Aufbau des Schulcurriculums Das Schulcurriculum Physik für die SII gliedert sich in drei Teile:

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1 Friedrich-Spee-Gymnasium Rüthen Fachbereich Physik Schulinternes Curriculum für die Sekundarstufe II (Beschlussfassung vom Januar 2000, revidiert Juni 2011) Physikunterricht in der gymnasialen Oberstufe Der Physikunterricht wird in den drei Jahren der Oberstufe zur Zeit auf Grundkursniveau fortgeführt und setzt die kompetenz- und kontextorientierte Ausrichtung des Unterrichtes der Sekundarstufe I konsequent fort. Die z.zt. gültigen Lehrpläne von 1999 gelten bis zur Veröffentlichung der neuen kompetenzorientierten Kernlehrpläne für die SII weiter. Die Ausrichtung auf konzeptbezogene und prozessbezogene Kompetenzen wird bereits jetzt in der Unterrichtskonzeption berücksichtigt, soweit dies sinnvoll möglich ist. Aufbau des Schulcurriculums Das Schulcurriculum Physik für die SII gliedert sich in drei Teile: In Teil 1 werden Rahmenkontexte, Inhaltsfelder und zentrale Unterrichtsmethoden den einzelnen Kurshalbjahren zugeordnet. Auf diese Weise kann eine schnelle Orientierung innerhalb der inhaltlichen Schwerpunktsetzungen und didaktischen Überlegungen erfolgen. In Teil 2 werden die vom Kernlehrplan aufgeführten konzeptbezogenen und prozessbezogenen Kompetenzen einzeln aufgeführt, sobald dieser für die SII veröffentlicht wurde. Entsprechend fehlt Teil 2 zum Zeitpunkt der hier vorliegenden Überarbeitungsfassung. Teil 3 umfasst gemeinsame Beschlüsse für die Leistungsbewertung im Fach Physik. Kontinuierliche Überarbeitung Die Zuordnung der Kontexte, Kompetenzen und Inhaltsfelder wird von der Fachschaft kontinuierlich evaluiert und wenn nötig revidiert. Anmerkung: Die Umstellung auf das 67,5-Minutenraster im Schuljahr 2008/09 hat dazu geführt, dass alle 3-stündigen Grundkurse der Oberstufe jetzt in zwei Langstunden pro Woche unterrichtet werden. Die Umstellung wird insbesondere bezogen auf den Oberstufenunterricht in Physik ausschließlich positiv bewertet. für die Fachkonferenz Physik Barbara Kühle, Henrik Dohmann

2 Schulinternes Curriculum im Fach Physik Sekundarstufe II Teil 1 Rahmenkontexte, Inhaltsfelder und zentrale Unterrichtsmethoden Einführungsphase Erstes Halbjahr Rahmenkontexte/Leitideen Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierungen/ Anregungen Teilnahme am Straßenverkehr gleichförmige & gleichmäßig beschleunigte Bewegungen, Relativitätsprinzip, Trägheitssatz, Kraft, Masse, Grundgleichung der Mechanik, Reibungskräfte kinetische & potenzielle Energie, Energieentwertung, Reibungsarbeit, Energie als Bilanzierungsgröße Physik im Sport Waagerechter, lotrechter, schiefer Wurf Stoßgesetze, Impuls, Energiebilanzen - grafisches Darstellen von Bewegungen - Werte erfassen mit Hilfe von Stoppuhr und Maßband - Übergang zur Videoanalyse - freier Fall einer Wasserbombe - Anwendung der Videoanalyse - SuS filmen Würfe auf dem Schulhof - Billard - Experimente mit der Luftkissenfahrbahn Einführungsphase Zweites Halbjahr Rahmenkontexte/Leitideen Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierungen/ Anregungen Physik auf der Kirmes Energiebilanzen, Kreisbewegungen - Energieerhaltung bei der Achterbahn - Kettenkarussell Zentrale Methoden Bewegungsmessung auf dem Schulhof bzw. im Straßenverkehr, Erfahrung mit Fahrschulfaustformeln Videoanalyse Einführung in biophysikalische Fragestellungen Auswertung physikalischer Daten Zentrale Methoden (Exkursion zum Freizeitpark mit Messwertaufnahme) Gravitation und Raumfahrt Entwicklung des Gravitationsgesetzes, Gravitationsfeld Struktur des Sonnensystems, Kepler'sche Gesetze - Astronomie Weltbilder im Wandel - Bestimmung der Gravitationskonstante g - Einführung in astronomische Beobachtungstechniken mit schuleigenen Teleskopen Ggf. Exkursion zum

