Physik Sek.I und Sek.II. 1. Inhaltsfelder und fachliche Kontexte für das Fach Physik

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1 Physik Sek.I und Sek.II Sek. I (mit Auszügen teilweise gekürzt - aus: Kernlehrplan Physik für das Gymnasium Sekundarstufe I (G8) in Nordrhein-Westfalen, konkretisiert durch entsprechende Kontexte, Beschluss der Fachkonferenz Physik Gymnasium Antonianum vom , Hausaufgaben: Beschluss FK vom ) 1. Inhaltsfelder und fachliche Kontexte für das Fach Physik Inhaltsfelder bilden den obligatorischen thematischen Zusammenhang, in dem Schülerinnen und Schüler in problem- und handlungsorientiert gestaltetem Unterricht Kompetenzen entwickeln. Den Inhaltsfeldern sind fachliche Kontexte zugeordnet, die ebenfalls in einem größeren Zusammenhang stehen. Sie strukturieren und akzentuieren die Inhalte unter verschiedenen, sich ergänzenden Perspektiven auf Anwendungsbereiche und knüpfen an Erfahrungen und an das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler an. Alle Inhaltsfelder mit ihren Schwerpunkten sind verbindlich, ebenso das Arbeiten in fachlichen, zusammenhängenden Kontexten. Jahrgangsstufen 5/6 Inhaltsfelder (obligatorisch) Elektrizität Fachliche Kontexte (Beschluss Fachkonferenz) Elektrizität im Alltag Sicherer Umgang mit Elektrizität, Stromkreise, Leiter und Isolatoren, UND-, ODER- und Wechselschaltung, Dauermagnete und Elektromagnete, Magnetfelder, Nennspannungen von elektrischen Quellen und Verbrauchern, Wärmewirkung des elektrischen Stroms, Sicherung Einführung der Energie über Energiewandler und Energietransportketten Schülerinnen und Schüler experimentieren mit einfachen Stromkreisen Was der Strom alles kann (Geräte im Alltag) Schülerinnen und Schüler untersuchen ihre eigene Fahrradbeleuchtung Messgeräte erweitern die Wahrnehmung Temperatur und Energie Thermometer, Temperaturmessung, Volumen- und Längenänderung bei Erwärmung und Abkühlung, Aggregatzustände (Teilchenmodell) Energieübergang zwischen Körpern verschiedener Temperatur Sonnenstand Das Licht und der Schall Sonne - Temperatur - Jahreszeiten Was sich mit der Temperatur alles ändert Leben bei verschiedenen Temperaturen Die Sonne - unsere wichtigste Energiequelle Sehen und Hören Licht und Sehen, Lichtquellen und Lichtempfänger, geradlinige Ausbreitung des Lichts, Schatten, Mondphasen Schallquellen und Schallempfänger, Reflexion, Spiegel Schallausbreitung, Tonhöhe und Lautstärke Sicher im Straßenverkehr - Augen und Ohren auf! Sonnen- und Mondfinsternis Physik und Musik 1

2 Stundentafel neu (JgSt. 7 zum Schuljahr 2011/2012): Jahrgangsstufe 7 Inhaltsfelder (obligatorisch) Fachliche Kontexte (Beschluss Fachkonferenz) Optische Instrumente, Farbzerlegung des Lichts Optik hilft dem Auge auf die Sprünge Brechung, Reflexion, Totalreflexion und Lichtleiter Aufbau und Bildentstehung beim Auge, Funktion der Augenlinse Lupe als Sehhilfe, Fernrohr Zusammensetzung des weißen Lichts, Spektralfarben Mit optischen Instrumenten Unsichtbares" sichtbar gemacht Lichtleiter in Medizin und Technik Die ganz großen Sehhilfen: Teleskope und Spektrometer Die Welt der Farben Kraft, Druck, mechanische Arbeit, Energie und Leistung, Wirkungsgrad Werkzeuge und Maschinen erleichtern die Arbeit Geschwindigkeit, Kraft als vektorielle Größe Zusammenwirken von Kräften, Gewichtskraft und Masse Hebel und Flaschenzug, mechanische Arbeit und Energie Energieerhaltung, mechanische Leistung, Wirkungsgrad, Druck, Auftrieb in Flüssigkeiten Stundentafel neu (JgSt. 9 zum Schuljahr 2013/2014): 100m in 10 Sekunden Wirkungen mehrerer Kräfte auf Körper Energiespeicherung durch Höhenenergie Bewegungsenergie und Leistung am Beispiel der Mobilität Tauchen