Vorschlag für einen Jahresplan Physik-Unterricht in den Klassen 9 und 10 mit dem Unterrichtswerk PRISMA PHYSIK 3 Ausgabe Niedersachsen

Transkript

1 Vorschlag für einen Jahresplan Physik-Unterricht in den Klassen 9 und 10 mit dem Unterrichtswerk PRISMA PHYSIK 3 Ausgabe Niedersachsen In den angestrebten Kompetenzen sind nur diejenigen aufgenommen worden, die für die Jahrgangsstufen 9 und 10 zusätzlich erreicht werden sollen! Themenbereich: Bewegte Körper und ihre Energie Std. Vorschlag für fachliche Inhalte angestrebte Kompetenzen lt. Kerncurriculum Seiten in 2 Was du bisher schon kennen gelernt hast (Die Geschwindigkeit) Das Thema Geschwindigkeit bietet vielfältige Möglichkeiten für Schüleraktivitäten. Je nach vorhandenem Material können vielfältige wiederholende Versuche eingesetzt werden. Es bieten sich z.b. der 100 m-lauf, der Cooper-Test etc. an, sofern diese in der Jahrgangsstufe 7/8 noch nicht durchgeführt wurden.. Wiederholung (und ggf Begründung) der Geschwindigkeitsformel. Das Umstellen der Geschwindigkeitsformel kann durchgeführt werden. physikalisch argumentieren überprüfen ihre Vermutungen und vergleichen sie mit experimentellen Ergebnissen. argumentieren unter Verwendung von Diagrammen linearer Funktionen, setzen Darstellungen situationsgerecht ein. verwenden die erlernte Fachsprache sicher Da einige Schülerinnen bzw. Schüler einen Führerschein machen, bieten sich auch die Schnittpunktseiten Straßenverkehr: Geschwindigkeitsmessung (S. 10 u. 11) besonders an Im Zusammenhang mit t-s- bzw. t-v-diagrammen lassen sich dann auch konstante und nicht konstante Geschwindigkeiten darstellen und interpretieren. Hier sei nochmals auf den Bd. 2, S. 52, 53 verweisen. Sofern noch nicht in Klasse 7/8 durchgeführt, bietet sich hier auch das Erstellen von Diagrammen mittels der Tabellenkalkulation an (Bd. 2, Strategie Berechnungen und Diagramme erstellen mit dem PC, S. 116, 117). Probleme lösen erkennen vorhandene Lücken selbst und ziehen Schulbuch, Formelsammlung oder andere Informationsquellen bei der Problemlösung heran (Mathematik). erkennen bekannte Zusammenhänge auch in einem komplexeren Umfeld. Planen, Experimentieren, Auswerten planen Experimente, führen sie durch und werten diese selbständig aus. werten auch selbst erstellte Messtabellen grafisch aus. stellen auch nichtlineare Zusammenhänge grafisch dar.... fertigen Versuchsprotokolle selbständig an. Mathematisieren fertigen Grafen zu beliebigen Zusammenhängen. ermitteln Zusammenhänge aus Messdaten und dokumentieren ihre Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 1

2 Arbeitsschritte. verwenden die wissenschaftliche Notation. übersetzen zwischen sprachlicher, grafischer und algebraischer Darstellung eines Zusammenhangs. 4 Die beschleunigte Bewegung Die Schülerinnen und Schüler kennen Beschleunigungsangaben von Kraftfahrzeugen. Diese können Ausgangspunkt für die Beschleunigung sein. Da es sich hierbei jedoch nicht um eine konstante Beschleunigung handelt, muss auf ein geeignetes Experiment (Luftkissenbahn oder Rollenfahrbahn) zurückgegriffen Dokumentieren halten ihre Arbeitsergebnisse selbständig fest. dokumentieren ihre Arbeitsschritte bei Experimenten oder bei Auswertungen mit geeigneten Medien. fertigen Messtabellen selbständig unter Einbeziehung der Größen und Einheiten an. erstellen Präsentationen ihrer Arbeitsergebnisse unter Einbeziehung fachsprachlicher Formulierungen. Kommunizieren verwenden die Fachsprache in begrenzten Bereichen sicher. entnehmen selbständig Informationen aus Fachbuch, Formelsammlung und anderen Quellen und geben diese weiter. strukturieren und interpretieren fachbezogene Darstellungen. organisieren die Arbeit im Team selbst. stellen die Ergebnisse einer selbständigen Arbeit zu einem Thema in angemessener Form dar. nennen mögliche Fehlerquellen und diskutieren deren Einfluss auf die Gültigkeit ihrer Ergebnisse. können Phänomene aus ihrer Umwelt unter physikalischen Aspekten darstellen und deuten. beschreiben gleichmäßig beschleunigte Bewegungen anhand von t-sund t-v-diagrammen. beschreiben anhand von Merkmalen gleichmäßig beschleunigte Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten ; 16

3 werden. Alternativ kann auch eine Kugelbahn (vgl. Werkstatt S. 16) benutzt werden. In einem zweiten Schritt kann dann die Beschleunigung eines Kfz mit der Beschleunigung im Experiment verglichen und diskutiert werden. verzögerte Bewegungen. wenden Gleichungen an, formen sie um und nutzten sie zur Lösung einfacher Aufgaben (Mathematik). wenden ihre Kenntnisse bei beschleunigten Bewegungen an. Mithilfe der Luftkissenfahrbahn lassen sich einfach Messwerte für t-vbzw. t-s-diagramme aufnehmen. Auch hier kann die Tabellenkalkulation genutzt werden. Aus den Messwerten ergibt sich auch die Formel der Beschleunigung: v a t Als Ergänzung wäre es auch möglich über die Zwischenergebnisse zur Formel v a t zu gelangen. Eine besondere Schwierigkeit stellt für die Schülerinnen und Schüler das Zeit-Weg-Gesetz dar. Hier könnte die Lehrkraft über den Vergleich: s a t t zum Zeit-Weg-Gesetz gelangen: 1 s a t 2 ² untersuchen beschleunigte Bewegungen im Experiment und ermitteln Zusammenhänge aus den Messdaten. interpretieren Diagramme zu Beschleunigung. erkennen die mathematischen Zusammenhänge durch Berechnung von Zeit, Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung. dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit in Form geeigneter Diagramme und tauschen sich über die gewonnenen Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache aus. vergleichen die verschiedenen Geschwindigkeitseinheiten. Über die Beschleunigungswerte von Kfz (Beschleunigung von 0 km/h auf 100 km/h bzw. 80 km/h auf 120 km/h) können nun auch diese Beschleunigungen mit konstanten Beschleunigungen verglichen und bewertet werden. Die beschleunigte Bewegung Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 3

