Kern- und Schulcurriuculum Physik Klasse 7 Kern- und Schulcurriculum für das Fach Physik Klasse 7

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1 Kern- und Schulcurriculum für das Fach Physik Klasse 7 Stand Schuljahr 2016/17 0

2 Themen zugeordnete Bildungsstandards / Inhalte Empfehlungen, Projekte, Strategien und Methoden Einführung in die Physik 2 Std. Was ist Physik? Womit beschäftigen sich Physikerinnen und Physiker? Warum machen Physiker überhaupt Experimente? Verschiedene Experimente bzw. Phänomene vorstellen: Welche physikalischen Fragen könnten sich jeweils daraus ergeben? Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen (1) Kriterien für die Unterscheidung zwischen Beobachtung und Erklärung beschreiben (Beobachtung durch Sinneseindrücke und Messungen, Erklärung durch Gesetze und Modelle) (2) an Beispielen beschreiben, dass Aussagen in der Physik grundsätzlich überprüfbar sind [...] Sicherheitshinweise, Verhalten im Fachraum L PG Wahrnehmung und Empfindung Interpretieren von Bildern, Tabellen und Grafiken. 1

3 Akustik ca. 12 Std. Einführung in die Akustik & Schallentstehung Schall als Schwingung, Tonhöhe Was ist Schall?Sender, Empfänger Wovon hängt die Tonhöhe eines Tons ab? -> erste Hypothesen, die mit Experimenten überprüft werden (1) akustische Phänomene beschreiben (Lautstärke, Tonhöhe, Amplitude, Frequenz) (2) physikalische Aspekte [...] des Hörvorgangs beschreiben (Sender, Empfänger) Musik verstehen Schwingungen in Diagrammen darstellen Amplitude, Periodendauer, Frequenz s-t-diagramm einer Schwingung mit Beschriftung von Amplitude und Periodendauer Experimente zur Überprüfung von Hypothesen planen [ ] zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen verbal beschreiben (zum Beispiel je-desto - Aussagen) [...] sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen austauschen [...] F BNT Denk- und Arbeitsweisen der Naturwissenschaften und der Technik evtl. Schülerexperimente: Fadenpendel Hypothesen bilden: Wovon hängt die Periodendauer eines Fadenpendels ab? Hypothesen überprüfen Interpretieren von Bildern, Tabellen und Grafiken 2

4 2.2.6 Sachinformationen und Messdaten aus einer Darstellungsform entnehmen [...] (Diagramm) bei Experimenten relevante von nicht relevanten Einflussgrößen unterscheiden Ergebnisse von Experimenten bewerten [...] (1) akustische Phänomene be- schreiben (Lautstärke, Tonhöhe, Amplitude, Frequenz) (2) an Beispielen beschreiben, dass Aussagen in der Physik grundsätzlich überprüfbar sind [...] Hörbereich und Hörschädigung Hörbereich des Menschen Hörtest: Vergleich des Hörvermögens von Lehrern und Schülern Lautstärke von Kopfhörern untersuchen Hörschäden und deren Ursache Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten und im Alltag mithilfe ihres physikalischen Wissens bewerten (1) akustische Phänomene beschreiben (Lautstärke, Tonhöhe, Amplitude, Frequenz) (3) ihre Hörgewohnheiten in Bezug auf das Risiko möglicher Hörschädigungen bewerten (zum Beispiel Lautstärke von Kopfhörern) L PG Sicherheit und Unfallschutz L PG Wahrnehmung und Empfindung F MUS Musik verstehen F NWT Informationsaufnahme durch Sinne und Sensoren (3) evtl. Vertiefung: Bestimmung des menschlichen Hörbereichs, Vergleich mit Hörbereichen anderer Lebewesen, evtl. Ultraund Infraschall 3

5 Schallausbreitung Schallgeschwindigkeit Schall benötigt für die Ausbreitung Zeit (Blitz und Donner) und ein Medium Schallgeschwindigkeit (Einführung des Geschwindigkeitsbegriffs, Schülerexperiment, Bestimmung der Schallgeschwindigkeit) Modell(e) zur Schallausbreitung, Teilchenmodell (Verdichtungen und Verdünnungen) zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung) Analogien beschreiben und zur Lösung von Problemstellungen nutzen mithilfe von Modellen Phänomene erklären [...] [...] Messdaten aus einer Darstellungsform entnehmen und in andere Darstellungsformen überführen (zum Beispiel Tabelle, Diagramm, Text, Formel) Grenzen physikalischer Modelle an Beispielen erläutern (1) Kriterien für die Unterscheidung zwischen Beobachtung und Erklärung beschreiben (Beobachtung durch Sinneseindrücke und Messungen, Erklärung durch Gesetze und Modelle) (3) [...] Teilchenmodell (2) physikalische Aspekte [...] des Hörvorgangs beschreiben (Sender, Empfänger) (4) die Quotientenbildung aus Strecke und Zeitspanne bei der Berechnung der Geschwindigkeit erläutern und anwenden [...] L PG Wahrnehmung und Empfindung F NWT Informationsaufnahme durch Sinne und Sensoren (2) F BNT Denk- und Arbeitsweisen der Naturwissenschaften und der Technik F CH Stoffe und ihre Teilchen Interpretieren von Bildern, Tabellen und Grafiken 4

