Schulinternes Curriculum Fachschaft Physik. Stu fe

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1 Schulinternes Curriculum Fachschaft Physik Stu fe Inhaltsfelder/ Gegenstände Fachmethoden Die Fachmethoden Experimentieren (Ex) und Protokollieren (Pr) sind Bestandteil des Physikunterrichts und werden von Beginn an eingeübt, ständig verfeinert und gefestigt Fachliche Kontexte Konzeptbezogene Kompetenzen Fächerverbindende 5 1. Das Licht / Elementare Himmelsbeobachtungen - Licht und Sehen - Lichtquellen und Lichtempfänger - Geradlinige Lichtausbreitung, Schatten Einfache Versuche nach Anleitung Protokolle Sauberes Zeichnen von Lichtstrahlen u. Schatten Verkehrssicherheit Jahreszeiten Sonnen- und Mondfinsternis Lochkamera Modell des Lichtstrahls anwenden; Gefahren im Straßenverkehr benennen u. Schutzmaßnahmen erörtern; Bildentstehung, Schattenbildung erklären; Schutzmaßnahmen gegen Strahlung nennen Verkehrserziehung Erdkunde (Tag / Nacht, Jahreszeiten) Biologie (Sehsinn) 2. Der Schall - Entstehung und Ausbreitung - Töne / Lautstärke Gehörschutz Musik u. Physik Schwingungen als Ursache für Schall u. Hören identifizieren; Grundgrößen der Akustik nennen; Auswirkungen vom Schall erläutern Musik Biologie 1

2 5 Inhaltsfelder/ Gegenstände 3. Magnetismus - Wirkungsweise eines Dauermagneten - Pole - Verhalten zweier Dauermagnete zueinander - Magnetfeld Fachmethoden Denken in Modellen (Elementarmagnete, Feldlinien) Fachliche Kontexte Karte, Kompass Konzeptbezogene Kompetenzen Ww ohne direkten Kontakt erkennen Fächerverbindende Erdkunde 4. Elektrischer Strom - Stromkreise - UND-,ODER- und Wechselschaltungen - Leiter und Isolatoren - Elektromagnete - Nennspannungen von elektrischen Quellen und Verbrauchern - Wärmewirkungen des elektrischen Stroms, Sicherung - Einführung der Energie über Energiewandler und Energietransportketten Planung und Aufbau einfacher Schaltungen - Schaltsymbole - Schaltpläne Strom im Haushalt, FahrradbeleuchtungV om einfachen Stromkreis zur logischen Schaltung Ohne Energie läuft gar nichts! Messgeräte An Bsp. erklären, dass das Funktionieren von Elektrogeräten einen geschlossenen Stromkreis voraussetzt; Wirkungen des Stromes im Alltag aufzeigen; geeignete Maßnahmen für den sicheren Umgang mit Strom beschreiben; Energie in Transportketten bilanzieren; Verkehrserziehung Biologie 2

3 5 5. Temperatur und Energie - Volumen- und Längenänderung bei Erwärmung und Abkühlung - Thermometer und Temperaturmessung - Aggregatzustände (Teilchenmodell) - Einführung der Energie - Einführung der Einheit 1 kj - Energieübertragung zwischen Körpern verschiedener Temperatur - Sonnenstand u. Temperatur Diagramme Messinstrumente Trennung von Symbol und Einheit Energieflussdiagramme Mensch Recherche Was sich mit der Temperatur alles ändert; Ernährung und Energieeinsparung Leben bei verschiedenen Temperaturen Die Sonne unsere wichtigste Energiequelle Aggregatzustände und ihre Änderungen durch Aufnahme u. Abgabe von Energie beschreiben; Beschreibung auf der Ebene einfacher Teilchenmodelle; an Bsp. energetische Veränderungen an Körpern u. die damit verbundenen Energieübertragungsme chanismen einander zuordnen; An Bsp. zeigen, dass Energie, die als Wärme in die Umgebung abgegeben wird, in der Regel nicht weiter genutzt werden kann Biologie (Ernährung) Sport Erdkunde Das Voranstellen des Inhaltsfeldes Licht und Schall wurde von der Fachkonferenz beschlossen, um das Schulprojekt zur Verkehrssicherheit in Zusammenarbeit mit der Polizei fortzuführen. Die Reflexion wird angesprochen, das Reflexionsgesetz in 8 behandelt. 3

