Vorläufiges schulinternes Curriculum des Fachbereichs Physik Einführungsphase (EF)

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1 Schulinternes Curriculum der Fachschaft Physik Einführungsphase 1 Vorläufiges schulinternes Curriculum des Fachbereichs Physik Einführungsphase (EF) Lineare Bewegungen 1. Geradlinige Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit 2. Geradlinige Bewegung mit konstanter Beschleunigung 3. Der freie Fall als Anwendung der gleichmäßig beschleunigten Bewegung. 4. Überlagerte Bewegungen: Wurfbewegungen Thema 1: Kräfte und Bewegungen Zu 1. und zu 2. Die SuS erläutern die Größen Position, Strecke, Geschwindigkeit, Beschleunigung und ihre Beziehungen zueinander an unterschiedlichen Beispielen (UF2, UF4), planen selbstständig Experimente zur quantitativen und qualitativen Untersuchung einfacher Zusammenhänge (u.a. zur Analyse von Bewegungen), führen sie durch, werten sie aus und bewerten Ergebnisse und Arbeitsprozesse (Fahrbahnexperimente für die gleichförmige Bewegung und gleichmäßig beschleunigte Bewegung) E2, E5, B1 stellen Daten in Tabellen und sinnvoll skalierten Diagrammen (u.a. t-s- und t-v-diagramme, Vektordiagramme) von Hand und mit digitalen Werkzeugen angemessen präzise dar (K1, K3), erschließen und überprüfen mit Messdaten und Diagrammen funktionale Beziehungen zwischen mechanischen Größen (Herleitung des Zeit-Weg- Gesetzes s= 1 2 a t 2 ) (E5) unterscheiden gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Bewegungen bestimmen mechanische Größen mit mathematischen Verfahren und mithilfe digitaler Werkzeuge (u.a. GTR) (E6), Zu 1 und 2: Bewegungen im Straßenund Bahnverkehr, z.b. Anfahren und Bremsen von Fahrzeugen, Grafische Fahrpläne Zu 3.: Der Freefalltower, Klippensprung Zu 4: Wasserfontänen Mögliche Experimente: Zu 1 und 2: Fahrbahnversuche zur gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegung. Zu 3.: Messung des Zeit-Weg-

2 Schulinternes Curriculum der Fachschaft Physik Einführungsphase 2 Newtonsche Gesetze 1. Das Trägheitsprinzip und der Begriff der Masse analysieren in verschiedenen Kontexten Bewegungen qualitativ und quantitativ (E1, UF1) geben Kriterien (u.a. Objektivität, Reproduzierbarkeit, Widerspruchsfreiheit, Überprüfbarkeit) an, um die Zuverlässigkeit von Messergebnissen und physikalischen Aussagen zu beurteilen, und nutzen diese bei der Bewertung von eigenen und fremden Untersuchungen (B1). Zu 3.: Die SuS analysieren in verschiedenen Kontexten Bewegungen qualitativ und quantitativ (E1, UF1) reflektieren Regeln des Experimentierens in der Planung und Auswertung von Versuchen (u.a. Zielorientierung, Sicherheit, Variablenkontrolle, Kontrolle von Störungen, z.b. Luftwiderstand und Fehlerquellen, z.b. systematische Fehler durch Auslöseverzögerung) (E2, E4), entscheiden begründet, welche Größen bei der Analyse von Bewegungen zu berücksichtigen oder zu vernachlässigen sind (Luftreibung, Kugelmasse, E1, E4). Zu 4. Die SuS vereinfachen komplexe Bewegungs- und Gleichgewichtszustände durch Komponentenzerlegung bzw. Vektoraddition (E1). Zu 1., 2. und 3. Die SuS erläutern die Größen Beschleunigung, Masse, Kraft und ihre Beziehungen zueinander an unterschiedlichen Beispielen (UF2, UF4), Gesetzes des freien Falls mit der Fallmaschine, ggf. mit wiederholter Messung verschiedener Messpunkte und kurzer Fehlerdiskussion Zu 4.: Wasserwurfgerät Zu 1 und 2: Physik auf dem Freizeitpark