6 Optik ca. 20 St. Sehvorgang Lichtquellen, Lichtempfänger, Sehvorgang Sehvorgang im Sender-Empfänger- Bild (2) physikalische Aspekte des Sehvorgangs [...] beschreiben (Sen- der, Empfänger) F NWT Informationsaufnahme durch Sinne und Sensoren (2) Schülervorstellungen zum Sehvorgang beachten Lichtstrahlmodell Lichtbündel, Lichtstrahl, Randstrahlen als Konstruktionshilfe Lichtstrahl als idealisierte Vorstellung eines immer schmaleren Lichtbündels (Randstrahlen) zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung) (1) [...] Erklärung durch Gesetze und Modelle (3) die Funktion von Modellen in der Physik erläutern ([...], Lichtstrahlmodell, [...]) F BNT3.1.1 Denk- und Arbeitsweisen der Naturwissenschaften und der Technik Modellbildung in der Physik thematisieren Grafik 5

7 Mondphasen Mond als beleuchteter Körper unter verschiedenen Blickrichtungen zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung) (1) Kriterien für die Unterscheidung zwischen Beobachtung und Erklärung beschreiben (Beobachtung durch Sinneseindrücke und Messungen, Erklärung durch Gesetze und Modelle) (6) optische Phänomene im Weltall erklären (Mondphasen, [...]) Beobachtungsebene < > Modellebene hier thematisieren Licht trifft auf Gegenstände Streuung, Absorption, Reflexion, Transmission Überblick über die grundlegenden Phänomene (4) grundlegende Phänomene der Lichtausbreitung experimentell untersuchen und mithilfe des Lichtstrahlmodells beschreiben (7) Streuung und Absorption phänomenologisch beschreiben F BK Grafik 6

8 Licht und Schatten Schattenraum, Schattenbild, Kernschatten, Halbschatten, Randstrahlen Schatten als Wahrnehmungsphänomen, Alltagsbeispiele Schattenbereiche skizzieren (Randstrahlen) Hypothesen zu physikalischen Fragestellungen aufstellen zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung) mithilfe von Modellen Phänomene erklären und Hypothesen formulieren funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen verbal beschreiben (zum Beispiel je- desto - Aussagen) [...] (5) Schattenphänomene experimentell untersuchen und erklären (Schattenraum und Schattenbild, Kernschatten und Halbschatten) F BK Grafik Schülerversuche mit entsprechender Hypothesenbildung Interpretieren von von Bildern, Tabellen und Grafiken Sonnen- und Mondfinsternisse Wie kommen Finsternisse zustande? zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung) in unterschiedlichen Quellen recherchieren, Erkenntnisse sinnvoll strukturieren, sachbezogen und adressatengerecht aufbereiten sowie unter Nutzung Beobachtungsebene < > Modellebene hier thematisieren Demonstrationsmodelle bzw. Simulationen zu den Phänomenen 7

9 geeigneter Medien präsentieren (1) Kriterien für die Unterscheidung zwischen Beobachtung und Erklärung beschreiben (Beobachtung durch Sinneseindrücke und Messungen, Erklärung durch Gesetze und Modelle) (6) optische Phänomene im Weltall erklären ([...], Sonnenfinsternis, Mondfinsternis) Reflexionsgesetz Anwendungen im Alltag (z.b. toter Winkel im Straßenverkehr) Experimente zur Überprüfung von Hypothesen planen [...] Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls Messwerte erfassen Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit, [...]) (8) die Reflexion an ebenen Flächen beschreiben (Reflexionsgesetz, [...]) Schülerversuche zum Reflexionsgesetz evtl. Vertiefung: gekrümmte Spiegel, Tripelspiegel Spiegelbilder Ort und Orientierung von Spiegelbildern (ebene Spiegel) mithilfe von Modellen Phänomene erklären [...] ihr physikalisches Wissen anwenden, um Problemund Aufgabenstellungen zielgerichtet zu lösen Schülerversuche Schülervorstellungen beachten 8