4 Stu fe Inhaltsfelder/ Gegenstände Elektrizitätslehre Fachmethoden Fachliche Kontexte Konzeptbezogene Kompetenzen Fächerverbindende a) Einführung und Wiederholung aus Kl. 5 Sicherheitshinweise Sicherheit im Umgang mit elektrischem Strom 7 b) Wirkungen des elektrischen Stromes c) Ladungen und ihre Eigenschaften - Verschiedene Arten von Ladung - Trennung von Ladungen - Laden und Entladen - Bewegung von Ladungsträgern - Definition der Ladungsmenge Wirkungsweise einfacher technischer Geräte Die Wirkung des elektrischen Stromes zu seinen Wirkungen in Beziehung setzen und die Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte darauf zurückführen Elektr. Eigenschaften von Stoffen mit einfachem Kern-Hülle- Modell erklären Chemie d) Stromstärke - Definition der Stromstärke als abgeleitete Größe - Messen von Stromstärken - Stromstärken in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen Diagramme induktives / deduktives Verfahren Hypothesenbildung Diskussion von Vorschlägen Mathematisierung Nicht jeder Verbraucher passt an jede Quelle! Verschiedene Arten der Weihnachtsbeleuchtung Elektroinstallationen im Haus Mathematik 4

5 7 e) Die elektrische Quelle und der elektrische Verbraucher - Zusammenhang zwischen Quelle, Verbraucher und Stromstärke - Einführung der Spannung - Messen der Spannung - Spannung und Stromstärke bei Reihen- und Parallelschaltung - Ohmsches Gesetz, Widerstandsdefinition - Reihen- und Parallelschaltungen von Widerständen Aufbau und Kontrolle elektrischer Schaltungen Anfertigen von Tabellen Graphische Darstellung von Messwerten Rechnen mit Einheiten Autoelektrik Hybridantrieb Notwendigkeit zum Stromsparen begründen und Möglichkeiten im persönlichen Umfeld erläutern Die Spannung als Indikator für durch Ladungstrennung gespeicherte Energie beschreiben Die Beziehung von U, I und R in elektrischen Schaltungen beschreiben und anwenden Die Zuordnung des Inhaltsfeldes Elektrizitätslehre zur Stufe 7 ergibt sich aus dem Konzept der Schwerpunktbildung. Die hier erarbeiteten Sachverhalte dienen als Grundlage für das Einüben mathematisch-physikalischer Verknüpfungen. 5

6 Stu fe Inhaltsfelder/ Gegenstände 1. Strahlenoptik Fachmethoden Fachliche Kontexte Konzeptbezogene Kompetenzen Fächerverbindende a) Verhalten von Licht an Grenzflächen - Reflexion, Brechung, Totalreflexion b) Optische Linsen - Strahlenverlauf bei Sammellinsen - Bildentstehung Versuche planen und durchführen Gesetzmäßigkeiten aufdecken Lichtleiter Optische Geräte (Brille, ) Absorption, Reflexion, Brechung von Licht beschreiben Die Funktion von Linsen beschreiben Biologie Kunst Geschichte 8 c) Das Sehen - Aufbau des Auges - Bildentstehung beim Auge - Korrektur von Fehlsichtigkeit d) Beispielhafte optische Instrumente - Lupe, Fernrohr Sauberes Zeichnen Umgang mit dem Modell des Lichtstrahls Einblicke in die Welt des Großen und des Kleinen! Technische Geräte hinsichtlich ihres Nutzens beurteilen e) Farben - Zusammensetzung des weißen Lichts Recherche Die Welt der Farben Infrarot, sichtbares Licht, UV unterscheiden und mit Bsp. ihre Wirkung beschreiben 6