4 Beschleunigte Bewegung 2 Der Freie Fall Der Freie Fall führt die Schülerinnen und Schüler zu verblüffenden Erkenntnissen (vgl. Versuche S. 15 Nr. 1 und 2). Der Freie Fall ist auf der Erde unabhängig von der Masse bzw. Gewichtskraft. Hier sollten geeignete Motivationsexperimente mit unterschiedlich schweren Kugeln, Papier, zerknülltem Papier etc. durchgeführt werden. Ebenso muss gezeigt werden, dass es sich beim Freien Fall (im Idealfall) um eine konstante Beschleunigung handelt. Der Freie Fall Beschleunigte Bewegung beschreiben gleichmäßig beschleunigte Bewegungen anhand von t-sund t-v-diagrammen. beschreiben anhand von Merkmalen gleichmäßig beschleunigte Bewegungen. wenden Gleichungen an, formen sie um und nutzten sie zur Lösung einfacher Aufgaben (Mathematik). wenden ihre Kenntnisse bei beschleunigten Bewegungen an. untersuchen beschleunigte Bewegungen im Experiment und ermitteln Zusammenhänge aus den Messdaten. interpretieren Diagramme zu Beschleunigung. erkennen die mathematischen Zusammenhänge durch Berechnung von Zeit, Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung. dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit in Form geeigneter Diagramme und tauschen sich über die gewonnenen Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache aus Die verzögerte Bewegung Eine konstante Verzögerung ist im Experiment nicht darzustellen. Hier sollten Überlegungen in Analogie zur Beschleunigung erfolgen. Ein besonderer Bezug ist hier zum Straßenverkehr zu nehmen (vgl. Kerncurriculum). Auf Sicherheitsabstände (S. 19), den Anhalte und Bremsweg (S. 20, 21), die Fahrweise (S. 22) und die Trägheit (S. 23) wird im Schulbuch besonders eingegangen. beschreiben anhand von Merkmalen gleichmäßig verzögerte Bewegungen. wenden Gleichungen an, formen sie um und nutzten sie zur Lösung einfacher Aufgaben (Mathematik). wenden ihre Kenntnisse bei verzögerten Bewegungen an Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 4

5 Anhalteweg Verzögerte Bewegung und Kräfte untersuchen verzögerte Bewegungen im Experiment und ermitteln Zusammenhänge aus den Messdaten. interpretieren Diagramme zu Verzögerung. erkennen die mathematischen Zusammenhänge durch Berechnung von Zeit, Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung. dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit in Form geeigneter Diagramme und tauschen sich über die gewonnenen Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache aus. beschreiben und vergleichen Reaktionsweg, Bremsweg und Anhalteweg bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. erkennen den Zusammenhang von Sicherheitsabstand und Geschwindigkeit. vergleichen die verschiedenen Geschwindigkeitseinheiten. bewerten die Risiken von zu geringem Sicherheitsabstand (Mobilität). beurteilen die Gefahren im Straßenverkehr im Zusammenhang mit der kinetischen Energie (Mobilität). 1 Das Newton sche Grundgesetz Das Newton sche Grundgesetz ist zwar nicht explizit im Kerncurriculum ausgewiesen, allerdings sollten bei Beschleunigungen und Verzögerungen ein Zusammenhang mit den beteiligten Kräften hergestellt werden. An dieser Stelle könnte sich auch ein Referat über Isaac Newton anbieten. Verzögerte Bewegung und Kräfte beschreiben gleichmäßig beschleunigte Bewegungen anhand von t-sund t-v-diagrammen. beschreiben anhand von Merkmalen gleichmäßig beschleunigte und verzögerte Bewegungen. wenden Gleichungen an, formen sie um und nutzten sie zur Lösung einfacher Aufgaben (Mathematik). wenden ihre Kenntnisse bei beschleunigten und verzögerten Bewegungen an Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 5

6 untersuchen beschleunigte bzw. verzögerte Bewegungen im Experiment und ermitteln Zusammenhänge aus den Messdaten. interpretieren Diagramme zu Beschleunigung und Verzögerung. erkennen die mathematischen Zusammenhänge durch Berechnung von Zeit, Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung. 2 Bewegung und Energie Ein wichtiger Aspekt ist die Energieerhaltung. Eine wichtige Erkenntnis ist die Energieerhaltung. Energien lassen sich über die zugeführte oder abgezogene Arbeit berechnen. An dieser Stelle lassen sich auch andere Energieaspekte (vgl. Primär-, Sekundär und Nutzenergie S. 96ff.) sowie der Wirkungsgrad thematisieren (S. 102). Eigenschaften von Energie Bewegungen und Energie dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit in Form geeigneter Diagramme und tauschen sich über die gewonnenen Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache aus. beschreiben und vergleichen Reaktionsweg, Bremsweg und Anhalteweg bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. erkennen den Zusammenhang von Sicherheitsabstand und Geschwindigkeit. vergleichen die verschiedenen Geschwindigkeitseinheiten. bewerten die Risiken von zu geringem Sicherheitsabstand (Mobilität). verwenden die Energieeinheiten Joule, Wattsekunde und Newtonmeter. beschreiben und berechnen die Umwandlung von potenzieller Energie in kinetische Energie und umgekehrt. beschreiben Energieumwandlungsketten. erklären an Beispielen den Wirkungsgrad. beschreiben die Struktur des Energieversorgungsnetzes in Deutschland auf elementare Weise (siehe Elektrizität). wenden die Einheiten bei Berechnungen in Tabel en usw. an. ermitteln Messwerte aus Experimenten oder Alltagssituationen. stellen Energieumwandlungen u.a. am Beispiel von Wärmekraftwerken S (S. 96ff., S. 102) Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 6