3 Schulinternes Curriculum der Fachschaft Physik Einführungsphase 3 2. Die Newton'sche Grundgleichung F =m a. 3. Das Wechselwirkungsprinzip. stellen Änderungen in den Vorstellungen zu Bewegungen beim Übergang vom Mittelalter zur Neuzeit dar (Kräfte als Ursache von Bewegungen vs. Kräfte als Ursache von Bewegungsänderung UF3, E7) beschreiben an Beispielen Veränderungen im Weltbild und in der Arbeitsweise der Naturwissenschaften, die durch die Arbeiten von Kopernikus, Kepler, Galilei und Newton initiiert wurden (Kräfte als Ursache von Bewegungen vs. Kräfte als Ursache von Bewegungsänderung, Erkenntnisgewinnung durch Messung, u.a. am Beispiel des Fallversuchs und der Frage, ob schwere Gegenstände schneller fallen als leichte UF3, E7). bewerten begründet die Darstellung bekannter mechanischer und anderer physikalischer Phänomene in verschiedenen Medien (Printmedien, Filme, Internet) bezüglich ihrer Relevanz und Richtigkeit (Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bei Fahrgeschäften K2, K4), unterscheiden gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Bewegungen und erklären zugrundeliegende Ursachen analysieren in verschiedenen Kontexten Bewegungen qualitativ und quantitativ aus einer Wechselwirkungsperspektive (E1, UF1), berechnen mithilfe des Newton schen Kraftgesetzes Wirkungen einzelner oder mehrerer Kräfte auf Bewegungszustände und sagen sie unter dem Aspekt der Kausalität vorher (E6), Kräftezerlegung bei Schrägseil- und Fachwerkbrücken Zu 3.: Raketenprinzip, Flugzeug Zu 2.: Fahrbahnexperimente zur Definition der Kraft, Diskussion von Fehlern und Idealisierungen

4 Schulinternes Curriculum der Fachschaft Physik Einführungsphase 4 Reibungskräfte 1. Haftreibung 2. Gleitreibung 3. Rollreibung Die Kreisbewegungen 1. Geschwindigkeiten bei der Kreisbewegung: Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit 2. Die Zentripetalkraft vereinfachen komplexe Gleichgewichtszustände durch Komponentenzerlegung bzw. Vektoraddition (E1), begründen argumentativ Sachaussagen, Behauptungen und Vermutungen zu mechanischen Vorgängen und ziehen dabei erarbeitetes Wissen sowie Messergebnisse oder andere objektive Daten heran (K4). Zu 1., 2. und 3. Die SuS stellen Änderungen in den Vorstellungen zu Bewegungen beim Übergang vom Mittelalter zur Neuzeit dar (Kräfte zur Aufrechterhaltung von Bewegungen vs. Reibungskräfte als Hinderung von Bewegungen UF3, E7) berechnen mithilfe des Newton schen Kraftgesetzes Wirkungen einzelner oder mehrerer Kräfte auf Bewegungszustände und sagen sie unter dem Aspekt der Kausalität vorher (E6), vereinfachen komplexe Gleichgewichtszustände durch Komponentenzerlegung bzw. Vektoraddition (ggf. Kräfte an der schiefen Ebene, E1). Zu 1.: Die SuS erläutern die Größen Position, Strecke, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Masse, Kraft, und ihre Beziehungen zueinander an unterschiedlichen Beispielen (UF2, UF4). Zu 2.: Die SuS analysieren und berechnen auftretende Kräfte bei Kreisbewegungen (E6), bestimmen mechanische Größen mit mathematischen Verfahren und mithilfe digitaler Werkzeuge (u.a. Anfahren und Bremsen im Straßenverkehr, Lagerung von Achsen Messung der Haftreibungskraft mit Hilfe der schiefen Ebene. Kurvenfahren im Straßenund Bahnverkehr, Spurüberhöhung, Physik auf dem Freizeitpark