7 Stu fe 8 Inhaltsfelder/ Gegenstände 2. Mechanik a) Geschwindigkeit b) Kraft - Kräfte und ihre Wirkungen - Vektorbegriff, Kraftpfeile - Zusammenwirken von Kräften, Kräfteparallelogramm, Ersatzkraft - Gewichtskraft und Masse - Hebel und Flaschenzug b) Arbeit c) Druck - Der Kolbendruck Definition und Messung Anwendung - Der Schweredruck Druck in Flüssigkeiten Pumpe - Der Auftrieb in Flüssigkeiten Archimedische Prinzip Schwimmen, Schweben, Sinken - Luftdruck Fachmethoden Vektoraddition Genaues Zeichnen Maßstab geplantes Experiment induktives/deduktives Verfahren Fachliche Kontexte Reaktionsweg Sportliche Rekorde Werkzeuge Hilfsmittel am Bau Luftdruck, Wetter Skifahren (Kufe / Fläche) Anwendungen der Hydraulik Schifffahrt Tauchen in Natur und Technik Konzeptbezogene Kompetenzen Geschwindigkeit und Kraft als Vektoren beschreiben Bewegungsänderungen oder Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen; Beziehung u. Unterschied Masse/Gewichtskraft beschreiben Nutzen und Wirkungsweise einfacher technischer Geräte beschreiben; Nutzen einfacher technischer Geräte für Mensch und Gesellschaft beurteilen, Wirkungsweise und Gesetzmäßigkeiten von Kraftwandlern beschreiben Druck als physikalische Größe quantitativ beschreiben und in Bsp. anwenden Schweredruck und Auftrieb formal beschreiben und in Bsp. anwenden Fächerverbindende Sport Erdkunde Sport Biologie Geschichte 7

8 Stu fe 9 Inhaltsfelder/ Gegenstände 1. Radioaktivität und Kernenergie - Der Aufbau der Atomkerne - Ionisierende Strahlung Arten, Reichweite, Zerfallsreihen, HWZ - Strahlenschäden und Strahlenschutz - Kernspaltung - Nutzen und Risiken der Kernenergie Fachmethoden Denken in Modellen Umgang mit Wahrscheinlichkeiten Texte zur Verantwortung des Wissenschaftlers Denken in Modellen Recherche Fachliche Kontexte Nutzen u. Gefahren von Radioaktivität u. Kernenergie Strahlendiagnostik u. Therapie Energie aus Kernkraftwerken Atomwaffen Konzeptbezogene Kompetenzen Eigenschaft v. Materie mit angemessenen Atommodellen beschreiben; Entstehung ionisierender Strahlung beschreiben; Experimentelle Nachweismöglichkeiten für radioakt. Strahlung beschreiben; Ww zwischen Strahlung u. Materie sowie die daraus resultierenden Veränderungen beschreiben, mögliche medizinische Anwendungen u. Schutzmaßnahmen erklären; Eigenschaften u. Wirkungen verschiedener Arten radioakt. Strahlung u. Röntgenstrahlung nennen; Zerfallsreihen identifizieren; Prinzipien von Kernspaltung u. Kernfusion auf atomarer Ebene beschreiben Fächerverbindende Biologie Gesellschaftswissenschaften Mathematik Geschichte Chemie 8