7 dar. recherchieren den Wirkungsgrad von Maschinen und technischen Anlagen z.b. von Kraftwerken und Motoren (siehe Elektrizität). verwenden die Einheiten auch im Dialog. schätzen die Größenordnungen ein. beschreiben an Beispielen Energieumwandlungen und begründen auftretende Energiedifferenzen. diskutieren und vergleichen Möglichkeiten nachhaltiger Energieversorgung. vergleichen Kraftwerkstypen unter ökologischen bzw. ressourcenschonenden Aspekten. bewerten den Wirkungsgrad unter ökologischen und ökonomischen Aspekten. bewerten Energieeinsparmöglichkeiten. wenden ihre physikalischen Kenntnisse in Diskussionen über den verantwortungsvollen Umgang mit Energie an. Lernzielkontrolle Als Vorbereitungshilfe kann der Schlusspunkt dienen Themenbereich: Elektromagnetismus Std. Vorschlag für fachliche Inhalte angestrebte Kompetenzen lt. Kerncurriculum Seiten in 2 Was du bisher schon kennen gelernt hast Wiederholung grundlegender Aspekte des Stromkreises: Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 7

8 Spannung Stromstärke Gleich- und Wechselspannung Reihen- und Parallelschaltung Wirkungen des el. Stroms 2 Strom und Magnetismus Ausgehend von der Spule (diese kennen die Schülerinnen und Schüler aus den vorangegangenen Jahrgangsstufen) wird die magnetische Wirkung des el. Stroms genauer untersucht. Als Einstiegsexperiment eignet sich die Werkstatt-Versuch 2 auf S. 37. Ebenso lassen sich daraus die Abhängigkeiten von der Windungszahl und dem Kern (Werkstatt S. 37 V4) und der Spannung/Stromstärke (ebd. V3) verdeutlichen. Die Reduzierung der Windungszahl führt zum Versuch von Oersted (Werkstatt S. 37 V1) mit den unterschiedlichen Bedingungen wie Stromrichtung, Stromstärke und Lage der Kompassnadel. erklären die elektromagnetische Wechselwirkung ( ) Ergänzend könnte hier ein Referat über Oersted gehalten werden (u.a. kann die Strategie S. 61 angewendet werden) 2 Magnetfeld um Draht und Spule Als Ausgangsversuch sollte ein Versuch nach B1 auf S. 38 zunächst mit kleinen Kompassnadeln und dann mit Eisenpfeilspänen nachgebaut werden, um das Magnetfeld eines Strom durchflossenen Leiters zu verdeutlichen. Ergänzend kann auf die Linke-Hand-Regel eingegangen werden. Aus dem Magnetfeld um einen Leiter ergibts sich dann das Magnetfeld in einer und um eine Spule. erklären die elektromagnetische Wechselwirkung ( ). ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und ( ) Ein Vergleich zwischen Dauermagnetismus und Elektromagnetismus schließt sich an. Hierzu könnte auch ein Lernplakat erstellt werden. An dieser Stelle kann die Unterrichtsreihe entweder mit den Elektromotoren (S. 50, 51) oder der elektromagnetischen Induktion fortgesetzt werden. Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 8

9 Magnetfeld eines Leiters Magnetfeld um Draht und Spule Elektromagnete 2 Die elektromagnetische Induktion Als Einstieg sollte der Versuch 1 (S. 41) gewählt werden. An diesem Experiment (Schülerversuch ist möglich) können die Schülerinnen und Schüler viele Bedingungen der elektromagnetischen Induktion testen. Elektromagnetische Induktion erklären die elektromagnetische Wechselwirkung ( ). ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung Elektromagnetische Induktion 1 Wie lässt sich die Induktionsspannung vergrößern? Die Schülerinnen und Schüler können anhand verschiedener Experimente feststellen, dass die Induktionsspannung von der Windungszahl der Spule, der Stärke des Magnetfeldes und der Geschwindigkeit der Bewegung (der Spule oder des Magneten) abhängt. Hier bieten sich auch die Werkstatt-Versuche S. 43 an. Ergänzend kann ein Referat über Michael Faraday gehalten werden. Aus dem Schulfernsehen kann auch der Film aus der Reihe Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik mit dem Titel Michael Faraday Strom aus Magneten gezeigt werden. Elektromagnetische Induktion erklären den Begriff des Wirkungsgrades. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 9

10 Elektromagnetische Induktion 1 Wechselspannung und Wechselstrom Für die elektrische Energieübertragung (S. 54ff) sind grundlegende Kenntnisse über Wechselspannung und Wechselströme notwendig. Hier sollte von der Lehrkraft Gleich- und Wechselspannungen am Oszilloskop verdeutlicht werden. Elektromagnetische Induktion Elektromagnetische Induktion ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung Von der Induktion zum Generator In einem Dynamo/Generator wird die Induktion zur Stromerzeugung ausgenutzt. Als Ausgangsexperiment eignet sich der Versuch 1 (S. 46). Anschließend empfiehlt es sich, einen Dynamo zu öffnen und mit den bekannten Geräten zu vergleichen. Als Selbsterfahrung können die Schülerinnen und Schüler den Mikrogenerator der Werkstatt S. 47 nachbauen. Ein Exkurs zu den Generatoren (Schnittpunkt S. 48, 49) sowie eine Kraftwerksbesichtigung könnten sich anschließen. Elektromagnetische Induktion Wechselstromgenerator Elektromagnetische Induktion Von der Induktion zum Generator erklären den Begriff des Wirkungsgrades. erklären die elektromagnetische Wechselwirkung am Generator. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. beschreiben den Generator als Energiewandler. beschreiben die Wirkungsweise eines Generators. vergleichen und bewerten technische Lösungen zur Stromerzeugung Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 10

