Lernbereich 1: Mechanik der Flüssigkeiten und Gase 12 Std. Druck

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1 Lernbereich : Mechanik der Flüssigkeiten und Gase Std. Druck Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Kennen der physikalischen Größe Druck Druck in Gasen und Flüssigkeiten Fahrradreifen, Wasserleitung, Vakuumverpackung von Lebensmitteln Deutung im Teilchenbild Kolbendruck Druck in Flüssigkeiten 8 8 Kolbendruck 4 Kolbendruck p = F A Kraftwirkungen durch Druckunterschiede Blaise Pascal Druck, Kraft und Fläche Pinnwand: Luftdruck ; Die Väter der Druckphysik 9 6 hydraulische Anlage Hydraulik bei Kränen und Fahrgeschäften, Bremsen bei Fahrzeugen Hydraulische Anlagen Pinnwand: Hydraulische Anlagen Die Zustandsgleichungen von Gasen V&A Druck in Gasen Streifzug: Druckmessung Hydraulische Anlagen Das Boyle-Mariotte sche Gesetz Die allgemeine Gasgleichung Kennen des Schweredrucks in Flüssigkeiten Schweredruck in Flüssigkeiten 6 Ursachen und Eigenschaften p = ρ g h Druck beim Tauchen hydrostatisches Paradoxon Herleitung: Anwendung der Mathematik und logisches Schließen Streifzug: Atmen und Tauchen Entstehung des Schweredruckes V&A Schweredruck Druck und Gefäßform Verbundene Gefäße Streifzug: Staudämme V&A Schweredruck Streifzug: Trinkwasserversorgung Streifzug: Methoden der Erkenntnisgewinnung Entstehung des Schweredruckes Druck und Gefäßform Verbundene Gefäße Auftrieb in Flüssigkeiten und Gasen 8 Anwenden des Auftriebs auf Körper in Flüssigkeiten Archimedes sches Gesetz SE: Messen der Auftriebskraft Schwimmblase des Fisches Ballasttank im U-Boot Sinken, Schweben, Steigen und Schwimmen SE Auftriebskraft Die Auftriebskraft in Flüssigkeiten (Archimedes) Pinnwand: Auftrieb (Archimedes, U-Boote und Fische, Hochdruck Tiefdruck) Schwimmen oder sinken? Schwimmen oder sinken? 4 Übertragen der Kenntnisse zu Eigenschaften des Schweredrucks in Flüssigkeiten auf den Luftdruck Otto von Guericke Magdeburger Halbkugeln CH, Kl. 8, LB Schweredruck in Luft Der Luftdruck und seine Messung Auftrieb in Gasen V&A Luftdruck Streifzug: Atmen und Tauchen Streifzug: Familie Piccard Pinnwand: Luftdruck (Wetter; Pascal/Guericke) /7 Der Luftdruck Schweredruck in Flüssigkeiten und Luft Auftrieb in Flüssigkeiten und Gasen 3 statischer Auftrieb in Luft Heißluftballon, Luftschiff Ballonfahren 3 Auf den Auftrieb kommt es an V&A Ballonfahren Streifzug: Ballons und Luftschiffe Ballonfahren 5 Prüfe dein Wissen Druck 35