3 Planeten, Sonnensystem Planetarium/ zur Sternwarte Vertiefung von Präsentationstechniken Energie von der Sonne Strahlungseigenschaften von Körpern Wechselwirkung von Strahlung und Atmosphäre Absorption von Strahlung in verschiedenen Gasen, evtl. Klimamodelle - eine unbequeme Wahrheit DVD - Modellberechnungen zur Temperatur der Erdoberfläche Akzentuierung und Gegenüberstellung von bisher erarbeiteten Konzepten, Modellen und Arbeitsweisen Hauptsätze der Thermodynamik, [Energie als Bilanzierungsgröße] Energie- und Entropiekonzept Auch: Wärmepumpe, Heißluftmotor, Kreisprozesse Anmerkung zur Formatierung: Die Formatierung der Inhaltsfelder folgt den Vorgaben der Richtlinien [fett obligatorischer Inhalt, fett kursiv obligatorischer Inhalt für Leistungskurse, normal fakultativer Inhalt] Stand: Juni 2011

4 Schulinternes Curriculum im Fach Physik Sekundarstufe II Teil 1 Rahmenkontexte, Inhaltsfelder und zentrale Unterrichtsmethoden Qualifikationsphase 1 Erstes Halbjahr Rahmenkontexte/Leitideen Inhaltliche Schwerpunkte Mechanische Schwingungen und Wellen*) z.b. Erdbebenforschung und Geophysik Ultraschalltechnik in der Medizin Physik der Musikinstrumente Auf der Spur des Elektrons und darüber hinaus Schwingungsvorgänge, Überlagerung von Schwingungen, lineare/ nichtlineare Schwinger, gedämpfte Schwingungen Schallentstehung/-ausbreitung, qual. Fourieranalyse/-synthese erzwungene Schwingungen, Resonanzphänomene Ultraschall, Reflexion, Beugung, Dopplereffekt, Longitudinal- und Transversalwellen, Energie, Energieabsorption Nachweis/Messung elektr. Ladung, Influenz, glühelektrischer Effekt, Erzeugung/Veranschaulichung elektr./ magnet. Felder, elektr. Feldstärke E, magnet. Feldgröße B, homogenes elektr. Feld, Energie im elektr. Feld, Coulomb- Gesetz, Spannung/Potential, Bewegung von Ladungsträgern in elektr./ magnet. Feldern, Lorentzkraft, e/m- Bestimmung Quantenobjekte und Messprozesse Konkretisierungen/ Anregungen Zentrale Versuche und Methoden Seismometer Schwingungen von Bauten Ultraschalltechnik Klanganalyse Faradayscher Käfig Gewitter Signalübertragung durch Nervenfasern Magnetfeld der Erde Polarlicht Massenspektroskopie Simulationsprogramme Einbeziehung von fachübergreifenden Aspekten (z.b. Musik, Biologie, Medizin, Geophysik, Bauphysik): (Kurz-)Referate Einbeziehung von historischen Aspekten, die die Entwicklung des Standardmodells nachvollziehbar machen, Einbeziehung des aktuellen Standes der Forschung (LHC) Exkursion zum DESY (Hamburg) oder DELTA (Dortmund) (wird angestrebt!) Elementarteilchenphysik *) Mechanische Schwingungen und Wellen können auch als Einstieg zum Inhaltsfeld elektromagnetischer Schwingungen erarbeitet werden.

5 Qualifikationsphase 1 Zweites Halbjahr Rahmenkontexte/Leitideen Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierungen/ Anregungen Zentrale Versuche und Methoden Auf der Spur des Elektrons und darüber hinaus (Forts.) Schwingende Elektronen und wabernde Felder Beispiele aus der Technik (1) Handy und Elektrosmog (2) Die Physik der Mikrowelle Informationsübertragung durch Licht Zur Deutung von Licht als Welle s.o. Flächenladungsdichte, elektr. Feldkonstante, Kondensator, Kapazität, elektr. Feldenergie Induktion durch Relativbewegung bzw. Feldänderung, Induktionsgesetz, Lenz'sche Regel, Erzeugung von Wechselspannung, magnetische Feldkonstante, Ferromagnetismus, Selbstinduktion, magnetische Feldenergie, gedämpfte em. Schwingungen, erzwungene Schwingungen, Resonanz, Rückkopplung Nachweis em. Wechselfelder, Hertz'scher Dipol, Mikrowellen, Ausbreitungsgeschwindigkeit, Maxwell'sche Postulate Amplituden-/Frequenzmodulation, Überlagerung em. Felder, em Spektrum Beugung/Interferenz, Emissions- und Absorptionsspektren, Polarisation, Modulation von Licht, em. Spektrum Grundversuche zur Induktion Kondensator und Spule im Wechselstromkreis Zeigerdiagramme Siebkette/Sperrkreis Anwendungen: Wirbelstrombremsen Zündanlagen Drehstrommotor Fernleitung elektrischer Energie Radar Synchrotronstrahlung Inerferenz an Doppelspalt und Gitter Wellenlängenbest. Beugung am Einzelspalt Einsatz der Experimentierkästen Simulationsprogramme Einsatz von Cassy Bestimmung der Wellenlänge von Mikrowellen: Freihandversuch Pizza oder Marshmallows in der Mikorwelle Projekt: Bau eines einfachen Radios (Bausatz) Experimentalpraktikum Darstellung von Spektren und exp. Bestimmung von Wellenlängen Simulationsprogramme