in Natur und Technik Jahrgangsstufe 9 Inhaltsfelder (obligatorisch) Fachliche Kontexte (Beschluss Fachkonferenz) Elektrizität, elektrische und thermische Energie Elektrizität messen, verstehen, anwenden effiziente Energienutzung Einführung von Stromstärke und Ladung Eigenschaften von Ladungen, elektrische Quelle und elektrischer Verbraucher Unterscheidung und Messung von Spannungen und Stromstärken Ohm'sches Gesetz und elektrischer Widerstand Spannungen und Stromstärken bei Reihen- und Parallelschaltungen,,, Energie und Leistung in Elektrik und Wärmelehre elektrostatische Alltagsphänomene elektrische Speichertechnik Elektroinstallationen und Sicherheit im Haus Autoelektrik Möglichkeiten der Stromerzeugung (z.b. Blockheizkraftwerk) 2

3 Energieumwandlungsprozesse, Elektromotor und Generator, Aufbau und Funktionsweise eines Kraftwerkes regenerative Energieanlagen Erhaltung und Umwandlung von Energie Nutzen unterschiedlicher Energiearten - Verkehrssysteme und Energieeinsatz Radioaktivität und Kernenergie Radioaktivität und Kernenergie - Grundlagen, Anwendungen und Verantwortung Aufbau der Atome Ionisierende Strahlung (Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertzeit Strahlennutzen, Strahlenschäden und Strahlenschutz Kernspaltung Nutzen und Risiken der Kernenergie Stundentafel alt (endet mit Schuljahr 2013/14): natürliche Strahlung und Strahlenbelastung Strahlendiagnostik und Strahlentherapie Kernkraftwerke und Fusionsreaktoren - Radioaktivität und Kernenergie - Nutzen und Gefahren Jahrgangsstufen 8/9 Inhaltsfelder (obligatorisch) Elektrizität Einführung von Stromstärke und Ladung, Eigenschaften von Ladung, elektrische Quelle und elektrischer Verbraucher Unterscheidung und Messung von Spannungen und Stromstärken, Spannungen und Stromstärken bei Reihen- und Parallelschaltungen Fachliche Kontexte (Beschluss Fachkonferenz) Elektrizität - messen, verstehen, anwenden Elektroinstallationen und Sicherheit im Haus Autoelektrik Elektrischer Widerstand, Ohm'sches Gesetz Optische Instrumente, Farbzerlegung des Lichts Aufbau und Bildentstehung beim Auge -Funktion der Augenlinse Lupe als Sehhilfe, Fernrohr Brechung, Reflexion, Totalreflexion und Lichtleiter Zusammensetzung des weißen Lichts Kraft, Druck, mechanische und innere Energie Geschwindigkeit, Kraft als vektorielle Größe, Zusammenwirken von Kräften, Gewichtskraft und Masse, Hebel und Flaschenzug, mechanische Arbeit und Energie, Energieerhaltung Druck, Auftrieb in Flüssigkeiten Optik hilft dem Auge auf die Sprünge Mit optischen Instrumenten Unsichtbares" sichtbar gemacht Lichtleiter in Medizin und Technik Die Welt der Farben Die ganz großen Sehhilfen: Teleskope und Spektrometer Werkzeuge und Maschinen erleichtern die Arbeit Einfache Maschinen: Kleine Kräfte, lange Wege 100 m in 10 Sekunden (Physik und Sport) Anwendungen der Hydraulik Tauchen in Natur und Technik 3

4 Radioaktivität und Kernenergie Aufbau der Atome, ionisierende Strahlung (Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertzeit) Strahlennutzen, Strahlenschäden und Strahlenschutz Kernspaltung Nutzen und Risiken der Kernenergie Energie, Leistung, Wirkungsgrad Energie und Leistung in Mechanik, Elektrik und Wärmelehre Aufbau und Funktionsweise eines Kraftwerkes regenerative Energieanlagen Energieumwandlungsprozesse, Elektromotor und Generator, Wirkungsgrad Erhaltung und Umwandlung von Energie Radioaktivität und Kernenergie - Grundlagen, Anwendungen und Verantwortung Radioaktivität und Kernenergie - Nutzen und Gefahren Strahlendiagnostik und Strahlentherapie Kernkraftwerke und Fusionsreaktoren Effiziente Energienutzung: eine wichtige Zukunftsaufgabe der Physik Strom für zu Hause Das