11 (siehe Energie). vergleichen elektrische Geräte hinsichtlich ihres Wirkungsgrads. 2 Drehbare Elektromagnete Die Umkehrung des Dynamos ist der Elektromotor (oder umgekehrt). Im Schulbuch wird an dieser Stelle nur auf einen Gleichspannungsmotor eingegangen. Als Exkurs wären aber auch Wechselspannungsmotore (auch Synchronmotore) sowie Haupt- und Nebenschlussmotore denkbar. Vielleicht lässt sich dieses über ein Projekt vertiefen. Im Fachhandel (Conrad, Opitec, Traudl Rieß)kann man auch preiswerte Elektromotore zum Selberbauen erwerben. Gleichstrommotor Elektromagnete Lernzielkontrolle Als Vorbereitungshilfe kann der Schlusspunkt dienen. erklären den Begriff des Wirkungsgrades. erklären die elektromagnetische Wechselwirkung an Elektromotor und Generator. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. beschreiben Elektromotor und Generator als Energiewandler. vergleichen die Leistungen von verschiedenen elektrischen Geräten. beschreiben die Wirkungsweise eines Generators. vergleichen elektrische Geräte hinsichtlich ihres Wirkungsgrads Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 11

12 Themenbereich: Elektrische Energieübertragung Std. Vorschlag für fachliche Inhalte angestrebte Kompetenzen lt. Kerncurriculum Seiten in Vor diesem Teilgebiet ist unbedingt der Elektromagnetismus zu behandeln! 1 Woher kommt die elektrische Energie? Die Schülerinnen und Schüler kennen den Energiebegriff bereits. Auf der Seite 56 wird verdeutlicht, dass die elektrische Energie ebenfalls aus einer anderen Energie umgewandelt werden muss. Ebenso wird (besonders durch den Schnittpunkt: Geschichte: Der Streit um die Stromübertragung) ein Ausblick auf das gesamte Kapitel gegeben, da die elektrische Energie auch zu den Haushalten transportiert werden muss. Als Ergänzung kann aus dem Schulfernsehen der Film aus der Reihe Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik mit dem Titel Die Glühlampe von Thomas A. Edison gezeigt werden. In diesem Film wird nicht nur auf die Glühlampe sondern auch auf die Anfänge der elektrischen Energieversorgung eingegangen. beschreiben die Funktion des Transformators auch im Energieversorgungsnetz. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie) Versorgung mit el. Energie 2 Die elektrische Leistung Den Leistungsbegriff kennen die Schülerinnen und Schüler aus der Mechanik. In Analogie zur mechanischen Leistung lernen sie nun die elektrische Leistung kennen. Es sollte sich unbedingt ein Vergleich von mechanischer (menschlicher) Leistung und elektrischer Leitung anschließen. Versuche: In den Bilder 1 und 2 sind die zentralen Versuche dargestellt: vergleichen und bewerten technische Lösungen zur Stromerzeugung (siehe Energie). vergleichen elektrische Geräte hinsichtlich ihres Wirkungsgrads. ermitteln Energiekosten, vergleichen und beurteilen diese (siehe Energie). ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 12

13 Bild 1: Zwei Lampen an gleicher Spannung aber mit unterschiedlicher Leistung Bild 2: Zwei Lampen unterschiedlicher Leistung mit gleicher Stromstärke vergleichen die Leistungen von verschiedenen elektrischen Geräten. Zur Bewertung der Aufschriften auf Glühlampen kann der Werkstatt- Versuch 1 (S. 60) herangezogen werden. Im Werkstatt-Versuch 2 (S. 60) können die Gesetzmäßigkeiten der Reihenschaltung in Ergänzung der el. Leistung wiederholt werden. Leistung und elektrische Spannung vergleichen elektrische Geräte hinsichtlich ihres Wirkungsgrads. Elektromagnetische Induktion 2 Arbeit und elektrische Energie Damit die Schülerinnen und Schüler die elektrische Energie sinnvoll und energiesparend einsetzen, müssen sie sie berechnen können, um z.b. die Energiebedarfe unterschiedlicher Geräte bewerten zu können. Als Ausgangspunkt könnte eine Diskussion über verschiedene Energieeffizientsklassen von Küchengeräten sein. Als Energiemessgerät kann in der Schule (aber auch zuhause) der Stromzähler dienen. Unabhängig vom Energieumsatz kann hier zunächst qualitativ kann über die Geschwindigkeit des Zählrades eine Aussage über die Energie getätigt werden. Quantitativ sollte sich die Energieberechnung aber auch deren Kosten anschließen. Hier könnten auch Internetrecherchen zu den unterschiedlichen Anbietern dazu führen, die versteckten Kosten z.b. für den Zähler etc. zu thematisieren. Leistung und elektrische Spannung ermitteln Energiekosten, vergleichen und beurteilen diese (siehe Energie). verwenden die Energieeinheiten Joule, Wattsekunde und Newtonmeter. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie). berechnen die Energiekosten elektrischer Geräte aus ihrem Umfeld auch unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades. vergleichen die Leistungen von verschiedenen elektrischen Geräten. Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten

14 Versorgung mit el. Energie Leistung Energie vergleichen und bewerten technische Lösungen zur Stromerzeugung (siehe Energie). vergleichen elektrische Geräte hinsichtlich ihres Wirkungsgrads. 2 Der Transformator Bitte beachten Sie, dass die Schülerinnen und Schüler nicht mit Spannungen über 25 V experimentieren dürfen! Transformator- Versuche, die eine höhere Spannung erzeugen müssen als Demonstrationsexperiment durchgeführt werden! Der Transformator ist die Anwendung von Elektromagnetismus und Induktion. Als Einstieg kann der Versuch 1a dienen. Der Versuch sollte auch einmal mit einer Gleichspannung durchgeführt werden, um die Notwendigkeit eines wechselnden Magnetfeldes zu verdeutlichen. Unbelasteter Transformator Belasteter Transformator Elektromagnetische Induktion Transformator 1 Der Transformator liefert Spannung nach Bedarf Die Schülerinnen und Schüler kennen die Anwendung des beschreiben die Funktion des Transformators auch im Energieversorgungsnetz. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie). beschreiben die Wirkungsweise eines Generators. vergleichen und bewerten technische Lösungen zur Stromerzeugung (siehe Energie) Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 14

15 Transformators hauptsächlich in einem Netzgerät (vgl. S ). Als besonders motivierend (und als Vorbereitung für die el. Energieübertragung) kann deshalb an dieser Stelle der Hochspannungstransformator mit Hörnerelektroden sein (vgl. Bild 4, S. 69). beschreiben die Funktion des Transformators auch im Energieversorgungsnetz. Unbelasteter Transformator Belasteter Transformator Hohe Spannung, hoher Strom Elektromagnetische Induktion Transformator 1 Stromstärke beim Transformator Ebenso wie Spannungen verändert der Transformator die Stromstärke. Es ist jedoch notwendig aufzuzeigen, dass die Leistung (und damit die umgesetzte Energie) auf der Primär- und der Sekundärseite im Idealfall gleich groß sind (vgl. B4, S. 71). Je nach benötigtem Transformator sollte hier auch auf die praktischen Anwendungen (z.b. Dicke der Leiter) eingegangen werden. Eindrucksvoll ist es auch, wenn man zunächst einen Hochstromtransformator wie in Bild 1 (S. 70) aufbaut und anschließend den Nagel durch ein geeignetes Lämpchen ersetzt. Hier wird nochmals verdeutlicht, dass die Stromstärke auch vom verwendeten Gerät abhängig ist. Unbelasteter Transformator ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie). beschreiben die Wirkungsweise eines Generators. vergleichen und bewerten technische Lösungen zur Stromerzeugung (siehe Energie). beschreiben die Funktion des Transformators auch im Energieversorgungsnetz. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie). Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten

16 Belasteter Transformator Hohe Spannung, hoher Strom Elektromagnetische Induktion Transformator beschreiben die Wirkungsweise eines Generators. vergleichen und bewerten technische Lösungen zur Stromerzeugung (siehe Energie). 2 Die Übertragung der elektrischen Energie Wesentlicher Inhalt dieser Doppelseite ist die Begründung, weshalb Spannungen hochtransformiert werden müssen, damit die elektrische Energie effizient mit nur geringen Verlusten transportiert werden kann. Aus diesem Verständnis heraus kann dann auch auf das europäische Verbundnetz eingegangen werden. Leistung und elektrische Spannung Unbelasteter Transformator Belasteter Transformator Hohe Spannung, hoher Strom Versorgung mit el. Energie Elektromagnetische Induktion Leistung Energie Transformator 1 Elektrosmog Wo liegen die Grenzen in der Nutzung der Elektrizität. Heute kommt beschreiben die Funktion des Transformators auch im Energieversorgungsnetz. beschreiben die Struktur des Energieversorgungsnetzes in Deutschland auf elementare Weise. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie). beschreiben die Wirkungsweise eines Generators. vergleichen und bewerten technische Lösungen zur Stromerzeugung (siehe Energie) Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 16

17 kaum noch jemand ohne Handy, mp3-player, Fernseher, Internet aus. Häufig sind wir von elektromagnetischen Feldern umgeben. Die Schülerinnen und Schüler sollen für diese Probleme sensibilisiert werden. Dazu eignet sich auch ein Planspiel (Strategie S. 77) Lernzielkontrolle Als Vorbereitungshilfe kann der Schlusspunkt dienen Themenbereich: Wärme eine Energieform Std. Vorschlag für fachliche Inhalte angestrebte Kompetenzen lt. Kerncurriculum Seiten in 1 Wärmelehre was du schon wissen solltest Die Grundbegriffe werden wiederholt: Messen von Temperaturen Temperatur und Energie Energieübertragung Wärmetransporte Wärmedämmung Volumenänderung bei Erwärmung und Abkühlung Schmelzen, Verdampfen, Kondensieren Schmelzenergie und Erstarrungsenergie Verdampfungsenergie und Kondensationsenergie Verdunstung und Verdunstungskühlung Viele Stoffe können (je nach Temperatur) in den Aggregatzuständen fest, flüssig bzw. gasförmig vorliegen. Dieses kennen die Schülerinnen und Schüler bereits aus der Jahrgangsstufe 7/8. Hier werden jetzt aber die Aggregatzustände und deren Übergänge aus energetischer Sicht behandelt. Als eine mögliche Anwendung kann der Kühlschrank (Schnittpunkt: Technik: Der Kühlschrank, S. 89) angewendet werden. beschreiben die Umwandlung von Energien. beschreiben Energieumwandlungsketten. wenden die Einheiten bei Berechnungen in Tabellen usw. an. ermitteln Messwerte aus Experimenten oder Alltagssituationen. stellen Energieumwandlungen dar Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 17

