisches oder internationales A-Level schreibst, nutze den A-Level-Pfad und den A-Level-Leitfaden. Wenn du ein deutsches Abitur schreibst, ist der kürzere Pfad der ehrliche, zusammen mit allem, was die Vorgaben deines Landes ergänzen. Derselbe Lösungskreislauf, dasselbe $g$, eine kleinere und tiefere Karte.

Für die andere Hälfte derselben Prüfungswoche hat Math Zen einen Begleitartikel für die Mathe-Seite. Und wenn das Problem eher das Lernen als der Inhalt ist, beginne mit Wie man Physik effektiv lernt und komm dann zum Pfad zurück.