Blockheizkraftwerk Energiesparhaus Verkehrssysteme und Energieeinsatz Hybridantrieb 2. Leistungsbewertung Die rechtlich verbindlichen Hinweise zur Leistungsbewertung sowie die Verfahrensvorschriften sind im Schulgesetz 48 (1)(2) sowie in der APOSI 6 (1)(2) dargestellt. Die Leistungsbewertung bezieht sich auf die im Zusammenhang mit dem Unterricht zu erwerbenden Kompetenzen Die Entwicklung von prozess- und konzeptbezogenen Kompetenzen lässt sich durch genaue Beobachtung von Schülerhandlungen feststellen. Zu solchen Unterrichtsbeiträgen zählen: mündliche Beiträge wie Hypothesenbildung, Lösungsvorschläge, Darstellen von Zusammenhängen und Bewerten von Ergebnissen, qualitatives und quantitatives Beschreiben von Sachverhalten, auch in mathematisch-symbolischer Form, Analyse und Interpretation von Texten, Graphiken und Diagrammen, selbstständige Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten, Erstellen von Produkten wie Dokumentationen zu Aufgaben, Untersuchungen und Experimenten, Protokolle, Präsentationen, Lernplakate, Modelle, Erstellung und Präsentation von Referaten, Führung eines Heftes, Lerntagebuchs oder Portfolios, Beiträge zur gemeinsamen Gruppenarbeit, kurze schriftliche Überprüfungen. Das Anfertigen von Hausaufgaben gehört nach 42 (3) SchG zu den Pflichten der Schülerinnen und Schüler. Unterrichtsbeiträge auf der Basis der Hausaufgaben können zur Leistungsbewertung herangezogen werden. Am Ende eines jeden Schulhalbjahres erhalten die Schülerinnen und Schüler eine Zeugnisnote gemäß 48 SchG, die Auskunft darüber gibt, inwieweit ihre Leistungen den im Unterricht gestellten Anforderungen entsprochen haben. In die Note gehen alle im Zusammenhang mit dem Unterricht festgestellten Leistungen ein. 4

5 3. Hausaufgaben Anwendungs- und Vertiefungsphasen werden verstärkt in den Physikunterricht integriert. Hausaufgaben werden im Sinne einer Bedarfsorientierung gelegentlich zur weiteren selbstständigen und eigenverantwortlichen Festigung erarbeiteter Unterrichtsinhalte erteilt. Ebenso können Heimversuche (z.b. Freihandexperimente) hin und wieder Gegenstand einer Hausaufgabe sein. 4. Kompetenzerwartungen im Fach Physik in der Sekundarstufe I Lernprozessorientiertes Lehren und handlungsorientiertes Lernen Wissen wird am besten in geeigneten Zusammenhängen, also in fachlichen Kontexten erworben. Darunter sind fachbezogene Anwendungsbereiche zu verstehen. Derartig erworbenes Wissen ist leichter und nachhaltiger aktivierbar und lässt sich erfolgreicher in neuen Zusammenhängen anwenden. Ausgehend von Alltagserfahrungen und Vorstellungen der Schülerinnen und Schüler führt der Unterricht in den in der Sekundarstufe I weiter an naturwissenschaftliche Konzepte, Sicht- und Arbeitsweisen heran Systematischer Wissensaufbau mit Hilfe von Basiskonzepten Basiskonzepte sind grundlegende, für den Unterricht eingegrenzte und für Schülerinnen und Schüler nachvollziehbare Ausschnitte fachlicher Konzepte und Leitideen. Sie stellen elementare Prozesse, Gesetzmäßigkeiten und Theorien der naturwissenschaftlichen Fächer strukturiert und vernetzt dar. Sie beinhalten zentrale, aufeinander bezogene Begriffe, erklärende Modellvorstellungen und Theorien, die sich in dem jeweiligen Fach zur Beschreibung elementarer Phänomene und Prozesse als relevant herausgebildet haben. Die vier für den Physikunterricht der Sekundarstufe I bedeutsamen Basiskonzepte sind System, Struktur der Materie, Energie und Wechselwirkung". Kompetenzerwerb im Physikunterricht In den Bildungsstandards werden Kompetenzen unterschieden in prozessbezogene Kompetenzen, die die Handlungsdimension beschreiben und sich auf naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen beziehen. konzeptbezogene Kompetenzen, die die Inhaltsdimension beschreiben, somit das Fachwissen festlegen und sich auf naturwissenschaftliche Basiskonzepte und mit ihnen verbundene Vorstellungen und Begriffe beziehen, Prozessbezogene Kompetenzen beschreiben die Handlungsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler in Situationen, in denen die Nutzung naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen erforderlich ist. Den Bildungsstandards entsprechend sind sie durch die drei Bereiche Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung geordnet Konzeptbezogene Kompetenzen umfassen das Verständnis und die Anwendung begründeter Prinzipien, Theorien, Begriffe und Erkenntnis leitender Ideen, mit denen Phänomene und Vorstellungen in dem jeweiligen Fach beschrieben, geordnet sowie Ergebnisse vorhergesagt und eingeschätzt werden können, in den Bildungsstandards werden sie als strukturiertes Fachwissen bezeichnet Kompetenzerwartungen im Fach Physik in der Sekundarstufe Die im Folgenden beschriebenen Kompetenzen stellen verbindliche Standards für das Fach Physik dar. Sie beschreiben die Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten, die sich im Unterricht bis zum Ende der Sekundarstufe I kumulativ entwickeln sollen. Die formulierten Kompetenzen beschreiben erwartete Ergebnisse des Lernens und nicht Themen für den Unterricht. Der Unterricht ist thematisch und methodisch so anzulegen, dass alle Schülerinnen und Schüler im Laufe der Jahrgangsstufen 5 bis 9 geeignete Lerngelegenheiten erhalten, die genannten Kompetenzen nachhaltig zu erwerben. 5

6 Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung Schülerinnen und Schüler... Bis Ende von Jahrgangsstufe 9 beobachten und beschreiben physikalische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe physikalischer und anderer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen und systematisieren diese Vergleiche. führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Messdaten. dokumentieren die Ergebnisse ihrer Tätigkeit in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen auch computergestützt. recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus. wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen, prüfen sie auf Relevanz und Plausibilität, ordnen sie ein und verarbeiten diese adressaten- und situationsgerecht. stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus. interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, erklären diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien auf. stellen Zusammenhänge zwischen physikalischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her, grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab und transferieren dabei ihr erworbenes Wissen. beschreiben, veranschaulichen oder erklären physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen, Analogien und Darstellungen. Kompetenzbereich Kommunikation Schülerinnen und Schüler... Bis Ende von Jahrgangsstufe 9 tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. kommunizieren ihre Standpunkte physikalisch korrekt und vertreten sie begründet sowie adressatengerecht. planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team. beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien. veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer Werkzeuge. beschreiben und erklären in strukturierter sprachlicher Darstellung den Bedeutungsgehalt von fachsprachlichen bzw. alltagssprachlichen Texten und von anderen Medien. beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise. 6

