Sachkompetenzen und Methodenkompetenzen im Fach Physik Klassenstufen 7 bis 10 der DSJ gültig ab 2012

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1 Sachkompetenzen und Methodenkompetenzen im Fach Physik Klassenstufen 7 bis 10 der DSJ gültig ab 2012 Inhaltsverzeichnis: Sachkompetenz:... 1 Methodenkompetenz... 2 Klasse 7 Basic Science... 3 Klasse 8 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde)... 4 Klasse 9 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde)... 7 Klasse 10 (3 x 40 min = 1 Doppelstunde bzw. 2 Doppelstunden)... 9 Sachkompetenz Das für die Entwicklung von Sachkompetenz erforderliche Fachwissen bezieht sich schwerpunktmäßig auf die folgenden Themenbereiche: Themenbereich Mechanik: Die Schülerinnen und Schüler können mit der physikalischen Größe Kraft und dem Hookschen Gesetz sicher umgehen mit Grundbegriffen und Kenngrößen der Kinematik sicher umgehen mit dem Energiebegriff und dem Energieerhaltungssatz sicher umgehen mit der physikalischen Größe Impuls und dem Impulserhaltungssatz sicher umgehen Seite 1 von 12

2 Optik: Elektrizitätslehre und Magnetismus: das Strahlenmodell des Lichtes auf die Brechung und die Reflexion anwenden und mit diesem Modell optische Erscheinungen beschreiben und erklären Strahlenverläufe an ausgewählten durchsichtigen Körpern konstruieren und die Bildentstehung an dünnen Sammellinsen konstruieren und berechnen mit den physikalischen Größen Strom, Spannung und ohmschen Widerstand sicher umgehen das ohmsche Gesetz erläutern den Feldbegriff anhand des Magnetfeldes von Dauer- und Elektromagnet erläutern Feldlinienbilder von Magneten, stromdurchflossenen Leitern und Spulen sicher interpretieren bewegte Ladungen als Ursache für Magnetfelder identifizieren Atom- und Kernphysik: die Eigenschaften radioaktiver Strahlen nennen und effektive Nachweisverfahren beschreiben den Aufbau von Atomkernen angeben und die Existenz von Isotopen erklären Methodenkompetenz Naturwissenschaftliche und fachspezifische Methoden Schülerinnen und Schüler können physikalische Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen, durchführen, protokollieren und auswerten sowie Fehlerbetrachtungen vornehmen experimentelle Methoden anwenden o o o o physikalische Fragestellungen entwickeln Hypothesen bilden Hypothesen experimentell überprüfen Ergebnisse im Hinblick auf die Fragestellung prüfen Seite 2 von 12

3 Klasse 7 Basic Science Thema: Wasser Physikalische Themen sind in der Klasse 7 im Fach Basic Science integriert und wichtiger Bestandteil für die nachfolgenden Schuljahre. Sie müssen somit in diesem Fach behandelt werden und sind im Lehrplan von Basic Science voll zu berücksichtigen. Klasse 7 Basic Science Optik I Mechanik I Wirkung der Kraft E-Lehre I Einfache Schaltungen Lichtquellen Schatten Tag und Nacht Reibung einfacher Stromkreis Leiter und Isolatoren Bunsenbrenner Schatten, Kernschatten, Halbschatten Messen der Kraft Verschiedene Reibungskräfte auf verschiedenen Unterlagen (fest, Wasser) Aufbau der Schaltungen, Nachweis Leiter und Isolatoren, Leitung in Wasser * Mit dem Bunsenbrenner sicher umgehen. * Lichtquellen identifizieren * Die Entstehung von Tag und Nacht sicher erklären * Schatten exakt konstruieren * Beobachtungen skizzieren und auswerten * Mit der physikalischen Größe Kraft sicher umgehen * Die verschiedenen Reibungsarten erkennen * Experimente durchführen * Leiter und Isolatoren unterscheiden * Einen einfachen Stromkreis aufbauen Seite 3 von 12

4 Klasse 8 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde) Klasse 8 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde) Optik II Reflexionsgesetz Lichtwegkonstruktion Spiegel, Hohlspiegel Lichtausbreitung Strahlenmodell Lichtgeschwindigkeit ( km/s) Mondphasen, Sonnen- und Mondfinsternisse Lichtbündel, Lichtstrahl Lochkamera Reflexion Finsternisse mit Tischtennisball * Sicher mit dem Strahlenmodell des Lichtes umgehen und auf die Reflexion anwenden. * Lichtwege an Spiegeln und Hohlspiegeln konstruieren * Experimente zur Reflexion planen, durchführen und protokollieren * Die Mondphasen sowie die beiden Finsternisse konstruieren und an Hand eines Modells erklären. * Den Strahlenverlauf an der selbstgebauten Lochkamera erklären Die Schüler haben eine Vorstellung über die Lichtgeschwindigkeit im Zusammenhang mit den Entfernungen von Erde-Sonne und Erde-Mond Seite 4 von 12

