Schulinternes Fachcurriculum. Physik

Transkript

1 Schulinternes Fachcurriculum Physik Beschluss der Fachkonferenz vom

2 1. Leistungen und ihre Bewertung im Fach Physik 1 "Leistungsbewertung wird verstanden als Beurteilung und Dokumentation der individuellen Lernentwicklung und des jeweils erreichten Leistungsstandes. Sie berücksichtigt sowohl die Ergebnisse als auch die Prozesse schulischen Lernens und Arbeitens." Unterrichtsbeiträge "Unterrichtsbeiträge umfassen alle Leistungen, die sich auf die Mitarbeit und Mitgestaltung im Unterricht und im unterrichtlichen Kontext beziehen" Im Laufe der Jahrgänge verändert sich die Gewichtung der verschiedenen Aspekte der Unterrichtsbeiträge. Zu Veranschaulichung soll die folgende Tabelle dienen: Klassen 6/7 Klassen 8/9 Oberstufe Beiträge im Unterrichtsgespräch XX XX XX Beiträge im Gruppengespräch X XX XXX Erledigung von Einzel- und Gruppenaufgaben XXX XXX XXX Ergebnispräsentationen XX XX XX Eigenständige Auswertung von Experimenten X XX XXX Eigenständiges Experimentieren XX XX XX Referate X XX XX Ggf. Tests (max. 20 min) XX X XX Heftführung XX X 0 Hausaufgaben XX XX XX Dabei bedeuten: 0 nicht relevant X weniger wichtig XX wichtig XXX besonders wichtig Bei allen Punkten werden berücksichtigt: Antworten in vollständigen Sätzen Benutzung von Fachsprache Bezug zur Aufgabenstellung Verständlichkeit der Aussagen Korrektheit der Ergebnisse Komplexität des Beitrages Plausibilität der Lösung Argumentationsfähigkeit Abstraktions- und Analysefähigkeit Transferfähigkeit Selbstständigkeit Selbstkritik Kreativität 1 Einige der folgenden Ausführungen sind dem Lehrplan für die Sekundarstufen I und II für das Fach Physik des Landes Schleswig-Holstein entnommen und als Zitate gekennzeichnet.

3 Ergänzendes zu Tests Tests sind ein Teil der Unterrichtsbeiträge und damit keine schriftlichen Leistungen (wie Klassenarbeiten), sie gehen dementsprechend in die Bewertung der Unterrichtsbeiträge mit ein. Innerhalb eines Schuljahres werden in der Regel zwischen zwei und vier Tests geschrieben, sie dienen zur Wiederholung eines Themengebiets, das zuvor einige Wochen unterrichtet wurde. Die Benotung von Tests orientiert sich grundsätzlich an dem unten aufgeführten Bewertungsschlüssel. In begründeten Fällen liegt eine Abweichung von diesem Raster im Ermessen der jeweiligen Lehrkraft. Note Anteil erreichter Punkte 90% 80% 65% 50% 25% < 25% Klausuren Der Bewertungsschlüssel von Klausuren in der Oberstufe entspricht dem für das Abitur festgelegten Benotungsraster. Auch hier besteht die Möglichkeit, im Einzelfall von diesem Raster abzuweichen. Bei Physik als Profilfach ist das Anforderungsniveau der Aufgaben im Verlaufe der Oberstufe sukzessive an das Abiturniveau anzuheben. Punkte Anteil erreichter Punkte > 95% > 90% > 85% > 80% > 75% > 70% > 65% > 60% Punkte Anteil erreichter Punkte > 55% > 50% > 45% > 40% > 33% > 26% > 19% 19% Alternative Leistungsnachweise in der Sek II Neben Klassenarbeiten können auch alle weiteren nach dem Lehrplan möglichen Unterrichtsbeiträge als alternative Leistungsnachweise herangezogen werden. Beispiele für alternative Leistungsnachweise sind unter anderem: Arbeitsmappen, Präsentationen, Vorträge, Referate, Portfolios, Protokolle, Projektarbeit oder Medienproduktionen. Je nach Unterrichtsgestaltung und Einbindung des Unterrichtsbeitrages in den Lernkontext legt die Lehrkraft individuell formale und inhaltliche Anforderungen für den alternativen Leistungsnachweis fest. 2. Themen und Inhalte des Unterrichts Auf den nachfolgenden Seiten sind die verbindlichen Themen und Inhalte des Physikunterrichts für die Jahrgangsstufen 6 bis 12 entsprechend den Fachanforderungen Physik für Gymnasien aufgelistet.