6 Schulinternes Curriculum im Fach Physik Sekundarstufe II Teil 1 Rahmenkontexte, Inhaltsfelder und zentrale Unterrichtsmethoden Qualifikationsphase 2 Erstes Halbjahr Rahmenkontexte/Leitideen Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierungen/ Anregungen An den Grenzen von Raum und Zeit Die Grundlagen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins Galilei-Transformation, vorrelativ. Additionstheorem der Geschwindigkeiten (Reaktivierung) Wellen, Wellenträger, Michelson-Morley- Versuch Inertialsysteme, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, Zeitdilatation, Längenkontraktion, Minkowsky- Diagramme, relativistisches Additionstheorem der Geschwindigkeiten, relat. Massenveränderlichkeit, Erhaltungssatz für dyn. Masse und Impuls, E = mc² gekrümmte Raum-Zeit Zeitdilatation Längenkontraktion Das Zwillingsparadoxon Forschung und Technik: Satellitennavigation Myonen Relativistische Effekte in Teilchenbeschleunigern Gravitationswellen Zentrale Versuche und Methoden Einbindungen von Computermodellen und Simulationen, Evaluation populärwiss. Darstellungen, Erörterung von Aspekten aus Wissenschaftstheorie und Naturphilosophie (evtl. in Kooperation mit Philosophie-Kursen) Ausblick auf aktuelle physikalische Forschung An den Grenzen von Teilchen und Welle Eine Einführung in die Quantenphysik Fotoeffekt, Meier-Gerlach, Lichtquantenhypothese, Comptoneffekt, de Broglie-Theorie des Elektrons, Beugung/Interferenz (Reaktivierung) Heisenberg sche Unschärferelation, Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe in der Quantenphysik/ Wissenschaftstheorie, Spin Forschung und Technik: Nachweis von Photonen Auflösungsvermögen optischer Instrumente Elektronenmikroskop Rastertunnelmikroskop Teleportation

7 Qualifikationsphase 2 Zweites Halbjahr Rahmenkontexte/Leitideen Inhaltliche Schwerpunkte Konkretisierungen/ Anregungen Zentrale Versuche und Methoden Die Untersuchung der Atome Grundlagen der Atomphysik Vorgänge im Inneren des Kerns Aspekte der Kernphysik Atommodelle Linienspektren und Energiequantelung des Atoms, Rutherford, Bohr sches Atommodell Wasserstoffatom, Schrödinger-Gleichung, Tunneleffekt, Aufenthaltswahrscheinlichkeiten Strahlungsarten, Nachweismethoden, radioaktiver Zerfall Kernspaltung und fusion Historische Entwicklung der Atommodelle Franck-Hertz-Experiment Fluoreszenz Laser- und Röntgenstrahlung Forschung und Technik: Spektralanalyse Atomuhren Femtosekundelaser Laserdiode Diagnose mit Röntgenstrahlung Aufbau der Atomkerne Massendefekt und Bindungsenergie Kernmodelle Zerfallsgleichungen Natürliche Zerfallsreihen Künstliche Kernumwandlungen Kernreaktoren Medizin und Umwelt: Radioaktive Strahlung in der Medizin Belastung durch ionisierende Strahlung Geschichte: Entdeckung des Neutrons Der Naturreaktor von Oklo Das Manhattan Project Technik und Forschung: Moderne Kernkraftwerke Fusionsreaktoren Simulationen eigenständige Erarbeitung und Präsentation in Form von Referaten Film: Der Super-GAU von Tschernobyl Film über den Stand der Forschung in der Kernfusion Evtl. Ausblick in die Astro-Physik