5 Klasse 8 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde) Mechanik II Weg, Zeit, Geschwindigkeit Kräfte Masse Gewichtskraft (Unterschied Masse Gewichtskraft) Hooksches Gesetz Dichte Hebelgesetz Feste und lose Rolle Weg-Zeit-Messungen v-t- und s-t Diagramme Masse, Volumen, Dichteberechnung Gewichtskraft Längenänderung einer Feder Hebel, Rollen, geneigte Ebene * Mit den physikalischen Größen Weg, Zeit, Geschwindigkeit, Masse, Kraft und Dichte sicher umgehen und den Unterschied zwischen Gewichtskraft und Masse erklären. * Mit dem Hookschen Gesetz sicher umgehen und Experimente dazu erklären * Experimente planen, durchführen, protokollieren und auswerten sowie Fehlerbetrachtungen vornehmen 1. Test Seite 5 von 12

6 Klasse 8 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde) E Lehre II Magnetismus Feldbegriff Feldlinien Wirkungen des elektrischen Stromes Messgeräte Spannung, Stromstärke ohmscher Widerstand Kennlinien Ohmsches Gesetz 2. Test Dauermagnet, Elektromagnet, Feldlinienbilder, Wirkungen des elektrischen Stromes (Wärme, Licht, magn.) Messen von Spannung, Stromstärke, Kennlinien, Widerstand berechnen, grafische Darstellung * mit den physikalischen Größen Strom, Spannung und Widerstand sicher umgehen. * das ohmsche Gesetz erläutern. den Feldbegriff anhand des Magnetfeldes von Dauer- und Elektromagneten erläutern. * Feldlinienbilder von Magneten, stromdurchflossenen Leitern und Spulen sicher interpretieren * physikalische Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen durchführen, protokollieren und auswerten * sicher mit Messgeräten umgehen * Diagramme interpretieren * Hypothesen experimentell überprüfen Seite 6 von 12

7 Klasse 9 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde) Klasse 9 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde) Optik III Brechung Linsen Lichtwegkonstruktion an Hand bekannter Strahlen Bildentstehung an dünnen Sammellinsen konstruieren und berechnen Mechanik III Arbeit, Energie, Leistung Energieerhaltungssatz Goldene Regel der Mechanik Auge Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit Dioptrien Kamera Arten von Teleskopen Besuch einer Sternwarte Flaschenzug, schiefe Ebene, Hebel Brechung, Linsen, Bildentstehung Bau eines Teleskops Wdh. feste und lose Rollen, Flaschenzug, Berechnung von Arbeit, Energie und Leistung 1. Test * das Strahlenmodell des Lichtes auf die Brechung anwenden und mit diesem Modell optische Erscheinungen beschreiben und erklären. * Strahlenverläufe an ausgewählten durchsichtigen Körpern konstruieren und die Bildentstehung an dünnen Sammellinsen konstruieren und berechnen. * ein einfaches Teleskop bauen * die Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit und Dioptrie im Zusammenhang mit dem Auge erklären und den Nutzen von Brillen erklären * den Aufbau von Kameras und Teleskopen erklären * physikalische Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen durchführen, protokollieren und auswerten * mit den Begriffen Arbeit und Leistung sicher umgehen. * mit dem Energiebegriff und dem Energieerhaltungssatz sicher umgehen. * mit der Goldenen Regel der Mechanik sicher anwenden * Berechnungen bei Rollen, Hebeln und schiefen Ebenen durchführen * physikalische Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen durchführen, protokollieren und auswerten * experimentelle Methoden anwenden Seite 7 von 12