5 Schulinternes Curriculum der Fachschaft Physik Einführungsphase 5 Energie und Arbeit 1. Der Begriff der Arbeit: a) Beschleunigungs- und Hubarbeit b) Reibungsarbeit c) Spannarbeit 2. Der Begriff der Energie a) Bewegungs- und Lageenergie b) Elastische Energie 3. Energiebilanzen und der Energieerhaltungssatz Impuls und Stoß 1. Der Impuls als Erhaltungsgröße 2. Anwendung bei Stoßvorgängen Tabellenkalkulation, GTR) (E6), berechnen mithilfe des Newton schen Kraftgesetzes Wirkungen einzelner oder mehrerer Kräfte auf Bewegungszustände und sagen sie unter dem Aspekt der Kausalität vorher (hier am Beispiel einer Kraft, die nur die Geschwindigkeitsrichtung, nicht aber den Geschwindigkeitsbetrag ändert, E6). Thema 2: Energie und Impuls Zu 1. und 2.: Die SuS analysieren in verschiedenen Kontexten Bewegungen qualitativ und quantitativ aus energetischer Sicht (E1, UF1), erläutern unterschiedliche Positionen zum Sinn aktueller Forschungsprogramme (Anlagen zur Energiespeicherung, Intelligente Stromnetze) und beziehen Stellung dazu (B2, B3). bestimmen mechanische Größen mit mathematischen Verfahren und mithilfe digitaler Werkzeuge (u.a. Tabellenkalkulation, GTR) (E6). Zu 3.: Die SuS verwenden Erhaltungssätze (Energie- und Impulsbilanzen), um Bewegungszustände zu erklären und Bewegungsgrößen zu berechnen (E3, E6), Zu 1. und 2. Die SuS erläutern die Größen Position, Strecke, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Masse, Kraft, Arbeit, Energie, Impuls und ihre Beziehungen zueinander an unterschiedlichen Experimenteller Nachweis der Formel F Z = mv 2 Zu 1. und 2.: Energiewende und Pumpspeicherkraftwerke Unfallphysik und Crashtests r

6 Schulinternes Curriculum der Fachschaft Physik Einführungsphase 6 Gravitation a) Der inelastische Stoß b) Der elastische Stoß 1. Das Newtonsche Gravitationsgesetz 2. Das Gravitationsfeld 3. Anwendung des Gravitationsgesetzes: Planetenbewegung und Keplersche Gesetze 4. Energie im Gravitationsfeld Harmonische Schwingungen 1. Begriff, Definition und beschreibende Größen: Frequenz, Schwingungsdauer, Amplitude, Elongation Beispielen (UF2, UF4), beschreiben eindimensionale Stoßvorgänge mit Wechselwirkungen und Impulsänderungen (UF1), bestimmen mechanische Größen mit mathematischen Verfahren und mithilfe digitaler Werkzeuge (u.a. Tabellenkalkulation, GTR) (E6). Thema 3: Gravitation Zu 1 und 2.: Die SuS beschreiben Wechselwirkungen im Gravitationsfeld und verdeutlichen den Unterschied zwischen Feldkonzept und Kraftkonzept (UF2, E6). Zu 3.: Die SuS stellen Änderungen in den Vorstellungen zu Bewegungen und zum Sonnensystem beim Übergang vom Mittelalter zur Neuzeit dar (UF3, E7), ermitteln mithilfe der Kepler'schen Gesetze und des Gravitationsgesetzes astronomische Größen (E6), entnehmen Kernaussagen zu naturwissenschaftlichen Positionen zu Beginn der Neuzeit aus einfachen historischen Texten (K2, K4). Thema 4: Schwingungen und Wellen Die SuS beschreiben Schwingungen und Wellen als Störungen eines Gleichgewichts und identifizieren die dabei auftretenden Kräfte (UF1, UF4), erklären qualitativ die Ausbreitung mechanischer Wellen (Transversal- oder Longitudinalwelle) mit den Fahrbahnexperimente zum elastischen und inelastischen Stoß Raumfahrt, Veränderungen im astronomischen Weltbild, Wie wiegt man Planeten? Musikinstrumente, Schallgeschwindigkeit Wellenwanne, Federpendel,

7 Schulinternes Curriculum der Fachschaft Physik Einführungsphase 7 2. Eigenschwingungen eines Federpendels 3. Erzwungene Schwingungen und Resonanz 4. Gedämpfte Schwingungen 5. Gekoppelte Schwingungen und Wellen 6. Wellenausbreitung in Ebene und Raum Schall- und Wasserwellen Eigenschaften des Ausbreitungsmediums (E6), erläutern das Auftreten von Resonanz mithilfe von Wechselwirkung und Energie (UF1). Drehpendel zur Demonstration von Resonanz

