Der Physikunterricht der gymnasialen Oberstufe baut auf den Unterricht der Sekundarstufe I (Sek. I) auf. Was in der Sek. I erarbeitet worden ist, wird aufgegriffen; dabei werden die grundlegenden Themen der Physik in einem erweiterten Zusammenhang erarbeitet. Besondere Vorkenntnisse sind also nicht erforderlich.
Der Unterricht der Einführungsphase (das erste Jahr in der Oberstufe) soll in den neu zusammengesetzten Lerngruppen einen gemeinsamen Arbeitsstil einüben und gleichzeitig in die Arbeitsweise der Physik einführen. Dazu eignen sich besonders aus der Mechanik die Kinematik, also die Bewegungslehre, und die Dynamik; diese beschreibt Kräfte, die z.B. auf Fahrzeuge beim Anfahren und Bremsen wirken.
Die Mechanik beschäftigt sich mit sichtbaren Prozessen. Für diese werden im Unterricht Erklärungsmuster und Gesetzmäßigkeiten erarbeitet, die später auf die Erklärung von nicht direkt sichtbaren Prozessen angewandt werden können. So liefern die Gesetze beim Stoß zweier Billardkugeln eine Erklärung für die Streuung von Röntgenstrahlen. Hier findet auch die Untersuchung der verschiedenen Energieumwandlungen einen Platz im Unterricht. Neben den mechanischen Energieformen wird das Spektrum an Inhalten zur Energie um die Themen Energietransport und Wirkungsgrade bei Energieumwandlungen erweitert.
Auch wird in der Einführungsphase das Thema Radioaktivität behandelt. Hier wird der Einfluss von Strahlung auf Materie und die Wirkung auf den Organismus erarbeitet. Neben den typischen Einsatzgebieten wie Kernkraftwerke oder Atomwaffen findet auch der Einsatz von Radioaktivität in der Medizin einen wichtigen Stellenwert im Unterricht. Dies ist von besonderer Bedeutung, da Nutzen und Gefahren der Radioaktivität sorgsam diskutiert werden sollen.
In der Qualifikationsphase beschäftigt man sich im Physikunterricht zunächst mit Schwingungen und Wellen. Dies können - aufbauend auf den Mechanikunterricht in der Einführungsphase - mechanische Schwingungen und Wellen, wie sie uns im Alltag als Federn, Pendel oder akustische Phänomene begegnen, sein. Es werden aber auch Lichtphänomene wie Farberscheinungen an der Seifenhaut oder Interferenzerscheinungen mit dem Laser im Rahmen der Wellenoptik untersucht.
Ein weiterer Themenblock wird von den Grundlagen elektrischer und magnetischer Felder gebildet. Diese Felder können konstant oder zeitlich veränderlich sein. Wenn die Bewegungen von Elektronen in magnetischen oder elektrischen Feldern, z.B. in einer Fernsehröhre, untersucht werden, wird wieder auf die Gesetze der Kinematik und der Dynamik zurückgegriffen.
Das erste Jahr der Qualifikationsphase wird mit dem Thema Thermodynamik abgeschlossen. Hier werden unter Anderem Wärmekraftmaschinen und Wärmepumpen als Anwendungen für Kreisprozesse bzw. Umwandlungsprozesse behandelt.
Das zweite Jahr der Qualifikationsphase wird geprägt von der modernen Physik. Manche Eigenschaften des Lichts lassen sich mit Teilchenströmen beschreiben. Diese Teilchen werden Photonen genannt. Photonen sind Teilchen, die in der Quantenphysik als Mikroobjekte bezeichnet werden. Es wird auf die Inhalte der Einführungsphase zum Thema Radioaktivität aufgegriffen, um die Struktur der Materie weiter zu untersuchen und damit kleinste Teilchen wie Elementarteilchen oder Quarks kennen zu lernen. Die Quantenphysik der Atomhülle behandelt auch optische Phänomene wie die Spektren verschiedener Leuchtstoffe. Weiter findet die Theorie zur Aufenthaltswahrscheinlichkeit kleinster Teilchen Platz im Physikunterricht der Oberstufe.
Einführungsphase
Mechanik (Kinematik, Dynamik, Kreisbewegungen)
Energie
Radioaktivität
Qualifikationsphase 1
Schwingungen und Wellen
Grundlagen elektrischer un magnetischer Felder
Thermodynamik
Qualifikationsphase 2
Struktur der Materie
Mikroobjekte
Quantenphysik der Atomhülle