Physik am Evangelischen Gymnasium Siegen

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1 Physik am Evangelischen Gymnasium Siegen An unserer Schule beginnt der Unterricht in Klasse 6, setzt dann fort in den Klassen 8 und 9. In diesen drei Schuljahren wird nach der Stundentafel des Gymnasiums insgesamt ein Volumen von rechnerisch 6 mal 45 Minuten unterrichtet. Dies setzen wir am Evau in einem geeigneten 60-min-Rhythmus um. Als eingeführtes Schulbuch verwenden wir durchgängig Fokus Physik vom Cornelsen-Verlag. Physik in Klasse 6 Die erste Begegnung in der 6. Klasse zeigt den Schülerinnen und Schülern, dass die Natur nach der biologischen Betrachtung unter einem weiteren speziellen Aspekt gesehen werden kann. Die neue physikalische Betrachtungsweise orientiert sich an der Erfahrungswelt der Kinder und ermöglicht eine erste Untersuchung von Elektrizität, von Temperatur und der damit verbundenen sowie von Schall- und Lichtphänomenen. Neben dem ersten Erwerb fachlicher Grundkenntnisse streben wir den Erwerb von Kompetenzen an, die sich auf Erkenntnisgewinnung (z.b. recherchieren, beobachten und beschreiben von Phänomenen), Kommunikation (z.b. sich in Fachsprache austauschen, Daten veranschaulichen) und Bewertung (z.b. Chancen und Risiken moderner Technologien beurteilen) beziehen. Der Unterricht in der 6. Klasse zeichnet sich insbesondere durch den Verzicht auf exaktere mathematische Beschreibungen aus, weil den Kindern auf dieser Stufe die Fähigkeiten dazu noch fehlen. Wir schauen also vieles rein phänomenologisch an. Um diese Ausrichtung auch im Rahmen eines außerschulischen Lernortes zu verstärken, ist die Einbindung eines Besuchs in der Phänomenta Lüdenscheid in das Curriculum in Planung. Die folgende Tabelle stellt einen Überblick über die Inhaltsfelder und zugehörigen Kompetenzen gemäß dem Kernlehrplan Physik NRW dar. Die Themenfelder werden von den unterrichtenden Kollegen in selbst gewählter Reihenfolge unterrichtet. Inhaltsfelder Elektrizität (obligatorisch) Sicherer Umgang mit Elektrizität, Stromkreisen, Leiter und Isolatoren, UND-, ODER- und Wechselschaltung, Dauermagnete und Elektromagnete, Magnetfelder, Nennspannungen von elektrischen Quellen und Verbrauchern, Wärmewirkung des elektrischen Stroms, Sicherung Fachliche Kontexte (in Anbindung an das Schulbuch Fokus Physik 5/6) Elektrizität im Alltag Einfache elektrische Stromkreise Elektrische Geräte im Alltag Keine Zauberei der Magnetismus Basiskonzept System Konzeptbezogene Kompetenzen SuS können an Bsp. erläutern, dass das Funktionieren von Elektrogeräten einen geschlossenen Stromkreis voraussetzt. SuS können einfache elektrische Schaltungen planen und bauen.

2 Einführung der über wandler und transportketten Von der bestimmt unseren Alltag verschwindet nie wird entwertet SuS können an Bsp. aus ihrem Alltag verschiedene Wirkungen des elektrischen Stroms aufzeigen und unterscheiden. SuS können geeignete Schutzmaßnahmen für den sicheren Umgang mit elektrischem Strom beschreiben. SuS können beim Magnetismus erläutern, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben können. SuS können an Vorgängen aus ihrem Erfahrungsbereich Speicherung, Transport und Umwandlung von aufzeigen. SuS können in Transportketten halbquantitativ bilanzieren und dabei die Idee der erhaltung zugrunde legen. Temperatur und (obligatorisch) Thermometer, Temperaturmessung, Volumen- und Längenänderung bei Erwärmung und Abkühlung, Aggregatzustände (Teilchenmodell) übergang zwischen Körpern verschiedener Temperatur Sonne-Temperatur-Jahreszeiten Was sich mit der Temperatur alles ändert Leben bei verschiedenen Temperaturen Die Sonne unsere wichtigste quelle Struktur Materie der SuS können an Bsp. beschreiben, dass sich bei Stoffen die Aggregatzustände durch Aufnahme bzw. Abgabe von thermischer (Wärme) verändern. SuS können Aggregatzustände und Zustandsübergänge auf der Ebene einer einfachen Teilchenvorstellung beschreiben. SuS können an Bsp. zeigen, dass, die als Wärme in die Umgebung abgegeben wird, in der Regel nicht weiter genutzt werden kann. SuS können an Bsp. energetische Veränderungen an Körpern und die mit ihnen verbundenen übertragungsmechanismen einander zuordnen. Sonnenstand System SuS können den Sonnenstand als eine Bestimmungsgröße für die Temperaturen auf der Erdoberfläche erkennen.