18 Aggregatzustände Aggregatzustände und Teilchenmodell Schmelzenergie und Verdampfungsenergie verwenden die Einheiten auch im Dialog. schätzen die Größenordnungen ein. beschreiben an Beispielen Energieumwandlungen und begründen auftretende Energiedifferenzen. Temperatur Energie wenden ihre physikalischen Kenntnisse in Diskussionen über den verantwortungsvollen Umgang mit Energie an. 1 Die spezifische Wärmekapazität Der Heizwert eines Brennstoffs In diesem Kapitel lernen die Schülerinnen und Schüler eine neue Stoffeigenschaft kennen, die spezifische Wärmekapazität. Mit diesem Wissen lässt sich erklären, warum sich unterschiedliche Stoffe unterschiedlich gut erwärmen (bei ansonsten gleichen Bedingungen). Ebenso ist das Wissen um den Heizwert notwendig, um den Brennstoffverbrauch einschätzen zu können. spezifische Wärmekapazität Energie spezifische Wärmekapazität beschreiben und die Umwandlung von Energien. beschreiben Energieumwandlungsketten. wenden die Einheiten bei Berechnungen in Tabellen usw. an. ermitteln Messwerte aus Experimenten oder Alltagssituationen. verwenden die Einheiten auch im Dialog. schätzen die Größenordnungen ein. bewerten Energieeinsparmöglichkeiten. wenden ihre physikalischen Kenntnisse in Diskussionen über den verantwortungsvollen Umgang mit Energie an Energie Nm, J, Ws Auf dieser Doppelseite wird das bisherige Wissen um die Energie miteinander verknüpft. verwenden die Energieeinheiten Joule, Wattsekunde und Newtonmeter. beschreiben und berechnen die Umwandlung von Energien Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 18

19 Schmelzenergie und Verdampfungsenergie spezifische Wärmekapazität beschreiben Energieumwandlungsketten. Energie Energieversorgung wenden die Einheiten bei Berechnungen in Tabellen usw. an. ermitteln Messwerte aus Experimenten oder Alltagssituationen. stellen Energieumwandlungen dar. verwenden die Einheiten auch im Dialog. schätzen die Größenordnungen ein. beschreiben an Beispielen Energieumwandlungen und begründen auftretende Energiedifferenzen. wenden ihre physikalischen Kenntnisse in Diskussionen über den verantwortungsvollen Umgang mit Energie an. 1 Primärenergie, Sekundärenergie, Nutzenergie Wärmekraftwerke Regenerative Energien Wasser und Windkraft Um die Energien nutzbar zu machen (Nutzenergie), müssen vielfach Primärenergien in Sekundärenergie umgewandelt werden. Bei jeder dieser Umwandlungen wird ein Teil der Energie an die Umgebung abgegeben und kann nicht genutzt werden. In Kraftwerken wird die Energie für den Menschen nutzbar gemacht. Dabei werden die unterschiedlichen Möglichkeiten aufgezeigt. Energie Energieversorgung verwenden die Energieeinheiten Joule, Wattsekunde und Newtonmeter. beschreiben und berechnen die Umwandlung Energien. beschreiben Energieumwandlungsketten. beschreiben die Struktur des Energieversorgungsnetzes in Deutschland auf elementare Weise. wenden die Einheiten bei Berechnungen in Tabellen usw. an. ermitteln Messwerte aus Experimenten oder Alltagssituationen. stellen Energieumwandlungen u.a. am Beispiel von Wärmekraftwerken dar. recherchieren den Wirkungsgrad von Maschinen und technischen Anlagen z.b. von Kraftwerken und Motoren (siehe Elektrizität) Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 19

20 verwenden die Einheiten auch im Dialog. schätzen die Größenordnungen ein. beschreiben an Beispielen Energieumwandlungen und begründen auftretende Energiedifferenzen. diskutieren und vergleichen Möglichkeiten nachhaltiger Energieversorgung. vergleichen Kraftwerkstypen unter ökologischen bzw. ressourcenschonenden Aspekten. bewerten den Wirkungsgrad unter ökologischen und ökonomischen Aspekten. bewerten Energieeinsparmöglichkeiten. wenden ihre physikalischen Kenntnisse in Diskussionen über den verantwortungsvollen Umgang mit Energie an. 1 Der Wirkungsgrad Um die Effizienz einer Energieumwandlung abschätzen und bewerten zu können, kann z.b. der Wirkungsgrad herangezogen werden. Die Anschaffung einer Maschine lässt sich dann mittels einer Pro und Contra Debatte diskutieren (Strategie, S. 103) Schmelzenergie und Verdampfungsenergie Energie Energieversorgung verwenden die Energieeinheiten Joule, Wattsekunde und Newtonmeter. beschreiben Energieumwandlungsketten. erklären an Beispielen den Wirkungsgrad. wenden die Einheiten bei Berechnungen in Tabellen usw. an. ermitteln Messwerte aus Experimenten oder Alltagssituationen. recherchieren den Wirkungsgrad von Maschinen und technischen Anlagen z.b. von Kraftwerken und Motoren (siehe Elektrizität). verwenden die Einheiten auch im Dialog. schätzen die Größenordnungen ein. beschreiben an Beispielen Energieumwandlungen und begründen Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 20

21 auftretende Energiedifferenzen. diskutieren und vergleichen Möglichkeiten nachhaltiger Energieversorgung. vergleichen Kraftwerkstypen unter ökologischen bzw. ressourcenschonenden Aspekten. bewerten den Wirkungsgrad unter ökologischen und ökonomischen Aspekten. bewerten Energieeinsparmöglichkeiten. wenden ihre physikalischen Kenntnisse in Diskussionen über den verantwortungsvollen Umgang mit Energie an. Lernzielkontrolle Als Vorbereitungshilfe kann der Schlusspunkt dienen Themenbereich: Radioaktivität und Kernenergie Std. Vorschlag für fachliche Inhalte angestrebte Kompetenzen lt. Kerncurriculum Seiten in 2 Das Atom Das Periodensystem der Elemente Die Schülerinnen und Schüler kennen möglicherweise aus dem Fach Chemie schon das Atom bzw. Atomvorstellungen. In diesem Fall können die Seiten 108 und 109 zur Wiederholung herangezogen werden. Eine Anwendung lernen sie Schülerinnen und Schüler im Schnittpunkt Technik: Verbrecher-Jagd mit Neutronen kennen. Geeignet sind an dieser Stelle auch Datenrecherchen zu Dalton, Thomson, Rutherford und Bohr. (vgl. Strategie: Sich mit einem beschreiben die Vorgänge bei der Kernspaltung anhand eines einfachen Modells. wenden das Kern-Hülle-Modell an (Chemie) Physikthema näher beschäftigen, S. 111) Diese könnten dann einen Museumsgang ergeben. verwenden die Fachbegriffe Elektron, Neutron und Proton im Sinne des Ergänzend gibt es aus der Reihe Meilensteine der Naturwissenschaft Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 21