2 Lernbereich : Thermische Energie 5 Std. Thermische Energie Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Kennen der physikalischen Größe thermische Energie und Wärme Temperatur und thermische Energie Energieumwandlungen Thermische Energie Veränderung der thermischen Energie Streifzug: Beim Rühren wird s warm V&A Energieumwandlungen und thermische Energie Thermische Energie Temperatur und thermische Energie Thermische Energie, Temperatur und Teilchen Energiezufuhr und Temperaturänderung 5 Deuten der thermischen Energie im Teilchenbild absolute Temperatur Änderung der thermischen Energie durch Wärme Q = m c T Summe der kinetischen und potentiellen Energien aller Teilchen Kelvinskala Etherm = Q Änderung der thermischen Energie ohne Änderung des Aggregatzustands experimentelle Erarbeitung der Gleichung rechnergestütztes Auswerten der Messwerte Thermische Energie im Teilchenbild Energiezufuhr und Temperaturänderung (siehe SPEKTRUM PHYSIK Kl 6 S. 04) Energiezufuhr und Masse Energiezufuhr und Stoff Die Energie-Temperatur-Gleichung V&A Thermische Energie Streifzug: Ein Experiment vereinheitlicht die Physik Energiezufuhr und Temperaturänderung Energiezufuhr und Masse Energiezufuhr und Stoff Die Energie-Temperatur-Gleichung thermische Energie und Aggregatzustandsänderungen Umwandlungstemperatur Umwandlungswärme Änderung der thermischen Energie bei Änderung des Aggregatzustands PH Kl. 6, LB 3 Beispiele aus Natur und Technik SE: ϑ(t)-diagramm für Schmelzen Energiezufuhr und Zustandsänderungen Schmelzen und Sieden Kondensieren und Erstarren V&A Zustandsänderungen Streifzug: Schwitzen ist gesund Streifzug: Hagel, Schnee und Raureif Energiezufuhr und Zustandsänderungen Energiezufuhr und Änderung der thermischen Energie 9 7 Kennen der Möglichkeiten zur Übertragung von thermischer Energie Energietransport 58 Leitung, Strahlung, Strömung Richtung der Energieübertragung Wärmemitführung V&A Energietransport Wärmeleitung Wärmestrahlung Streifzug: Regulierung der Körpertemperatur bei Tieren Energietransport Wärmedämmung 8 9

3 Lernbereich : Thermische Energie 5 Std. Thermische Energie Fortsetzung Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Einblick gewinnen in den Aufbau und das Wirkprinzip von Wärmekraftmaschinen Viertakt-Otto-Motor, Viertakt-Diesel-Motor, Gasturbine Wärme-Kraft-Maschinen Der Heißluftmotor Verbrennungsmotoren Pinnwand: Automotor Die Gasturbine Der Heißluftmotor Verbrennungsmotoren 30 3 halbquantitative Zusammenhänge zwischen p, V und T p(v)-diagramm Das V-p-Diagramm eines Dieselmotors 66 Energieumwandlungen Wirkungsgrad Energiebilanz und Wirkungsgrad Blockheizkraftwerk Wärme-Kraft-Maschinen im Vergleich Energiebilanz und Wirkungsgrad Das Blockheizkraftwerk (BHKW) 33 3 Wärmeenergie und gesellschaftlicher Wandel Wärme-Kraft-Maschinen Entwicklung und Folgen Wärmeenergie und gesellschaftlicher Wandel 34 Prüfe dein Wissen Thermische Energie 7