7 Kompetenzbereich Bewertung Schülerinnen und Schüler... Bis Ende von Jahrgangsstufe 9 beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen empirische Ergebnisse und Modelle kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten. unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen. stellen Anwendungsbereiche und Berufsfelder dar, in denen physikalische Kenntnisse bedeutsam sind. nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Chancen und Risiken bei ausgewählten Beispielen moderner Technologien und zum Bewerten und Anwenden von Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten im Alltag beurteilen an Beispielen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit und zur sozialen Verantwortung. benennen und beurteilen Aspekte der Auswirkungen der Anwendung physikalischer Erkenntnisse und Methoden in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen an ausgewählten Beispielen. binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an. nutzen physikalische Modelle und Modellvorstellungen zur Beurteilung und Bewertung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Zusammenhänge. beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt Kompetenzen zum Basiskonzept Energie" Bis Ende von Jahrgang 6 Bis Ende von Jahrgang 9 Die Schülerinnen und Schüler haben das Energiekonzept auf der Grundlage einfacher Beispiele so weit entwickelt, dass sie... Stufe I das Energiekonzept erweitert und soweit auch formal entwickelt, dass sie... Stufe II Die Schülerinnen und Schüler können mithilfe des Energiekonzepts Beobachtungen und Phänomene erklären sowie Vorgänge teilweise formal beschreiben und Ergebnisse vorhersagen, sodass sie... an Vorgängen aus ihrem Erfahrungsbereich Speicherung, Transport und Umwandlung von Energie aufzeigen. in Transportketten Energie halbquantitativ bilanzieren und dabei die Idee der Energieerhaltung zugrunde legen. an Beispielen zeigen, dass Energie, die als Wärme in die Umgebung abgegeben wird, in der Regel nicht weiter genutzt werden kann. an Beispielen energetische in relevanten Anwendungszusammenhängen komplexere Vorgänge energetisch beschreiben und dabei Speicherungs-, Transport-, Umwandlungsprozesse erkennen und darstellen. die Energieerhaltung als ein Grundprinzip des Energiekonzepts erläutern und sie zur quantitativen energetischen Beschreibung von Prozessen nutzen. die Verknüpfung von Energieerhaltung und Energieentwertung in Prozessen aus Natur und Technik (z. B. in Fahrzeugen, Wärmekraftmaschinen, Kraftwerken usw.) erkennen und beschreiben. an Beispielen Energiefluss und Energieentwertung quantitativ darstellen. den quantitativen Zusammenhang von umgesetzter Energiemenge (bei 7

8 Veränderungen an Körpern und die mit ihnen verbundenen Energieübertragungsmechanismen einander zuordnen. Energieumsetzung durch Kraftwirkung: Arbeit), Leistung und Zeitdauer des Prozesses kennen und in Beispielen aus Natur und Technik nutzen. Temperaturdifferenzen, Höhenunterschiede, Druckdifferenzen und Spannungen als Voraussetzungen für und als Folge von Energieübertragung an Beispielen aufzeigen. Lage-, kinetische und durch den elektrischen Strom transportierte sowie thermisch übertragene Energie (Wärmemenge) unterscheiden, formal beschreiben und für Berechnungen nutzen. beschreiben, dass die Energie, die wir nutzen, aus erschöpfbaren oder regenerativen Quellen gewonnen werden kann. die Notwendigkeit zum Energiesparen" begründen sowie Möglichkeiten dazu in ihrem persönlichen Umfeld erläutern. verschiedene Möglichkeiten der Energiegewinnung, -aufbereitung und -nutzung unter physikalisch-technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten vergleichen und bewerten sowie deren gesellschaftliche Relevanz und Akzeptanz diskutieren. Kompetenzen zum