22 und Technik einige Filme zum Atombau aus geschichtlicher Sicht: Das Atom - John Dalton und Nils Bohr Die Ordnung - Dmtrij Mendelejew, Lothar Meyer und das Periodensystem der Elemente Niels Bohr und sein Atommodell Atommodells. Größe eines Atoms Rutherfords Streuversuch Das Atom 2 Radioaktivität auf der Spur Radioaktivität ist überall Unabhängig von der Art der Strahlung soll zunächst die Radioaktivität nachgewiesen werden. Dazu kommen die Nebelkammer und das Geiger-Müller-Zählrohr zum Einsatz. Wichtig ist für die Schülerinnen und Schüler auch die Erkenntnis, dass die Radioaktivität nicht (nur) etwas künstliches ist, sondern dass sie in der Natur natürlich vorkommt. Für die Schülerinnen und Schüler ist auch der Schnittpunkt Geschichte: Die Entdeckung der Radioaktivität interessant. Ergänzend gibt es aus der Reihe Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik den Film: Radioaktivität - Henri Becquerel, Marie und Pierre Curie Halbwertszeit und Alphazerfall Radioaktivität beschreiben die Vorgänge bei der Kernspaltung anhand eines einfachen Modells. vergleichen Strahlungsarten ( -, -, -, Röntgen-, UV-Strahlung) hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Schutzmaßnahmen. nennen die Einsatzmöglichkeiten der Strahlungsarten in der Medizintechnik. wenden das Kern-Hülle-Modell an (Chemie). geben Beispiele für medizinische, friedliche und nichtfriedliche Nutzung von Kernenergie. verwenden die Fachbegriffe Elektron, Neutron und Proton im Sinne des Atommodells. beurteilen Risiken und Vorteile der Nutzung von Kernenergie auch hinsichtlich langer Halbwertszeiten Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 22

23 1 Drei Arten der Strahlung Hier lernen die Schülerinnen und Schüler die Strahlungsarten kennen und sie zu unterscheiden. Halbwertszeit und Alphazerfall Uran-Radium-Zerfallsreihe Radioaktivität beschreiben die Vorgänge bei der Kernspaltung anhand eines einfachen Modells. vergleichen Strahlungsarten ( -, -, -, Röntgen-, UV-Strahlung) hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Schutzmaßnahmen. wenden das Kern-Hülle-Modell an (Chemie). verwenden die Fachbegriffe Elektron, Neutron und Proton im Sinne des Atommodells Elementumwandlungen Halbwertzeit Zerfallsreihe Altersbestimmung Die Aktivität Der Nutzen der Radioaktivität Äußere und innere Bestrahlung Strahlenschäden beim Menschen Um die Auswirkungen der Radioaktivität abschätzen zu können, müssen die Schülerinnen und Schüler die Elementumwandlungen kennen, sowie mit der Halbwertszeit und der Aktivität sicher umgehen. Es bieten sich hier auch Absprachen mit dem Fach Mathematik (Exponential- und Logarithmusfunktionen) an. Ergänzend gibt es aus der Reihe Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik den Film: Otto Hahn und die Kernspaltung Halbwertszeit und Alphazerfall Uran-Radium-Zerfallsreihe beschreiben die Vorgänge bei der Kernspaltung anhand eines einfachen Modells. vergleichen Strahlungsarten ( -, -, -, Röntgen-, UV-Strahlung) hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Schutzmaßnahmen. nennen die Einsatzmöglichkeiten der Strahlungsarten in der Medizintechnik. führen Berechnungen zu Halbwertszeiten durch (Mathematik). wenden das Kern-Hülle-Modell an (Chemie). geben Beispiele für medizinische, friedliche und nichtfriedliche Nutzung von Kernenergie. recherchieren und diskutieren die Vor- und Nachteile der Kernenergie. verwenden die Fachbegriffe Elektron, Neutron und Proton im Sinne des Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 23

24 Radioaktivität Nutzen und Gefahren Atommodells. bewerten Schutzmöglichkeiten für die Menschen auf der Grundlage der Eigenschaften und biologischen Wirkungen der Strahlungen. beurteilen Nutzen und Risiken bei der Behandlung und Diagnostik in der Medizin. beurteilen Risiken und Vorteile der Nutzung von Kernenergie auch hinsichtlich langer Halbwertszeiten. 4 Spaltbares Material und Spaltprodukte Die Kettenreaktion Aufbau und Funktionsweise von Kernkraftwerken Sicherheitsvorkehrungen in Kernkraftwerken Der Reaktorunfall von Tschernobyl Entsorgung Endlagerung Wiederaufbereitung Das Ende von Kernkraftwerken Die Nutzung der Kernenergie aus energetischer Sicht aber auch unter den Aspekten der Entsorgung Endlagerung Wiederaufbereitung mit den dazugehörigen Sicherheitsaspekten wird auch zukünftig ein wichtiges gesellschaftliches und politisches Thema bleiben. Dabei sollen die Schülerinnen und Schüler eine eigene Meinung bilden und vertreten. Die notwendigen Aspekte sowie deren physikalischen Gesetzmäßigkeiten werden auf diesen Seiten vorgestellt. Halbwertszeit und Alphazerfall Uran-Radium-Zerfallsreihe Radioaktivität Nutzen und Gefahren beschreiben die Vorgänge bei der Kernspaltung anhand eines einfachen Modells. vergleichen Strahlungsarten ( -, -, -, Röntgen-, UV-Strahlung) hinsichtlich ihrer Eigenschaften und Schutzmaßnahmen. führen Berechnungen zu Halbwertszeiten durch (Mathematik). vergleichen bei der Kernspaltung kontrollierte und unkontrollierte Kettenreaktionen. erläutern den Aufbau und die Funktion eines Kernkraftwerks. wenden das Kern-Hülle-Modell an (Chemie). erklären die Bedeutung von Brenn- und Regelstäben in Kernkraftwerken. geben Beispiele für medizinische, friedliche und nichtfriedliche Nutzung von Kernenergie. vergleichen Kernkraftwerke mit konventionellen Kraftwerken. recherchieren und diskutieren die Vor- und Nachteile der Kernenergie. verwenden die Fachbegriffe Elektron, Neutron und Proton im Sinne des Atommodells Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 24