4 Lernbereich 3: Eigenschaften elektrischer Bauelemente 5 Std. Elektrische Bauelemente Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Kennen der physikalischen Größe elektrischer Widerstand Eigenschaft eines Bauelements R = U I SE: Widerstandsbestimmung Georg Simon Ohm PH Kl. 7, LB technische Widerstände Deuten mit dem Modell der Elektronenleitung Spannung und Stromstärke Kennlinien verschiedener Geräte Streifzug: Georg Simon Ohm ein dornenreiches Leben für die Wissenschaft Der elektrische Widerstand SE Widerstandsbestimmung Kennlinien von Elektrogeräten Ohm sches Gesetz und Widerstand Spannung und Stromstärke Kennen des Widerstandsgesetzes MA, Kl. 7, LB R = ρ l A, Gültigkeitsbedingung Arbeiten mit dem Parameter ρ MA, Kl. 8, LB 3 Wovon hängt der Widerstand von Drähten ab? Pinnwand: Bauelement Widerstand 80 8 Der spezifische Widerstand 39 Experiment zur Erkenntnisgewinnung Methodenbewusstsein Umgang mit Tabellen- und Formelsammlung Einblick gewinnen in den Einfluss der Temperatur auf den elektrischen Widerstand von Metallen und Halbleitern Kaltleiter und Heißleiter, Supraleitung Informationsbeschaffung und -verarbeitung Elektrischer Widerstand und Temperatur des Leiters Streifzug: Supraleitung Leitung in Nichtmetallen Pinnwand: Der menschliche Körper ein elektrischer Leiter V&A Widerstand Streifzug: Messung mit Sensoren Elektrische Messung nichtelektrischer Größen /87 Elektrischer Widerstand und Temperatur des Leiters Leitung in Nichtmetallen Kennen des Zusammenhangs zwischen Stromstärke und Spannung für verschiedene Bauelemente Arbeit im Statistikmenü des GTR rechnergestützte Messwerterfassung Auswertung von Messergebnissen 88 SE: I(U)-Kennlinie verschiedener Bauelemente Arbeit mit Diagrammen Glühlampe, Thermistor SE I(U)-Kennlinie verschiedener Bauelemente 7 Ohm sches Bauelement, Ohm sches Gesetz I ~ U (T = konst.) Konstantandraht Das Ohm sche Gesetz 78 Anwenden der Kenntnisse über umgewandelte elektrische Energie und Leistung PH Kl. 7, LB 3 Beispiele aus Haushalt und Technik Elektrische Energie und Leistung 90 3 Elektrische Energie 4 E = U I t; P = U I Messung der im Haushalt umgewandelten elektrischen Energie Eine Formel für die elektrische Leistung Ladung, Spannung, Energie Die elektrische Leistung V&A Streifzug: Stromrechnung Ladung, Spannung und Energie Elektrische Leistung 4 43 Angabe der Leistung auf Typenschildern elektrischer Geräte, Erkunden von Beispielen aus dem Haushalt

5 Lernbereich 3: Eigenschaften elektrischer Bauelemente 5 Std. Elektrische Bauelemente Fortsetzung Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Gefahren durch elektrischen Strom 06 Berechnen von Stromstärken, Absicherung von Stromkreisen, Gefahren durch elektrischen Strom, Schutzmaßnahmen Gefahrensituationen und Ursachen Streifzug: Wirkungen des elektrischen Stroms auf den Menschen Schutzmaßnahmen Pinnwand: Sicherungen Erdschluss und Schutzerdung Streifzug: Der FI-Schalter technische Lösung für optimalen Schutz Gefahren beim Umgang mit elektrischem Strom Stromwirkungen beim Menschen; Schutzmaßnahmen Erdschluss und Schutzerdung Energieumwandlung, Entwertung elektrischer Energie Energiesparmaßnahmen Die Versorgung mit elektrischer Energie Vom Kraftwerk zum Elektrogerät Wo kommt elektrische Energie her? Energiebilanz von Elektrogeräten Streifzug: Energiesparmaßnahmen Streifzug: Energiesparen zuhause Elektrische Energie sparen 44 Prüfe dein Wissen Elektrische Bauelemente Lernbereich 4: Selbstständiges Experimentieren 8 Std. Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Kennen der Gesetze der Widerstände in Stromkreisen Arbeit an Stationen experimentelles Prüfen der durch deduktives Schließen erarbeiteten Vermutungen Methodenbewusstsein Kirchhoff sche Gesetze Stromstärke, Spannung und Widerstand in Parallelschaltungen.. und in Reihenschaltungen SE Widerstände in Stromkreisen Kirchhoff sche Gesetze 45 Rges = R + R = + R R R ges rechnergestütztes Auswerten von Messreihen Anwenden regelbarer Widerstände Potentiometerschaltung Messunsicherheiten und deren Auswirkung auf das Messergebnis experimentelle Aufgabe Aufnahme von Kennlinien innerer Widerstand von Messgeräten und Spannungsquellen V&A Elektrische Bauelemente Kennlinien verschiedener Geräte Innenwiderstand von Messgeräten und Quellen Streifzug: Spannungsteiler SE Messgenauigkeit 04/ Innenwiderstand und Spannungsteiler 46 Gestalten einer Experimentieranordnung Beurteilen der beim Experimentieren gewonnenen Lernerfahrungen zum Beispiel: Bestimmen des Wirkungsgrads Problemlösestrategien: Konstruktionsprobleme Kommunikationsfähigkeit V&A Elektrische Bauelemente 04/05

