Deutsche Evangelisch-Lutherische Schule Talitha Kumi Schulcurriculum im Fach Physik für die Klassenstufen 9 bis 10 (Stand: November 2016)

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1 Deutsche Evangelisch-Lutherische Schule Talitha Kumi Schulcurriculum im Fach Physik für die Klassenstufen 9 bis 10 (Stand: November 2016) 1

2 Energiebegriff/ Mechanische Energien 9/1 24 UE Informationen zum Energieverbrauch ermitteln und bewerten Lage-, Bewegungs- und Spannenergie und thermische Energie unterscheiden Energieumwandlungen mit Hilfe von Diagrammen darstellen - Mechanische Energieformen und umwandlungen - Energieerhaltungssatz für mechanische Energien - Einführung des Begriffes der physikalischen Leistung Auswertung von Tabellen aus der Formelsammlung Gruppenarbeit Schülerpraktika Einführung des Energiebegriffes am Beispiel des täglichen Energiebedarfs eines Schülers Bewertung des Energieinhaltes von Schoko-Riegeln die Formeln E=P/t, Ep = mgh und Ekin =1/2 mv² erläutern und auf einfache Probleme anwenden den Zusammenhang zwischen Leistung, Energie und Zeit E = P t beschreiben die Einheiten verschiedene Energie -und Leistungsformen benennen einfache Experimente zur Bestimmung der physikalischen Leistung eines elektrischen Bauteils planen, durchführen und auswerten. mit dem Energieerhaltungssatz arbeiten Wirkungsgrade nach Anleitung berechnen bzw. abschätzen Klassenarbeit Nr.1, Kl.9 - Einfache Maschinen (lose und feste Rolle, Flaschenzug) - Einführung des Begriffes Wirkungsgrad einer Maschine - Kräftezerlegung - Schiefe Ebene Klassenarbeit Nr.2, Kl.9 2

3 Elektrizitätslehre 9/1 9/2 28 UE Wiederholung: Demonstrationsexperimente angeben, dass es eine Elementarladung gibt Bestandteil des elektrischen Stromkreises nennen und angeben, welches die Voraussetzungen für den Stromfluss sind. Eigenschaften der elektrischen Ladungen Begriff der Elementarladung Schülerpräsentationen Elektrischer Stromkreis die Definitionen physikalischen Größen Strom, Spannung und ohmscher Widerstand wiedergeben, sie kennen die Zusammenhänge der Größen und wenden sie rechnerisch an, das ohmsche Gesetz erläutern. Die Vorgänge in einem einfachen Stromkreis mit Hilfe der Kenngrößen Spannung, Stromstärke und Widerstand beschreiben Eine einfache Modellvorstellung zum Stromkreis anwenden. Experimente zur Untersuchung verschiedener Bestandteile und Definition der Stromstärke I = Q/t, Einführung der elektrischen Spannung U als ein Maß für die Trennarbeit von Ladungen U=W/Q Elektrische Energie und Leistung Elektrische Leitungsvorgänge in Metallen: Kennlinien Metallischer Leiter untersuchen und interpretieren - Modell der Elektronenleitung - Erklären der Wärmewirkung und der Widerstandsveränderungen mit dem Teilchenmodell - Ohmscher Widerstand - in einfachen Schaltungen Demonstrationsversuche und Schülerexperimente bei Messungen an verschiedenen metallischen Leitern, Flüssigkeiten Aufnahme von Kennlinien Beschreibung von physikalischen Sachverhalten und von kausalen Beziehungen 3

4 Bauteile elektrischer Schaltungen planen, durchführen und auswerten. zu einfachen Stromkreisen Hypothesen zu deren Verhalten aufstellen und diese Hypothesen im Experiment prüfen anhand einer U-I-Kennlinie Aussagen über den Widerstand machen aus den Daten einer Tabelle die U-I-Kennlinie erstellen und diese deuten Leitungsvorgänge in metallischen Leitern beschreiben. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes metallischer Leiter erklären. die Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten, Gasen und im Vakuum beschreiben und erklären. Die Schülerinnen wissen, was Dotierung ist und können die n- und p- Leitfähigkeit beschreiben. Können die Funktionsweise von Sensoren auf die Veränderung ihres Widerstandes zurückführen Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten, Gasen und im Vakuum - Untersuchen und Erklären der Leitungsvorgänge in wässrigen Lösungen; - Dissoziation, Ionen als Ladungsträger,Elektrolyse - Leitungsvorgänge in Gasen, Stoßionisation - Leitungsvorgänge im Vakuum, Glühemission, Fotoemission Halbleiter: - Elektronen,Defektelektronen, Eigenleitung - Temperaturabhängigkeit des Widerstandes eines Halbleiters; - Leitungsmechanismen in n- und p-leitern - Dotierung von Halbleitern - Aufbau einer Halbleiterdiode: - Durchlass- und Sperrrichtung; Gleichrichterschaltung - I-U-Diagramm Klassenarbeit Nr.3, Kl.9 - Demonstrationsversuche Lehrervortrag/ Schülerpräsentationen Solarzellen und Fotodiode 4