9 Stu fe 9 Inhaltsfelder/ Gegenstände 2. Energie, Arbeit, Leistung a) Mechanische - Energie und Arbeit - Einheit für Energie - Energieformen - Leistung - Berechnung einiger Beispiele aus Alltag und Sport b) Elektrische - Elektrische Energie, Arbeit, Leistung c) Thermische - Energieerhaltung, - Reibung - Änderung der inneren Energie - Teilchenmodell - Wärmekraftmaschine Fachmethoden Vergleichen / Analogie (mechan. el. Energie) Denken in Modellen Fachliche Kontexte Energiesparhaus Verkehrssysteme u. Energieeinsatz Strom für zu Hause Blockheizkraftwerk Konzeptbezogene Kompetenzen Quantitative Zusammenhang zwischen W, P u. t kennen u. in Bsp. aus Natur u. Technik nutzen; Temperaturdiff., Höhenunterschiede, Druckdiff., Spannung als Voraussetzen für u. als Folge von Energieübertragung an Bsp. aufzeigen; Mechan., elektr., therm. Energie unterscheiden, formal beschreiben u. für Berechnungen nutzen; Die umgesetzte Energie u. Leistung in elektr. Stromkreisen bestimmen; Stoffe bzgl. therm., mechan. U. elektr. Stoffeigenschaften vergleichen Die Funktion einer Wärmekraftmaschine erklären; die Verknüpfung von Energieerhaltung u. Energieentwertung erkennen u. beschreiben; Fächerverbindende Chemie Gesellschaftswissenschaften Mathematik Mathematik 9

10 9 3. Energieumwandlungsprozesse - Elektromotor - Induktionsvorgänge - Generator - Transformator - Wirkungsgrad - Aufbau eines Kraftwerks - regenerative Energie/ Energieanlagen evtl. Referate / Präsentation Exkursion: Stadtwerke Dinslaken Diskussionen Den Aufbau eines Elektromotors beschreiben u. erklären; den Aufbau des Generators u. Transformators beschreiben und erklären (Induktion) Verschiedene Möglichkeiten der Energiegewinnung, -aufbereitung u. nutzung unter physikal.-techn, wirtschaftl. U. ökolog. n vergleichen u. bewrerten sowie deren gesellschaftl. Relevanz und Akzeptanz diskutieren; in relevanten Anwendungszusammenhängen komplexere Vorgänge energetisch beschreiben; Speicherungs-, Transport-, Umwandlungs- Prozesse erkennen u. darstellen Aufbau von Systemen beschreiben u. die Funktionsweise ihrer Komponenten erklären; Beschreiben, dass die Energie, die wir nutzen, aus erschöpfbaren oder regenerativen Quellen gewonnen werden kann; die Notwendigkeit zum 10

11 9 Energiesparen begründen, Möglichkeiten im einen Umfeld erläutern; An Bsp. Energiefluss u. Energieentwertung quantitativ darstellen; Energieflüsse in offenen Systemen beschreiben Technische Geräte u. Anlagen unter Berücksichtigung von Nutzen, Gefahren u. Belastung der Umwelt vergleichen u. be- Werten, Alternativen erläutern Aufgrund des zusätzlichen Themenbereichs Einführung in die Halbleiterphysik mit dem Projekt Wir löten eine Schaltung im Bereich des mathematisch-naturwissenschaftlichen Neigungsschwerpunktes kann der Themenbereich Radioaktivität im 2. Halbjahr bearbeitet werden. 11

12 Sekundarstufe 2 Die fachbezogenen Kompetenzen entsprechend der Richtlinien werden durchgängig eingeübt. Stufe Inhaltsfelder / Sachinhalte Fachmethoden Kontexte Fächerverbindende EF Teilnahme am Straßenverkehr Gesetze der gleichförmigen und Beschleunigten Bewegung Kraft, Grundgleichung der Mechanik Träge Masse, Trägheitssatz Impuls, Impulserhaltung Stoßvorgänge Lageenergie und Hubarbeit Energieentwertung, Reibungsarbeit Bewegungsenergie, Beschleunigungsarbeit Physik und Sport Freier Fall, waagerechter Wurf * Kreisbewegung, Zentripetalkraft Vertiefung und Verfeinerung der Methoden aus der SI. Experiment in Planung und Durchführung und Protokollierung werden durchgängig eingeübt Stärkere Mathematisierung physikalischer Vorgänge Punktnotation für Ableitungen Teilnahme am Straßenverkehr Physik und Sport Mathematik (gesamte S II) Verkehrserziehung Sport Betrachtungen im Weltraum Gravitationsgesetz Umgang mit Sachtexten Astronomie Erdkunde Corioliskraft, Geschichte, Philosophie Eine Brücke stürzt ein Schwingungsvorgänge, -größen Harmonische Schwingung Induktives/deduktives Verfahren Eine Brücke stürzt ein 12