6 Wahlpflicht : Vom Ballonfahren 4 Std. Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Anwenden der Kenntnisse zum statischen Auftrieb auf das Ballonfahren historische Entwicklung zeitgenössische Texte und Abbildungen Filmaufnahmen: Gebrüder Montgolfier, Zeppelins Luftschiffe aktuelle Nutzung Ballonfahren Auf den Auftrieb kommt es an Streifzug: Ballons und Luftschiffe Schweredruck in Flüssigkeiten und Luft Auftrieb in Flüssigkeiten und Gasen 3 Wirkprinzip des statischen Auftriebs in Gasen Prinzip des Heißluftballons Bestimmen der Dichte von Luft Temperaturabhängigkeit der Dichte von Luft Auf den Auftrieb kommt es an (ZV) 3 Ballonfahren 5 Prinzip des Luftschiffs Auftrieb, Vorwärtsbewegung Streifzug: Ballons und Luftschiffe 34 Bau eines Modells V&A Heißluft- und Gasballon 33 Wahlpflicht : Kühlschrank und Wärmepumpe 4 Std. Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Anwenden der Kenntnisse auf das Wirkprinzip von Kühlschrank und Wärmepumpe Richtung der Wärmeübertragung von selbst und durch Aufwenden von Energie Diskussion von Beispielen Siedetemperatur und Druck Streifzug: Wasser unter Druck Der Kühlschrank eine Wärmepumpe Siedetemperatur und Druck Der Kühlschrank eine Wärmepumpe 0 / Aufbau eines Kühlschranks und einer Wärmepumpe Arbeit des Kompressors Beobachtung am Realobjekt Informationsbeschaffung und -verarbeitung Kompressorkühlschrank Wärmepumpe 50 5 Umwandlungswärme beim Sieden bzw. Kondensieren Vergleich zum Abkühlen beim Verdunsten Schmelzen und Sieden Kondensieren und Erstarren Druckabhängigkeit der Siedetemperatur Verdampfen durch Druckverminderung Verflüssigen durch Druckerhöhung Siedetemperatur und Druck 48

7 Wahlpflicht 3: Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen 4 Std. Lehrplaninhalte Hinweise zu den Inhalten Themen in SPEKTRUM-PHYSIK Std. Anwenden der Kenntnisse über Eigenschaften von Bauelementen zum elektrischen Messen Notwendigkeit der Messgrößenwandlung Spannung und Stromstärke Streifzug: Messung mit Sensoren; elektrische Messung nichtelektrischer Größen Auswertung von Messergebnissen 86/87 88 Thermistor Aufnehmen einer Eichkurve und Bestimmen unbekannter Temperaturen V&A Experimentieren mit elektrischen Bauteilen V4 Widerstandsmessung Heiß- und Kaltleiter V5 Widerstandsmessung bei sich erhitzendem Widerstandsdraht 04/ SE: Temperaturkurve eines Thermistors SE Temperaturkurve eines Thermistors 6 Bau einer Messeinrichtung für eine weitere Größe Problembearbeitung: Füllstandsmessung, Konzentration einer Salzlösung V&A Experimentieren mit elektrischen Bauteilen V8 Winkel- und Längenmessung V9 Füllstandsmessung V Konzentration einer Salzlösung 04/