5 Wärmelehre 9/2 10 UE Die Schüler können Die Formel E =c m T erläutern die Formel E =c m T auf einfache Probleme anwenden Wirkungsgrade nach Anleitung berechnen bzw. abschätzen den Zusammenhang zwischen Teilchenbewegung und Temperatur wiedergeben - Energieform Wärme - Innere Energie, Teilchenbewegung und Temperatur - Innere Energie und mechanische Arbeit - Messen der Wärme und Wärmekapazitäten Demonstrationsversuch (falls möglich) Gruppenarbeit Schülerpräsentationen Abschätzung der Warmwassertemperatur der Wasserbehälter auf den Dächern in Abhängigkeit von der Sonnenscheindauer Einfache Experimente zur Bestimmung von Mischungstemperaturen planen, durchführen und auswerten. Klassenarbeit Nr.4, Kl.9 5

6 Mechanik 10/1, 36 UE die Bewegungsleichung s = 1/2 at² und v=a t darstellen den Begriff freier Fall erläutern einer einfachen vorgegebenen Bewegung begründet den Bewegungstyp zuordnen Bewegungen quantitativ auswerten Einfache s-t-diageramme und v-t-diagramm interpretieren und erstellen Bewegungsgesetze und Energieformen auf den freien Fall anwenden gewonnene Bewegungsdaten auswerten und auch ggf. eine Mathematisierung vornehmen die aristotelische und die galileische Vorstellung zum Trägheitsprinzip vergleichen an alltäglichen Phänomen die behandelten mechanischen Gesetze wiedererkennen und beschreiben Gefahren und Sicherheit im Straßenverkehr unter dynamischen und kinematischen Gesichtspunkten beurteilen Beschreibung von geradlinigen Bewegungen - Gleichförmige Bewegung - Weg-Zeit-Gesetz - Interpretieren von s-t- und v-t- Diagrammen Definition der Beschleunigung - Zusammenhang von Weg und Zeit untersuchen - Weg-Zeit-Gesetz - Geschwindigkeits-Zeit- Gesetz - Interpretieren von s-t- und v-t- Diagrammen - Gesetze des freien Falls - historische Betrachtungen (Galilei) Klassenarbeit Nr.1, Kl.10 Unabhängigkeitsprinzip - senkrechter Wurf nach oben mit Bewegungsgleichungen - waagerechter Wurf mit Herleiten der Bahngleichung für den waagerechten Wurf Schwerpunkt in der Methodik ist das Arbeiten mit Diagrammen. Die physikalischen Bewegungsgrößen werden unabhängig von der Bewegungsart aus Steigungen bzw. Flächen erschlossen. Fahrbahnversuche zur Beschleunigung Berücksichtigung des Luftwiderstandes beim freien Fall 6

7 die Kreisbewegung als eine beschleunigte Bewegung erkennen die Beschreibungsgrößen f, T, ω und a r erklären den Zusammenhang F =m a beschreiben den Zusammenhang p = m v beschreiben den Zusammenhang zwischen Kraft und Impuls erläutern den Impulserhaltungssatz angeben und mit dem Impuls-Erhaltungssatz sicher umgehen. gleichmäßige Kreisbewegung - Beschreibungsgrößen: Frequenz f, Umlaufdauer T, Winkelgeschwindigkeit ω - Unterschied zur geradlinigen Bewegung - Radialbeschleunigung ar = v²/r Kraft - Kraft als gerichtete Größe - Newtonsche Axiome - Einführung des Begriffes Impuls und Impulserhaltungssatz Klassenarbeit Nr.2, Kl.10 Freihandversuche Versuche zur Trägheit von Körpern Schülerversuche zum Wechselwirkungsprinzip Schülerversuche zum Zusammenhang von Kraft, Masse und Beschleunigung Magnetismus und Elektromagnetismus 10/2 20 UE den Feldbegriff anhand des Magnetfeldes von Dauer- und Elektromagneten erläutern, die Kraftwirkung zwischen Dauermagnet und einem stromdurchflossenen geradenleiter (Oersted) sowie zwischen stromdurchflossenenspulen erklären Magnetfelder - Wiederholung: Feld eines Stabmagneten Wirkung eines Magneten - Magnetfeld stromdurchflossener gerader Leiter - Oerstedversuch 7 Demonstrationsmöglichkeiten und Versuchsaufbauten für die Schülerinnen. Demonstrationsmessgeräte OH-Demomöglichkeiten stromdurchflossener Leiter und Spulen