25 bewerten Schutzmöglichkeiten für die Menschen auf der Grundlage der Eigenschaften und biologischen Wirkungen der Strahlungen. beurteilen Nutzen und Risiken bei der Behandlung und Diagnostik in der Medizin. beurteilen Risiken und Vorteile der Nutzung von Kernenergie auch hinsichtlich langer Halbwertszeiten. diskutieren und begründen Möglichkeiten und Grenzen der Kontrolle von Kettenreaktionen (GAU). Lernzielkontrolle Als Vorbereitungshilfe kann der Schlusspunkt dienen Themenbereich: Elektrische Leitungsvorgänge Std. Vorschlag für fachliche Inhalte angestrebte Kompetenzen lt. Kerncurriculum Seiten in 2 Elektrische Leitungsvorgänge in Metallen und Flüssigkeiten Diese Doppelseite fasst die Vorgänge von festen und flüssigen Leitern zusammen. Hier sollte ggf. mit der Chemiefachlehrkraft Absprachen bzgl. der Ionen getroffen werden Metallisches Leitfähigkeit Ionenwanderung Metalle und Flüssigkeiten Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 25

26 1 Elektrische Leitungsvorgänge in Gasen Die Schülerinnen und Schüler kennen elektrische Leitungsvorgänge in Gasen z.b. in Form des Blitzes aber auch bei der Leuchtstoffröhre. Diese Leuchterscheinungen werden hier genauer untersucht. erklären den Begriff des Wirkungsgrades. ermitteln Energiekosten, vergleichen und beurteilen diese (siehe Energie). Gase und Vakuum ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie). vergleichen die Leistungen von verschiedenen elektrischen Geräten. 1 Der elektrische Leitungsvorgang im Vakuum Diese Doppelseite beschreibt und erklärt die Leitungsvorgänge im Vakuum. Als Anwendungen seien hier die Röhrenmonitore und Röhrenfernseher genannt. Ergänzend gibt es aus der Reihe Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik die Filme: Die Kathodenstrahlröhre von Ferdinand Braun Nipkow, Baird, Zworykin und die Entwicklung des Fernsehens Glühelektrische Emissionen Gase und Vakuum 1 Halbleiter Leitungsvorgänge in Halbleitern Halbleiter sind aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Computer, LEDs etc. haben einen festen Bestandteil in unserem Leben. Auf dieser Doppelseite werden die grundsätzlichen Leitungsvorgänge in Halbleitern erklärt (Elektronenleitung und Löcherleitung) erläutern die Gleichrichterwirkung der Diode. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 26

27 elektrischer Leistung. Dotiertes Silicium ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie). vergleichen die Leistungen von verschiedenen elektrischen Geräten. Halbleiter 2 Die Halbleiterdiode Das Innere einer Diode Aus Wechselstrom wird Gleichstrom Eine wichtige Anwendung der Halbleiter sind die Dioden. Das Wissen um Durchlass- und Sperrrichtung kann dazu genutzt werden, um Wechselstrom gleichzurichten. Dotiertes Silicium Halbleiter 1 Die Solarzelle ein Minikraftwerk Unter dem Aspekt der Nutzung on Lichtenergie und deren direkte Umwandlung in elektrische Energie wird hier die Solarzelle behandelt. erklären den Begriff des Wirkungsgrades. ermitteln Energiekosten, vergleichen und beurteilen diese (siehe Energie). erläutern die Gleichrichterwirkung der Diode. vergleichen die Leistungen von verschiedenen elektrischen Geräten. vergleichen elektrische Geräte hinsichtlich ihres Wirkungsgrads. erklären den Begriff des Wirkungsgrades. ermitteln Energiekosten, vergleichen und beurteilen diese (siehe Energie) Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 27

28 beschreiben die Struktur des Energieversorgungsnetzes in Deutschland auf elementare Weise (siehe Elektrizität). verwenden die Energieeinheiten Joule, Wattsekunde und Newtonmeter. ermitteln den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und elektrischer Leistung. ermitteln den Zusammenhang zwischen elektrischer Leistung, Zeit und Energie (siehe Energie). berechnen die Energiekosten elektrischer Geräte aus ihrem Umfeld auch unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades. vergleichen die Leistungen von verschiedenen elektrischen Geräten. vergleichen und bewerten technische Lösungen zur Stromerzeugung (siehe Energie). vergleichen elektrische Geräte hinsichtlich ihres Wirkungsgrads. 1 So funktioniert ein Transistor Eine weitere wichtige Anwendung ist der Transistor. Dieses Thema ist in den Richtlinien nicht mehr vorgeschrieben und kann ebenso wie die ICs ergänzend unterrichtet werden Für einfache Versuche eignet sich die Werkstatt (S. 166, 167). Dotiertes Silicium Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 28

29 So funktioniert ein Transistor Lernzielkontrolle Als Vorbereitungshilfe kann der Schlusspunkt dienen Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart Alle Rechte vorbehalten. Von dieser Druckvorlage ist die Vervielfältigung für den eigenen Unterrichtsgebrauch gestattet. Die Kopiergebühren sind abgegolten. 29