Basiskonzept Struktur der Materie" Bis Ende von Jahrgang 6 Bis Ende von Jahrgang 9 Stufe I Stufe II das Materiekonzept an Hand von Phänomenen hinsichtlich einer einfachen Teilchenvorstellung soweit entwickelt, dass sie... an Beispielen beschreiben, dass sich bei Stoffen die Aggregatzustände durch Aufnahme bzw. Abgabe von thermischer Energie (Wärme) verändern. Aggregatzustände, Aggregatzustandsübergänge auf der Ebene einer einfachen Teilchenvorstellung beschreiben. das Materiekonzept durch die Erweiterung der Teilchenvorstellung soweit formal entwickelt, dass sie... Die Schülerinnen und Schüler können mithilfe des Materiekonzepts Beobachtungen und Phänomene erklären sowie Vorgänge teilweise formal beschreiben und Ergebnisse vorhersagen, sodass sie... verschiedene Stoffe bzgl. ihrer thermischen, mechanischen oder elektrischen Stoffeigenschaften vergleichen. die elektrischen Eigenschaften von Stoffen (Ladung und Leitfähigkeit) mit Hilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells erklären. Eigenschaften von Materie mit einem angemessenen Atommodell beschreiben. die Entstehung von ionisierender Teilchenstrahlung beschreiben. Eigenschaften und Wirkungen verschiedener Arten radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung nennen. Prinzipien von Kernspaltung und Kernfusion auf atomarer Ebene beschreiben. Zerfallsreihen mithilfe der Nuklidkarte identifizieren. Nutzen und Risiken radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung bewerten. 8

9 Kompetenzen zum Basiskonzept System" Bis Ende von Jahrgang 6 Bis Ende von Jahrgang 9 das Systemkonzept auf der Grundlage ausgewählter Phänomene aus Natur und Technik so weit entwickelt, dass sie... den Sonnenstand als eine Bestimmungsgröße für die Temperaturen auf der Erdoberfläche erkennen. Grundgrößen der Akustik nennen. Auswirkungen von Schall auf Menschen im Alltag erläutern. Stufe I das Systemkonzept soweit erweitert, dass sie... Stufe II Die Schülerinnen und Schüler können mithilfe des Systemkonzepts auch auf formalem Niveau Beobachtungen und Phänomene erklären sowie Vorgänge beschreiben, sodass sie... den Aufbau von Systemen beschreiben und die Funktionsweise ihrer Komponenten erklären (z. B. Kraftwerke, medizinische Geräte, Energieversorgung). Energieflüsse in den oben genannten offenen Systemen beschreiben. an Beispielen erklären, dass das Funktionieren von Elektrogeräten einen geschlossenen Stromkreis voraussetzt. einfache elektrische Schaltungen planen und aufbauen. die Spannung als Indikator für durch Ladungstrennung gespeicherte Energie beschreiben. den quantitativen Zusammenhang von Spannung, Ladung und gespeicherter bzw. umgesetzter Energie zur Beschreibung energetischer Vorgänge in Stromkreisen nutzen. die Beziehung von Spannung, Stromstärke und Widerstand in elektrischen Schaltungen beschreiben und anwenden. umgesetzte Energie und Leistung in elektrischen Stromkreisen aus Spannung und Stromstärke bestimmen. technische Geräte hinsichtlich ihres Nutzens für Mensch und Gesellschaft und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt beurteilen. die Funktion von Linsen für die Bilderzeugung und den Aufbau einfacher optischer Systeme beschreiben. technische Geräte und Anlagen unter Berücksichtigung von Nutzen, Gefahren und Belastung der Umwelt vergleichen und bewerten und Alternativen erläutern. die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine erklären. Kompetenzen zum Basiskonzept Wechselwirkung" Bis Ende von Jahrgang 6 Bis Ende Jahrgangsstufe 9 Stufe I Stufe II das Wechselwirkungskonzept an einfachen Beispielen so weit entwickelt, dass sie... das Wechselwirkungskonzept erweitert und soweit formal entwickelt, dass sie... Die Schülerinnen und Schüler können mithilfe des Wechselwikungskonzepts auch auf formalem Niveau Beobachtungen und Phänomene erklären sowie Vorgänge beschreiben und Ergebnisse vorhersagen, sodass sie... 9