8 Feldlinienbilder von Stabmagneten, stromdurchflossenen geradlinigen Leitern und Spulen beschreiben, Anwendungen von Elektromagneten beschreiben Hypothesen über die Wirkung eines Elektromagneten beeinflussende Größen aufstellen und im Experiment überprüfen - Magnetfeld stromdurchflossener Spulen - Einfluss eines Eisenkernes auf die magnetische Wirkung einer Spule - der Elektromagnet bewegte Ladungen als Ursache für Magnetfelder identifizieren. die Drei-Finger-Regel erklären und auf einfache Situationen anwenden den Elektromagneten und dessen Anwendung erklären das Induktionsgesetz (qualitativ) wiedergeben. das Generatorprinzip erklären die Entstehung von Wechselstrom erklären verschiedene Energiewandler beschreiben verschiedene Energiewandler bezüglich ihres Wirkungsgrades vergleichen Elektromagnetismus - stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld - Drei-Finger-Regel - Begriff der Lorentzkraft - Elektromagnet - Gleichstrommotor Elektromagnetische Induktion - Bedingungen für das Entstehen einer Induktionsspannung aufzeigen - Untersuchen der Möglichkeiten zur Erzeugung von Induktionsspannungen - Induktionsgesetz - Das Generatorprinzip - Begriffe Wechselspannung und Wechselstrom - Untersuchen des zeitlichen Verlaufs von Wechselspannungen und strömen - Transformator Demonstrationsversuche - Leiterschaukel, - Elektromotor und - Generator, - Transformator Schülerpraktikum Schülerpräsentationen Anwendungen: Prinzip der Fernsehröhre 8

9 - Wiederholung des Begriffes Wirkungsgrad Klassenarbeit Nr.3, Kl.10 Atom- und Kernphysik 10/2, 20 UE den Aufbau der Materien ausgehend von Quarks bis zu einfachen Atommodellen beschreiben die Größenordnung für Ladung, Masse und Durchmesser von Atom und Atomkern beschreiben beschreiben, wie ionisierende Strahlung entsteht und nachgewiesen werden kann α-,β- und γ-strahlung beschreiben die Begriffe Halbwertszeit und Aktivität beschreiben Verfahren zur Materialuntersuchung und zur medizinischen Untersuchung erläutern, bei denen ionisierende Strahlung zum Einsatz kommt Aufbau des Atoms: klassische Modelle Bausteine des Atomkerns und deren Eigenschaften Nukleonen Größenvorstellungen Kernzerfall Arten der Strahlung und deren Eigenschaften Verschiedene Möglichkeiten des Nachweises der Strahlung Strahlenschutz Spontanzerfall, Zerfallsreihen Begriff Halbwertszeit Beispiele für Anwendungen der radioaktiven Strahlung: z.b. C14-Methode und medizinische Untersuchungsverfahren 9 Schülerpräsentationen Verwendung von geeignetem Filmmaterial und von Folien

10 mit Hilfe des Periodensystems Zerfallsreihen erstellen Klassenarbeit Nr.4, Kl.10 Vorgang der Kernspaltung Halbwertszeiten aus einem Zerfallsdiagramm oder aus Tabellen ablesen den Begriff Kettenreaktion mithilfe grafischer Darstellungen beschreiben Probleme, die bei der Nutzung von Kernenergie auftreten, benennen darstellen, dass die Sonne die abgestrahlte Energie aus Kernfusionsprozessen deckt. Vorgang der Kernspaltung Größenvorstellung zur frei werdenden Energie ungesteuerte und gesteuerte Kettenreaktion Wirkprinzip von Kernkraftwerken, Problem der Entsorgung, Umweltaspekte Tschernobyl und Fokushima Kernfusion 10