4 Inhalte 6 Elektrischer Strom Der elektrische Stromkreis mit einer Glühlampe Und-Schaltung, Oder-Schaltung und Wechselschaltung Leiter und Isolatoren Unterschiedliche Helligkeiten bei zwei Glühlampen in einem Stromkreis Methoden: Aufbau eines Versuchsprotokolls, Modell beweglicher Ladungen im Leiter Temperatur und Wärme Die Temperatur-Skala, Kalibrierung eines Thermometers, Celsius, Fahrenheit und Kelvin Erzeugung von Wärme, Wärmeenergie aus anderen Energieformen Transport von Wärme: Wärmeleitung, Wärmeströmung, Wärmestrahlung Wärmetransport und Isolation im Haushalt Licht und Schatten Kann man Licht sehen? Modell des Lichtstrahls mit geradliniger Ausbreitung Lichtquellen und beleuchtete Körper Licht trifft auf Körper: gerichtete Reflexion, diffuse Reflexion, Transmission und Absorption Sehen und gesehen werden Beleuchtung und Schatten, Finsternisse am Himmel Prinzip einer Lochkamera Permanentmagnete Feldlinienbilder von Hufeisen- und Stabmagnet, Nord- und Südpol Kompassnadeln, Modell des Elementarmagneten Magnetische und unmagnetische Stoffe Magnetfeld der Erde

5 Inhalte 7 Bewegungen und Kraft Messung der Schallgeschwindigkeit, v = s/t, Einheiten der Geschwindigkeit Geschwindigkeiten im Vergleich Geschwindigkeitsänderungen durch Kräfte Kraft F über die Dehnung eines Kraftmessers Reibung und Endgeschwindigkeit qualitativ Dichte und Druck Masse, Volumen und Dichte, Dichtebestimmungen unterschiedlicher Stoffe Schwimmen, Sinken, Schweben: Archimedisches Prinzip von schwimmenden und tauchenden Körpern Druck als Gepresstsein, Druckdifferenzen als Antrieb für Luft- bzw. Flüssigkeitsströmungen Komprimierbare und unkomprimierbare Stoffe Hydraulische und pneumatische Antriebe Luftdruck und Blutdruck Elektromagnetismus Magnetische Feldlinien um stromdurchflossene Leiter, Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule, Vergleich Permanentmagnet Einführung der elektrischen Stromstärke, je größer die Stromstärke, desto stärker der Elektromagnet Prinzip und Bau eines Elektromotors UVW-Regel und Anwendungen Linsen und Bildentstehung Lichtbrechung, Abhängigkeit des Brechungswinkels von Einfallswinkel und Material Totalreflexion, Lichtleiter Optische Abbildungen durch Linsen, B/G = b/g Brennpunkt, Linsengleichung 1/f = 1/b + 1/g Das menschliche Auge und optische Geräte Zerlegung weißen Lichts durch ein Prisma

6 Inhalte 8 Kraft, mechanische Energie und Leistung Kraft und Geschwindigkeitsänderung pro Zeit, Fahrbahnversuche, t-s-diagramm, t- v-diagramm Bremsweg und Bremskraft, Sicherheit und Trägheit, 1. und 2. Newtonsches Axiom Gewichtskraft, mechanische Energieformen, Umwandlungen Leistung P = E/t Ladung, Strom und Spannung Eigenschaften elektrischer Ladungen: positiv und negativ, Anziehung und Abstoßung Glühelektrischer Effekt, Funktionsweise Elektroskop Modellvorstellung Strom als Fluss elektrischer Ladungen bzw. als Fluss von Elektronen Einführung der Spannung über Energietransport durch elektrische Ladungen, Spannung als Antrieb für elektrischen Strom Elektrischer Widerstand R=U/I: konstant oder variabel? Ohmscher Widerstand, Ohmsches Gesetz Aufteilung von Stromstärke und Spannung in verzweigten Stromkreisen, Knotenund Maschenregel Reihen- und Parallelschaltungen mit R = R 1 + R 2 bzw. 1/R = 1/R 1 + 1/R 2, Ersatzwiderstände, Leistungsberechnungen verzweigter Stromkreise Wärme und Klima Wärmekapazität und Schmelzwärme unterschiedlicher Stoffe Faktoren der Oberflächentemperatur der Erde Grundlagen zum Wettergeschehen auf der Erde Erdklima gestern, heute und morgen