10 Bewegungsänderungen oder Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen. Kraft und Geschwindigkeit als vektorielle Größen beschreiben. die Wirkungsweisen und die Gesetzmäßigkeiten von Kraftwandlern an Beispielen beschreiben. Druck als physikalische Größe quantitativ beschreiben und in Beispielen anwenden. Schweredruck und Auftrieb formal beschreiben und in Beispielen anwenden. die Beziehung und den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft beschreiben. Bildentstehung und Schattenbildung sowie Reflexion mit der geradlinigen Ausbreitung des Lichts erklären. Schwingungen als Ursache von Schall und Hören als Aufnahme von Schwingungen durch das Ohr identifizieren. geeignete Schutzmaßnahmen gegen die Gefährdungen durch Schall und Strahlung nennen. beim Magnetismus erläutern, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben können an Beispielen aus ihrem Alltag verschiedene Wirkungen des elektrischen Stromes aufzeigen und unterscheiden. geeignete Maßnahmen für den sicheren Umgang mit elektrischem Strom beschreiben. Absorption, und Brechung von Licht beschreiben. Infrarot-, Licht- und Ultraviolettstrahlung unterscheiden und mit Beispielen ihre Wirkung beschreiben. die Stärke des elektrischen Stroms zu seinen Wirkungen in Beziehung setzen und die Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte darauf zurückführen. experimentelle Nachweismöglichkeiten für radioaktive Strahlung beschreiben. die Wechselwirkung zwischen Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung, und Materie sowie die daraus resultierenden Veränderungen der Materie beschreiben und damit mögliche medizinische Anwendungen und Schutzmaßnahmen erklären. den Aufbau eines Elektromotors beschreiben und seine Funktion mit Hilfe der magnetischen Wirkung des elektrischen Stromes erklären. den Aufbau von Generator und Transformator beschreiben und ihre Funktionsweisen mit der elektromagnetischen Induktion erklären. 10

11 Sek. II Lehrplan und Abiturinhalte Einführungsphase EF zurück KINEMATIK UND DYNAMIK DES MASSENPUNKTES Gesetze der gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegung, träge Masse, Trägheitssatz Kraft, Grundgleichung der Mechanik Impuls, Impulserhaltung, Wechselwirkungsprinzip Kraftstoß und Impulsänderung, Raketenprinzip Stoßvorgänge Wurfbewegungen Kreisbewegungen, Zentripetalkraft ENERGIE UND ARBEIT Lageenergie und Hubarbeit Bewegungsenergie und Beschleunigungsarbeit Spannenergie und Spannarbeit Energieentwertung und Reibungsarbeit, Energiebilanzierung, Energieerhaltung GRAVITATION Astronomische Weltbilder Keplersche Gesetze Gravitationsgesetz Satelliten, das System Erde-Mond, unser Planetensystem LADUNGEN UND ELEKTRISCHES FELD Elektrisches Feld, elektrische Feldstärke Kondensator, Kapazität, elektrische Feldkonstante, Polarisation und Dielektrizitätszahl Qualifikationsphase Sequenz Im Grundkursbereich erfolgt die gleiche Kurssequenz mit der Maßgabe, dass Abstraktionshöhe, Spezialisierungsgrad und Reflexionsgrad auf einem dem Grundkurs angemessenen Niveau anzustreben sind. Der Umfang für weiterführende Themen wird geringer sein. Methodik und Didaktik Nutzung und Erprobung von Kontextbausteinen; soweit im jeweiligen Sachzusammenhang sinnvoll. Strukturierung der Inhalte möglichst in Form von Projekten, die von den Schülern weitestgehend selbstständig erarbeiten werden, z.b. in Form von Referaten, Protokollen und der selbstständigen Planung und Durchführung von Experimenten