8 Klasse 9 (2 x 40 min = 1 Doppelstunde) E Lehre III Gesetze in Reihen- und Parallelschaltung, Leerlauf- und Klemmenspannung Gleichspannung, Wechselspannung Diode Feldbegriff, Feldlinienmodell an Hand des elektrischen Feldes, Kondensator Braunsche Röhre LED LCD Plasma Reihen- und Parallelschaltung, Unterschied zwischen Gleichspannung und Wechselspannung Dioden Elektrostatik, Kondensator Braunsche Röhre 2. Test * die Gesetze in Reihen- und Parallelschaltungen anwenden und Berechnungen durchführen * den Unterschied zwischen Leerlauf- und Klemmenspannung angeben * den Unterschied zwischen Gleich- und Wechselspannung angeben * den Aufbau und die Funktionsweise von Dioden erklären * physikalische Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen durchführen, protokollieren und auswerten * den Feldbegriff anhand von geladenen Kondensatoren und Kugeln erläutern * Feldlinienbilder von geladenen Körpern sicher interpretieren * den Aufbau und die Funktionsweise der Braunsche Röhre erläutern und Berechnungen durchführen * den Aufbau und die Funktionsweise verschiedener Fernsehtypen erläutern und Vor- und Nachteile nennen * physikalische Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen durchführen, protokollieren und auswerten * experimentelle Methoden anwenden Seite 8 von 12

9 Klasse 10 (3 x 40 min = 1 Doppelstunde bzw. 2 Doppelstunden) Klasse 10 (3 x 40 min = 1 Doppelstunde bzw. 2 Doppelstunden) E Lehre IV Elektromagnetismus Bewegte Ladungen im Leiter Lorentzkraft, E-Motor, Induktion Induktionsgesetz Lenzsche Regel Transformator Generator Alternative Energiequellen Leiterschleife im Magnetfeld, Motor Induktion (Abhängigkeit von B, v und N) Transformator, Generator Solarzellen * bewegte Ladungen als Ursache für Magnetfelder identifizieren. * das Induktionsgesetz und die Lenzsche Regel anwenden * den Aufbau und die Funktionsweise von E-Motoren und Generatoren beschreiben. * die Induktion auf den Transformatoranwenden und Berechnungen durchführen * die Lorentzkraft angeben * mit Hilfe der Drei-Finger-Regel der linken Hand B, v und F angeben. * alternative Energiequellen angeben * physikalische Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente zur Induktion planen, durchführen, protokollieren und auswerten sowie Fehlerbetrachtungen durchführen (z.b. beim Transformator) 1. Test Seite 9 von 12

10 Klasse 10 (3 x 40 min = 1 Doppelstunde bzw. 2 Doppelstunden) Mechanik IV Gleichförmige Bewegung Gleichmäßig beschleunigte Bewegung Freier Fall Differenzialrechnung, mittlere Änderungsrate (mit Mathematik abstimmen) Kreisbewegung Gravitationsgesetz Keplersche Gesetze Sonnensystem gleichförmige Bewegung beschleunigte Bewegung Freier Fall Beobachtung der Sonne und Planeten (mit Deutsch abstimmen das Leben des Galilei) * Berechnungen zur gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegung durchführen. * die Differenzialrechnung auf ausgewählte Beispiele anwenden * die Kreisbewegung, das Gravitationsgesetz und die Keplerschen Gesetze auf das Sonnensystem anwenden * physikalische Beobachtungen, Untersuchungen und Experimente planen, durchführen, protokollieren und auswerten sowie Fehlerbetrachtungen durchführen (z.b. bei der Bestimmung von g beim Freien Fall) 2. Test Die Schüler wenden die experimentellen Methoden an Seite 10 von 12

11 Klasse 10 (3 x 40 min = 1 Doppelstunde bzw. 2 Doppelstunden) Superpositionsprinzip Impuls und Impulserhaltungssatz Schräger Wurf Stoßprozesse 3. Test schräger Wurf (Abhängigkeit der Wurfweite) elastischer und unelastischer Stoß Raketenstart * mit der physikalischen Größe Impuls und dem Impulserhaltungssatz sicher umgehen * zum Stoß und Kraftstoß Berechnungen durchführen * das Rückstoßprinzip anwenden und Berechnungen durchführen * kosmische Geschwindigkeiten berechnen Seite 11 von 12

12 Klasse 10 (3 x 40 min = 1 Doppelstunde bzw. 2 Doppelstunden) Atome und Atomkerne I Atombau Isotope Kernzerfälle, Strahlung Nachweisverfahren Biologische Wirkung Massendefekt Kernkraftwerk 4. Test Anwendung: Uni Joburg, Abteilung Geologie * die Eigenschaften radioaktiver Strahlen nennen und effektive Nachweisverfahren beschreiben. * den Aufbau von Atomkernen angeben und die Existenz von Isotopen erklären * die biologische Wirkung beschreiben und Schutzmaßnahmen nennen * Berechnungen zum Massendefekt durchführen * die Funktionsweise eines Kernkraftwerkes beschreiben Quellen: DSP Lehrplan 2010 Kerncurriculum der Deutschen Auslandschulen 2011 Seite 12 von 12

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