13 Stufe Inhaltsfelder / Sachinhalte Fachmethoden Kontexte Fächerverbindende Q1 Wasserwellen Entstehung, Ausbreitung von Transversal/ Longitudinalwellen Beugung, Interferenz, Dopplereffekt Wellen und Schall Elektrisches Feld Feldstärke, Feldkraft Potentielle Energie im elektrischen Feld Coulombkraft Spannung, Kapazität Ein- und Ausschaltvorgänge bei Kondensatoren Feld als Strukturbegriff Denken in Modellen Mathematisierung* Mathematik Bereitstellung, Wandlung und Verteilung elektrischer Energie Magnet. Feld, Feldgröße B, Stromwaage Elektromagnet. Induktion, Induktionsgesetz Veränderung von A und B Selbstinduktion, Induktivität, Einschaltverzögerung L,R; Ein- und Ausschaltvorgänge bei Spulen Energiebilanzierung bei Übertragung und Umwandlung Auf der Spur des Elektrons Bewegung von Ladungsträgern in elektr. und magnet. Feldern, e/m-bestimmung Lorentzkraft, Halleffekt, Wienfilter Mathematisierung Oszilloskop, Massenspektrometer Analysemethoden Chemie 13

14 Grundlagen der drahtlosen Nachrichtenübertragung Elektromagnetischer Schwingkreis, Dipol Elektromagnetische Wellen, Mikrowellen s.o. Punktnotation Wellenlängenbestimmungen Grundlagen der drahtlosen Nachrichtenübertragung Funk, Handy Eine neue Vorstellung vom Licht Ausbreitung, Beugung, Interferenz, Wellenlängenbestimmung, Polarisation, Farben dünner Schichten, Michelson Analogien (Wasserwellen, Mikrowellen) Datenspeicherung (CD) Geschichte Relativitätstheorie* Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, Michelson Relativistische Masse, Myonenzerfall Relativistische Energie-Impuls-Beziehung, Äquivalenz von Masse und Energie Synchrozyklotron Q2 Von klassischen Vorstellungen zur Quantenphysik Lichtelektrischer Effekt, Compton-Effekt* De Broglie-Theorie des Elektrons, Elektronenbeugung, Materiewellen Heisenbergsche Unschärferelation* Atommodelle Linienspektren, Energiequantelung, Franck-Hertz-Versuch Röntgenstrahlung, -spektroskopie, -beugung Grenzen der Anwendbarkeit klass. Begriffe* Linearer Potentialtopf* Denken in Modellen, Recherche Anwendung relativ. Rechnung* Grenzen von Modellen Wahrscheinlichkeiten Imaginäre Zahlen* Lichtentstehung Astronomie (Linienspektren) Sonnenspektrum Chemie (Periodensystem) Geschichte 14

15 Erkenntnisse über den Atomkern Radioaktive Strahlung, radioaktiver Zerfall, α-, β-, γ-strahlung, β-spektroskopie*, γ-reichweite und Absorption, Halbwertszeit, Massendefekt, Bindungsenergie Kernspaltung und Fusion Einführung in die Thermodynamik* 1. und 2. Hauptsatz Anwendung relativ. Rechnung* Atombombe Kernkraftwerke Strahlenschutz Wirkungsgrad Biologie Philosophie Politik Die mit * gekennzeichneten Themenbereiche werden nur im Leistungskurs bearbeitet 15