10 2.3.3 Hypothesen anhand der Ergebnisse von Experimenten beurteilen (8) die Reflexion an ebenen Flächen beschreiben ([...], Spiegelbild) Brechung Experimente zur Brechung (z.b. Speerjagd bei Fischen, Münze in Tasse ) (9) die Brechung beschreiben (Strahlenverlauf, Wahrnehmungseffekte wie zum Beispiel optische Hebung) experimentelle Bestimmung des Brechungswinkels (Schülerversuche) Aufgreifen des Aspektes der Messunsicherheiten, Diagrammarbeit Lochkamera Untersuchung der Eigenschaften der Abbildung einer Lochkamera (je-desto-sätze zum Bild der Lochkamera) Erklärung anhand des Lichtstrahlmodells Anwendung der Erkenntnisse auf Auge oder Kamera Hypothesen zu physikalischen Fragestellungen aufstellen zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung) mithilfe von Modellen Phänomene erklären [...] (3) die Funktion von Modellen in der Physik erläutern (Lichtstrahlmodell, [ ]) (2) physikalische Aspekte des Sehvorgangs [...] beschreiben (Sen- der, Empfänger) Schülerversuche oder evtl. Projektarbeit Bau einer Lochkamera evtl. Vertiefung: Abbildungsgleichung F BNT3.1.1 Denk- und Arbeitsweisen der Naturwissenschaften und der Technik F NWT Informationsaufnahme durch Sinne und Sensoren (2) F BK Zentralperspektive 9

11 3.2.2 (10) die Bildentstehung bei einer Lochkamera qualitativ beschreiben Sammellinse Brennweitenbestimmung Ausgezeichnete Strahlen Phänomen der Bildumkehr mithilfe von Modellen Phänomene erklären und Hypothesen formulieren (11) die Wirkung einer optischen Linse beschreiben (Sammellinse, Brennpunkt, Wahrnehmungseffekte wie zum Beispiel Bildumkehrung) evtl. Schülerversuche (z.b. Brennweitenbestimmung) Möglichkeit zur Vertiefung: Lupe, Linsengleichung Farben additive Farbmischung zum Beispiel bei Displays von Fernseher oder Smartphone Grenzen des Lichtstrahlmodells Grenzen physikalischer Modelle an Beispielen erläutern (12) einfache Experimente zur Zerlegung von weißem Licht und zur Addition von Farben beschreiben (Prisma) evtl. Vertiefung: subtraktive Farbmischung, z.b. beim Drucker 10

12 Schall und Licht Vergleich des Hör- und Sehbereichs, Ausbreitungsmedium, Ausbreitungsgeschwindigkeit Analogien beschreiben [...] (13) Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Licht und Schall beschreiben (Sender und Empfänger, Wahrnehmungsbereich, Medium, Ausbreitungsgeschwindigkeit) Erstellen von Plakat, Mindmap, Übersicht, Gliederung, Schaubildern und Wandzeitung aus selbst-recherchierten Informationen zu einem eingegrenzten Thema Mechanik: Kinematik & Dynamik ca. Std. 26 Masse, Dichte, SI-Einheitensystem Masse, Dichte, Dichte von Wasser, Vergleich der Dichte von Planeten, Urkilogramm, SI-Einheitensystem zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit, Ausgleichsgerade, [...]) (4) die Funktion des SI-Einheitensystems an Beispielen beschreiben Wiederholung der BNT-Themen Masse und Dichte im Gegensatz zu BNT hier quantitative Dichtebestimmung und entsprechende Einheiten Schülerversuche zur Dichtebestimmung verschiedener Stoffe (z.b. Eisen und Aluminium) F BNT Materialien trennen Umwelt schützen F BNT Wasser ein lebenswichtiger Stoff 11

13 Einführung (phänomenologischer) Kraftbegrif Kräfte erkennt man an ihren Wirkungen (Hinweis: um Fehlvorstellungen zu vermeiden bzw. sie nicht zu festigen, sollten dynamische und statische Problemstellungen kontinuierlich und wechselnd behandelt werden, de facto wird eine propädeutische Form des Trägheitsprinzips vorweggenommen, vorteilhaft sind Beispiele zweidimensionaler Bewegungen um Fehlvorstellungen zu vermeiden bzw. zu korrigieren) idealisierte und reale Bewegungen unterscheiden Messgerät Federkraftmesser Kraft als gerichtete Größe mit Betrag und Angriffspunkt (dynamische und statische Beispiele im Wechsel) zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden (1) Bewegungen verbal [...] beschreiben [ ] (2) Änderungen von Bewegungszuständen (Betrag und Richtung) als Wirkung von Kräften be- schrieben (5) Verformungen als Wirkung von Kräften beschreiben ([...], Federkraftmesser) Schülerexperimente zum Hooke schen Gesetz (Gummiband und Feder) Schülervorstellungen beachten 12