7 Inhalte 9 Energieumwandlungen und Energieversorgung Sammlung aller Energieformen Energieumwandlungen (von den Sternen bis zum Bergsteiger/Toaster), dabei auftretende Energieverluste Möglichkeiten der Erzeugung elektrischer Energie (Kraftwerkstypen aller Art) Speicherung von Energie allgemein Transport von Energie allgemein Versorgung mit elektrischer Energie; Induktion, Transformator Spannungsabhängiger Verlust elektrischer Energie bei langer Zuleitung, unterschiedliche Helligkeiten bei Lampen gleicher Nennleistung Der Transformator: Anwendungen und Funktionsweise Grundversuche zur Induktion; Dynamo, Generator und weitere Anwendungen Von den Kraftwerken zu den Haushalten: Das Stromnetz in Deutschland Kernphysik Nachweis radioaktiver Strahlung mit dem Geiger-Müller-Zählrohr, Geschichte der Kernphysik Kernbausteine p, n, e, Abschirmung radioaktiver Strahlung, Strahlungsarten Radioaktiver Zerfall: Isotope, Kernreaktionen, Zerfallsreihen und Nuklidkarte Zerfall als Zufallsexperiment, Kernkräfte, Halbwertszeit t H, Anwendungen des Zerfallsgesetzes N = N 0( 1 2) t t H Biologische Wirkung radioaktiver Strahlung, Größen und Einheiten incl. Beispiele Anwendungen radioaktiver Strahlung in der Medizin und in der Wirtschaft Kernspaltung und Kernfusion: Energieumwandlung, Massendefekt und Bindungsenergie Kernwaffen: Ungeregelte Kettenreaktion, unterschiedliche Funktionsweisen von Kernwaffen, bisherige Tests und Einsätze, derzeitige Verteilung weltweit Kernkraftwerke: Geregelte Kettenreaktion, Reaktortypen, Sicherheitsmaßnahmen und Risiken, Entsorgung von Spaltprodukten und anderem radioaktivem Abfall (Optionaler Zusatz: Grundlagen der Akustik)

8 Inhalte 10 Kinematik und Dynamik t-s-, t-v- und t-a- Diagramme, Interpretation der Messwerte und Diagramme Gesetze der gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegung Impuls als Erhaltungsgröße, Masse, Stöße, Impulsänderungsrate als Kraft, Grundgleichung der Mechanik Energie als Erhaltungsgröße, Energieterme, Leistung Größen und Gesetze der gleichförmigen Kreisbewegung, Zentripetalkraft Newtonsches Gravitationsgesetz, Gravitationskonstante, Erdbeschleunigung, Kraft auf der Kreisbahn im Gravitationsfeld Mechanische Schwingungen und Wellen Schwingungsgrößen: Elongation, Amplitude, Schwingungsdauer, Frequenz, Phasendifferenz Wellengrößen: Wellenlänge, Phase, Phasengeschwindigkeit, Gruppengeschwindigkeit, Gangdifferenz, c = λ f Überlagerung von Schwingungen, Phasendifferenz, Erklärung der Interferenz von mechanischen Wellen, Bedingungen für maximale Verstärkung bzw. Abschwächung

9 Inhalte für das grundlegende Anforderungsniveau 11.1 Ladungen und Felder elektrische Ladung und elektrisches Feld, Energieaustausch im homogenen elektrischen Feld Millikanversuch, Bestimmung der Elementarladung e magnetisches Feld, magnetische Feldstärke B (magnetische Flussdichte), Kraft auf bewegte Elektronen im Magnetfeld, gekreuzte E- und B-Felder Massenbestimmung von Elementarteilchen 11.2 Physik des Lichts Interferenz von Licht am Doppelspalt, Farbe und Wellenlänge, Wellenlängenbestimmung mit Zweistrahlinterferenz, Vielstrahlinterferenz, Interferenz am Gitter, Wellenlängenbestimmung mit dem Gitter, Spektren von sichtbarem Licht, Spektren von IR- und UV- Licht gequantelte Absorption von Lichtenergie, Abhängigkeit der Energie der Elektronen von der Frequenz des Lichts, Einsteinsche Deutung, Plancksches Wirkungsquantum gequantelte Emission von Licht, eu = hf kurzwellige Grenze der kontinuierlichen Röntgenstrahlung, Braggreflexion, Spektrum der Röntgenstrahlung quantisierte Energieverteilung im Interferenzbild, das Amplitudenquadrat als Maß für die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung

10 Inhalte für das grundlegende Anforderungsniveau 12.1 Quanten- und Atomphysik Elektronenbeugung, Wellenphänomene bei bewegten Elektronen, De-Broglie-Wellenlänge, Elektronen am Doppelspalt, Ψ-Funktion und Antreffwahrscheinlichkeit Energieaufnahme und Energieabgabe von Gasatomen, Franck-Hertz-Versuch, Emissionsspektren und Absorptionsspektren von Gasen Elektronen im linearen Potentialtopf, stehende Elektronenwellen, Energiequantelung 12.2 Folgende Themen stehen zur Auswahl: Spezielle Relativitätstheorie Astrophysik Thermodynamik Atom- und Kernphysik

11 Inhalte für das erhöhte Anforderungsniveau 11.1 Ladungen und Felder elektrische Ladung und elektrisches Feld: elektrische Ladung, homogenes Feld, radialsymmetrisches Feld, elektrische Feldstärke, elektrische Feldkonstante, Coulombsches Gesetz, Potential und Spannung, Kapazität, Dielektrikum, Energiedichte des elektrischen Feldes, Elementarladung, Oszilloskop Ladung und magnetisches Feld: Kraft auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld, magnetische Feldstärke B, Lorentzkraft, Hall-Effekt, Elektronenmasse, Erzeugung von Magnetfeldern, magnetische Feldkonstante, Materie im Magnetfeld elektromagnetische Induktion: Induktionsgesetz, Selbstinduktion, Induktivität, Energiedichte des magnetischen Feldes, Erzeugung von Wechselspannung 11.2 Schwingungen, Wellen, Wellenpakete harmonische Schwingung, Zeigerdarstellung, Gesetze der harmonischen Schwingung, Energie des harmonischen Oszillators Töne und Klänge: Überlagerung von Schwingungen, Schwebung, Fourieranalyse, akustische Unschärfe, Dämpfung, Resonanz Bewegung mechanischer und akustischer Wellen: Wellengrößen und Wellengleichung, Phasengeschwindigkeit, Gruppengeschwindigkeit, Schallgeschwindigkeit, Dopplereffekt Interferenz und Beugung von Schallwellen: Maxima und Minima der Amplitude, Stereohören, Transversal- und Longitudinalwellen Reflexion und Überlagerung: Reflexion von Wellen am festen und freien Ende, stehende Wellen, Eigenschwingungen Interferenz und Beugung von Lichtwellen: Huygens'sches Prinzip, Beugung am Spalt, optisches Gitter, Kohärenz Optische Spektren: Frequenz, Wellenlänge und Farbe, kontinuierliches Spektrum und Linienspektrum

12 Inhalte für das erhöhte Anforderungsniveau 12.1 Quanten- und Atomphysik quantisierte Wechselwirkung mit Licht: lichtelektrischer Effekt, Plancksches Wirkungsquantum; Energie, Impuls und Masse von Photonen, kurzwellige Grenze der kontinuierlichen Röntgenstrahlung, Compton-Effekt Eigenschaften von Mikroteilchen: Doppelspaltversuch mit Licht, Wahrscheinlichkeitsamplitude der Wellenfunktion, Antreffwahrscheinlichkeit, Doppelspaltversuch mit Elektronen, De-Broglie-Wellenlänge, Unschärferelation quantenphysikalisches Atommodell: Franck-Hertz-Versuch, Linienspektren in Emission und Absorption, linearer Potentialtopf, Wasserstoffatom, Energieniveauschema Anwendungen des quantenphysikalischen Atommodells: Quantenzahlen, Pauli-Prinzip, Periodensystem, Moseley'sches Gesetz, Laser, chemische Bindungen, Farbstoffmoleküle 12.2 Folgende Themen stehen zur Auswahl: Spezielle Relativitätstheorie Astrophysik Thermodynamik Atom- und Kernphysik Festkörperphysik