als zentrale physikalische Methode. Weiter sollten im Unterricht auch die Schüler mit einem Simulationsprogramm (z.b. Dynasis) arbeiten. Leistungsüberprüfung: Neben den Pflichtklausuren schriftliche Übungen auch in den Grundkursen. Regelmäßige Auswertung und Bewertung der Hausaufgaben. Hausaufgaben auch in Form von Vorträgen zu einem begrenzten Thema. Qualitätssicherung: Reflexion der geschriebenen Klausuren in den Fachkonferenzen nach Aufgabenstellung und Beurteilung. Absprachen und Vergleich zu Form und Umfang sonstiger Leistungsüberprüfungen. Fachmethodische Grundkenntnisse: 11

12 Beobachten, beschreiben, physikalisch fragen Experimente planen und durchführen Physikalische Gesetze finden und formulieren Gesetze und Modelle anwenden und reflektieren Physikalische Erkenntnisse auf aktuelle außerschulische Probleme anwenden Q 1 Elektrik und Magnetismus LADUNGEN UND ELEKTRISCHES FELD zentralsymmetrisches Feld, Coulombsches Gesetz und Gravitationsgesetz (Gravitationsfeld) Arbeit im elektrischen Feld, Spannung, Potential MAGNETFELD UND LADUNGEN IN FELDERN magnetisches Feld, magnetische Feldgröße B, die magnetische Feldkonstante Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern, Lorentzkraft Erzeugung eines Elektronenstrahls, e/m-bestimmung Elektromagnetische Induktion, Induktionsgesetz, Selbstinduktion, Induktivität Erzeugung von Wechselspannung Wechselstromwiderstände, Reihen- und Parallelschaltung, Leistung Schwingungen und Wellen MECHANISCHE SCHWINGUNGEN Schwingungsvorgänge und Schwingungsgrößen Harmonische Schwingung (Kraft, Energie), nichtlineare Schwingungen Erzwungene Schwingung, Resonanz Gedämpfte Schwingung MECHANISCHE WELLEN Entstehung und Ausbreitung von Transversal- und Longitudinalwellen Überlagerung linearer Wellen, Reflexion, stehende Welle Interferenz ebener Wellen Huygensches Prinzip, Beugung, Reflexion, Brechung Schall als mechanische Welle Eigenschwingungen Dopplereffekt ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGUNGEN UND WELLEN Elektromagnetischer Schwingkreis Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen, Rückkopplung Erzeugung und Ausbreitung elektromagnetischer Wellen (Hertzscher Dipol) Ausbreitung von Licht (Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz, Polarisation) 12

13 Relativitätstheorie die Ätherhypothese und der Michelson - Versuch relativistische Kinematik Erhaltungssätze (relativistisch), Relativistische Energie-Impuls-Beziehung Äquivalenz von Masse und Energie Q 2 ATOM- UND QUANTENPHYSIK QUANTENEFFEKTE Lichtelektrischer Effekt und Lichtquantenhypothese Linienspektren und Energiequantelung des Atoms, (Bohrsches Atommodell) de Broglie -Theorie des Elektrons, klassische Physik - Quantenphysik Heisenbergsche Unschärferelation, Schrödingergleichung und Anwendungen (H-Atom, Potentialtopf) ATOMBAU UND KERNPHYSIK Klassische Atommodelle Atomkern (Kernbausteine, Bindungsenergie, Tröpfchenmodell) Radioaktive Strahlung (Strahlungsarten, Nachweismethoden) Radioaktiver Zerfall (Zerfallsgesetz, Zerfallsprozesse) Spektroskopie (Röntgen-, a-, b- und g-strahlung) Kernspaltung und Kernfusion (Energiebilanz, Kettenrektion) THERMODYNAMIK (Nur LK) ENERGIEERHALTUNG UND ENERGIEENTWERTUNG Hauptsatz der Thermodynamik (Energieerhaltung) Entropie (Thermodynamische Definition zur Quantifizierung der Energieentwertung) Hauptsatz der Thermodynamik (Energieentwertung) dissipative Strukturen (Zusammenspiel von Energieentwertung und Energieaufwertung) Irreversibilität und Zeitpfeil Wärmekraftmaschinen (Energie- und Entropiestrom, Wirkungsgrad, Heißluftmotor und Wärmepumpe) Zentralabitur im Fach Physik: Anforderungen, verbindliche Inhalte und Beispiele unter: 13