14 Zusammenwirken von Kräften, Kräftegleichgewicht Kräfteaddition (eindimensional) Dynamische und statische Beispiele zum Kräftegleichgewicht zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden (7) das Zusammenwirken von Kräften an eindimensionalen Beispielen beschreiben [...] (resultierende Kraft, Kräftegleichgewicht) Ortsfaktor und Gewichtskraft Ortsfaktor an verschiedenen Orten (z.b. Pol, Äquator, Mond) mathematische Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen herstellen und überprüfen aus proportionalen Zusammen- hängen Gleichungen entwickeln funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen verbal beschreiben (zum Beispiel je- desto - Aussagen) [...] [...] Messdaten aus einer Darstellungsform entnehmen und in andere Darstellungsformen überführen [...] Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit, Ausgleichsgerade, [...]) (6) Zusammenhang und Unter- schied von Masse und Gewichtskraft erläutern (Ortsfaktor, ) Schülerexperimente zu FG=mg 13

15 Bewegungen klassifizieren, Vertiefung Geschwindigkeit, Bewegungsdiagramme Zunächst Bewegungen ohne Krafteinwirkung untersuchen (gleichförmige Bewegungen) den Effekt einer Krafteinwirkung qualitativ beschreiben (gekrümmte Kurven statt Geraden im s-t- Diagramm beschleunigte Bewegungen) in gleichen Zeitspannen gleiche Strecken führt zur Definition Unterscheidung zwischen realen und idealisierten Bewegungen (Reibungseinfluss) mathematische Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen herstellen und überprüfen aus proportionalen Zusammenhängen Gleichungen entwickeln zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden [...] Messdaten aus einer Darstellungsform entnehmen und in andere Darstellungsformen überführen [...] Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit, Ausgleichsgerade, [...]) (1) Bewegungen verbal und mithilfe von Diagrammen beschreiben und klassifizieren (Zeitpunkt, Ort, Richtung, Form der Bahn, Geschwindigkeit, gleichförmige und beschleunigte Bewegungen) (2) Bewegungsdiagramme erstellen und interpretieren (s-t-diagramm, Richtung der Bewegung) (3) aus ihren Kenntnissen der Mechanik Regeln für sicheres Verhalten im Strahlenverkehr ableiten (zum Beispiel Reaktionszeit) (4) die Quotientenbildung aus Strecke und Zeitspanne bei der Berechnung der Geschwindigkeit erläutern und anwenden ( ) evtl. Bewegungsdiagramme erlaufen Messdaten, Tabelle, Diagramm Sicherheit und Unfallschutz Bewegung und Fortbewegung F M Leitidee Zahl - Variable - Operation Interpretieren von Bildern, Tabellen und Grafiken 14

16 Newton sche Prinzipien und deren Anwendungen Trägheitsprinzip (dynamische und statische Beispiele und Anwendungen) Verbale Formulierung von F=m*a (neben je-desto-aussagen steht die Betonung des Ursache-Wirkungs- Zusammenhangs im Fokus) Wechselwirkungsprinzip: Kräfte treten paarweise auf (Hinweis: Lernschwierigkeiten sorgfältig beachten, insb. Verwechslung mit Kräftegleichgewicht thematisieren) Dynamische und statische Beispiele und Anwendungen behandeln (z.b. Sicherheitsgurte im Auto und Flugzeug, Festhalten in Bus und Bahn) zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen verbal beschreiben (je-desto-aussagen) und physikalische Formeln erläutern (Ursache-Wirkungs- Aussagen) (1) das Trägheitsprinzip beschreiben (2) Änderungen von Bewegungszuständen (Betrag und Richtung) als Wirkung von Kräften be- schrieben (3) das Wechselwirkungsprinzip beschreiben (4) Newtons Prinzipien der Mechanik zur verbalen Beschreibung und Erklärung einfacher Situationen aus Experimenten und aus dem Alltag anwenden (8) aus ihren Kenntnissen der Mechanik Regeln für sicheres Verhalten im Straßenverkehr ableiten (zum Beispiel Sicherheitsgurte) Schülervorstellungen beachten L PG Sicherheit und Unfallschutz 15

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