8 Repetitorium zur Vorbereitung auf das Zentralabitur Verknüpfung der obligatorischen Inhalte der beiden Jahrgänge der Qualifikationsphase Zusammenstellungen von Übersichten durch SchülerInnen, Diskussion von Beispielklausuren und Klausurbearbeitungsstrategien Stand: Juni 2011 Außerschulische Lernorte: Zur Zeit werden die folgenden Exkursionen regelmäßig durchgeführt: Fahrt zur Herbstakademie Physik der Universität Bielefeld (Auswahl der Physikkurse je nach Thema der Akademie) Besuch der Sternwarte Schloss Neuhaus (Ende der EF bzw. 1. Halbjahr Q1) Experimentiertag am Berufskolleg Olsberg (Q1)

9 Friedrich-Spee-Gymnasium Rüthen Fachbereich Physik Schulinternes Curriculum Teil 3: Leistungsaspekte und deren Gewichtungen im Physikunterricht der Sekundarstufe II Vorbemerkungen Die in der Tabelle aufgeführten Leistungsaspekte werden sämtlich und durchgängig in allen Kurshalbjahren in die Leistungsbewertung einbezogen. Bei der Unterrichtsgestaltung ist also darauf zu achten, dass Leistungen kontinuierlich in allen Aspekten eingebracht werden können. Die Gewichtung der einzelnen Aspekte nimmt dabei in der Regel von A. nach F. ab und orientiert sich v.a. am zeitlichen Umfang, den sie im Unterricht einnehmen. Deshalb werden für einzelne Halbjahre abweichende Gewichtungen entsprechend der methodischen und kompetenzbezogenen Schwerpunktsetzungen gesondert ausgewiesen. Eine exakte prozentuale Zuordnung aller Einzelaspekte erscheint allerdings mit Blick auf die konkrete Umsetzung im Unterricht als wenig praktikabel und vor dem Hintergrund der individuellen Förderung der SchülerInnen nicht sinnvoll. Tabellarische Übersicht nach Leistungsaspekten Aspekte/ Erläuterungen A. Mitarbeit und Unterrichtsbeiträge B. Fachwissen C. Praktische Fertigkeiten, Gruppenarbeit Elemente der Leistungsaspekte mit Beispielen Förderung des Unterrichtes, Beiträge zum Unterrichtsfortschritt z.b. Qualität z.b. Kontinuität z.b. Quantität Kenntnisse physikalischer Phänomene und Grundkonzepte, zentrale Versuche, Größen & Einheiten, Gesetze, Anwendung von Mathematisierungen, auch: Beurteilen und Bewertungen von physikalischen Inhalten und Methoden, Aufzeigen von Querverbindungen zwischen physikalischen Teilgebieten Umgang mit fachspezifischen Arbeitsmethoden z.b. Daten und Informationen auswählen, prüfen, ordnen, verarbeiten, dokumentieren, präsentieren z.b. Versuche planen, durchführen, auswerten, einordnen z.b. Teamarbeit z.b. Referate und Präsentationen z.b. Beurteilen und Bewerten von physikalischen Inhalten und Methoden D. Schriftliche Dokumentationen Kontinuierliche Dokumentation physikalischer Inhalte und Methoden z.b. Mappenführung z.b. (Experimentier-) Protokoll z.b. Sammlung zusätzlicher Informationen z.b. Arbeitsblätter z.b. Hausaufgaben Die Dokumentationen können stichprobenmäßig kontrolliert werden. E. Schriftliche Überprüfungen Schriftliche Überprüfungen sind in der SII nicht obligatorischer Leistungsbestandteil der sonstigen Mitarbeit. Sie können aber kursund jahrgangsstufenabängig eingefordert werden. F. Sonstige Aspekte Bereithaltung von Unterrichtsmateri alien z.b. Papier z.b. Lineal z.b. Stifte z.b. Taschenrechner z.b. Formelsammlung z.b. Buch Zu Beginn der Einführungsphase werden den SchülerInnen die Checklisten und Fragebögen zur Selbstreflexion der Jahrgangsstufe 9 noch einmal zur Verfügung gestellt. Die dort aufgeführten Aspekte werden in vollem Umfang zu Beginn der Kursarbeit vorausgesetzt. Alle Materialien zum Leistungskonzept werden im Jahrgangsstufenordner im lo-net zum Download bereitgestellt. Stand: November 2011

10 Ergänzungen zur Leistungsbewertung im Fach Physik sind im Dokument Leistungsmessung und Leistungsbewertung im Fach Physik.doc im Lo-Net festgehalten.