8 Schulinternes Curriculum der Fachschaft Physik Einführungsphase 8 Leistungsbewertung Note Quantität der Beteiligung Qualität der Beteiligung Engagement in Gruppen Hausaufgaben Sehr gut Beteiligt sich immer am Unterricht (mehrfach in jeder Stunde) Aussagen geben den Sachverhalt richtig wieder. Sprachlich wird der Sachverhalt präzise beschrieben. Fachausdrücke werden richtig gebraucht. Stellt gute Fragen, die zeigen, dass sich der/die Schüler/in weiterführende Gedanken macht. Zeigt sich engagiert und interessiert. Findet gute Ansätze, die die Weiterarbeit der Gruppe fördert. Zeichnet sich durch gute Teamfähigkeit aus. Ist Motor" in der jeweiligen Gruppe. Erledigt Hausaufgaben immer. Die Aufgaben werden sorgfältig bearbeitet und die Ergebnisse sind richtig. Gut Befriedigend Ausreichend Mangelhaft Ungenügend Beteiligt sich häufig am Unterricht (Meldungen in jeder Stunde). Beteiligt sich regelmäßig (nicht in jeder Stunde) Bemüht sich durch Fragen das eigene Verständnis zu verbessern. Beteiligt sich wenig, kann aber auf Fragen antworten Beteiligt sich nicht, kann auf Fragen nur unzureichend antworten Es fehlt jegliche Beteiligung, auf Fragen kann nicht geantwortet werden Aussagen geben den Sachverhalt häufig richtig wieder. Sprachlich wird der Sachverhalt gut beschrieben. Fachausdrücke werden häufig und dann richtig benutzt. Zeigt Interesse durch Fragen. Aussagen sind oft richtig, könnten aber genauer oder verständlicher formuliert werden. Kann Fragen das eigene Verständnis betreffend gut formulieren. Aussagen enthalten viele Fehler, enthalten aber viele Ideen, auf die aufgebaut werden kann oder mit denen sich eine Diskussion einleiten lässt. Es fällt schwer Fragen zum eigenen Verständnis zu formulieren, der Schüler bemüht sich aber darum. Antworten sind in der Regel falsch. Kann Fragen ausschließlich in der Form: Ich habe nichts verstanden, bitte alles noch einmal von vorne!" formulieren. Es fehlt jegliches Verständnis. Antworten zeigen erhebliche Lücken. Zeigt sich engagiert und interessiert. Erarbeitet zusammen mit der Gruppe Lösungsansätze. Arbeitet gut mit der Gruppe zusammen. Zeigt Interesse. Beteiligt sich an der Entwicklung einer Lösungsstrategie. Bemüht sich stets darum, sich sinnvoll einzubringen. Auch wenn keine Lösungsansätze beigesteuert werden können, bemüht sich Schüler/in um eigene Beiträge zum Gruppenergebnis. Neigt dazu, sich zurückzulehnen anstatt sich einzubringen. Sinnvolle Beiträge sind selten. Bremst die Gruppe aus, anstatt sie voranzubringen. Fehlendes Verständnis und fehlendes Engagement. Mangelhafte Teamfähigkeit. Stellt Störfaktor in der Gruppe dar. Beiträge haben nichts mit Unterricht zu tun. Erledigt Hausaufgaben immer. Die Aufgaben werden sorgfältig bearbeitet. Hausaufgaben werden in weiten Teilen erledigt. Schüler/in zeigt durch Fragen, dass er/sie sich mit den restlichen Aufgaben ausführlich auseinandergesetzt hat. Hausaufgaben werden in weiten Teilen erledigt. Schüler/in zeigt durch Fragen, dass er/sie sich mit den restlichen Aufgaben ausführlich auseinandergesetzt hat.bemüht sich die Hausaufgaben zu erledigen. Qualität der Aufgaben deuten auf mangelhafte Rechentechnik hin. Qualität und Quantität der HA deuten auf fehlendes Interesse hin. Erledigte Aufgaben sind fehlerhaft bzw. gehen über einen Ansatz nicht hinaus. Erledigt Hausaufgaben nicht oder selten. Aufgaben zeigen mangelhaftes Verständnis, Engagement, Sorgfalt.