3 Das Licht (obligatorisch) Licht und Sehen, Lichtquellen und Lichtempfänger, geradlinige Ausbreitung des Lichts, Schatten, Mondphasen, Reflexion, Spiegel Der Schall (fakultativ) Schallquellen und Schallempfänger, Reflexion, Spiegel Schallausbreitung, Tonhöhe und Lautstärke Sehen Zum Sehen brauchen wir Licht Schattenbilder Lichtbilder Licht und Schatten im Weltraum Hören Sprechen und Hören Schall unterwegs Der Ton macht die Musik System SuS können Bildentstehung und Schattenbildung sowie Reflexion mit der geradlinigen Ausbreitung des Lichts erklären. SuS können Grundgrößen der Akkustik nennen. SuS können Auswirkungen von Schall auf Menschen im Alltag erläutern. SuS können Schwingungen als Ursache von Schall und Hören als Aufnahme von Schwingungen durch das Ohr identifizieren. SuS können geeignete Schutzmaßnahmen gegen die Gefährdungen durch Schall und Strahlung nennen. Physik in Klasse 8 und 9 Im 8. und 9. Schuljahr erfolgt nun eine vertiefende und weiter führende Untersuchung dieser Felder. Einen wichtigen Schwerpunkt in Jahrgangsstufe 9 stellt das Themenfeld versorgung von morgen dar, ergänzend kommt am Ende der Stufe 9 die Untersuchung der Radioaktivität hinzu. Auch in diesen beiden Stufen tritt neben dem Erwerb fachlicher Kenntnisse die Erlangung weiter Kompetenzen aus den Bereichen Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung hinzu. Wir nutzen jetzt die Fähigkeit der Schüler aus, sicherer mit mathematischen Sachverhalten umgehen zu können, um einzelne Erkenntnisse über das Geschehen in der Natur in erste elementare Formeln umzuwandeln. Je nach Neigung der einzelnen Lerngruppen und nach Einschätzung des Lehrers, gibt es Aspekte, die durchaus in unterschiedlicher Vertiefung behandelt werden. Es ist aber sichergestellt, dass alle Kinder über das gleiche Grundwissen und über die gleichen Kompetenzen am Ende der Stufe 9 verfügen, sodass so problemlos wie möglich der Übergang in die Oberstufe erfolgen kann.

4 Inhaltsfelder Fachliche Kontexte (in Anbindung an die Schulbücher Fokus Physik 7/8 und 9) Basiskonzept Konzeptbezogene Kompetenzen Elektrizität (obligatorisch) Einführung von Stromstärke und Ladung, Eigenschaften von Ladung, elektrische Quelle und elektrischer Verbraucher Elektrizität verstehen und anwenden Elektrische kommt ins Haus Sichere versorgung im Haus Struktur der Materie (Stufe I) SuS können die elektrischen Eigenschaften von Stoffen (Ladung und Leitfähigkeit) mit Hilfe eines einfachen Kern- Hülle-Modells erklären. SuS können verschiedene Stoffe bzgl. Ihrer thermischen, mechanischen oder elektrischen Stoffeigenschaften vergleichen. Vom Funken zum Laserdrucker Elektrische Spannung, strom du elektrischer Strom ströme im Alltag elektrischer Widerstand System (Stufe I) SuS können die Spannung als Indikator für durch Ladungstrennung gespeicherte beschreiben. SuS können den quantitativen Zusammenhang von Spannung, Ladung und gespeicherter bzw. umgesetzter zur Beschreibung energetischer Vorgänge in Stromkreisen nutzen. Unterscheidung und Messung von Spannungen und Stromstärken bei Reihen- und Parallelschaltungen Elektrischer Widerstand, Ohmsches Gesetz System (Stufe I) SuS können die Beziehung von Spannung, Stromstärke und Widerstand in elektrischen Schaltungen beschreiben und anwenden. SuS können umgesetzte und Leistung in elektrischen Stromkreisen aus Spannung und Stromstärke bestimmen. (Stufe I) SuS können die Stärke des elektrischen Stroms zu seinen Wirkungen in Beziehung setzen und die Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte darauf zurückführen.

5 Optische Instrumente, Farbzerlegung des Lichts (obligatorisch) Aufbau und Bildentstehung beim Auge Funktion der Augenlinse Lupe als Sehhilfe, Fernrohr Brechung, Reflexion, Totalreflexion und Lichtleiter Zusammensetzung des weißen Lichts Sehen und Wahrnehmen Wie Bilder in Kamera und Auge entstehen optische Abbildungen Bilder durch Spiegelung, Brechung und Reflexion Kleines groß sehen Fernes nah sehen Die Welt in Farben (fakultativ) System (Stufe I) (Stufe I) SuS können technische Geräte hinsichtlich ihres Nutzens für Mensch und Gesellschaft und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt beurteilen. SuS können die Funktion von Linsen für die Bilderzeugung und den Aufbau einfacher optischer Systeme beschreiben. SuS können Absorption und Brechung von Licht beschreiben. SuS können Infrarot-, Licht- und Ultraviolettstrahlung unterscheiden und mit Beispielen ihre Wirkung beschreiben. Kraft, Druck, mechanische und innere (obligatorisch, letzter Themenbereich nur kurz) Geschwindigkeit, Kraft als vektorielle Größe Mechanik Geschwindigkeit, Kräfte und mehr Mit dem Navigationssystem unterwegs en und Kräfte Kleine Kräfte lange Wege SuS können Bewegungsänderungen oder Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen. SuS können Kraft und Geschwindigkeit als vektorielle Größen beschreiben.

6 Zusammenwirken von Kräften, Gewichtskraft und Masse, Hebel und Flaschenzug mechanische Arbeit und, erhaltung (Stufe I) SuS können die Wirkungsweisen und die Gesetzmäßigkeiten von Kraftwandlern an Beispielen beschreiben. SuS können die Beziehung und den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft beschreiben. SuS können an Beispielen fluss und entwertung quantitativ darstellen. SuS können den quantitativen Zusammenhang von umgesetzter menge (bei umsetzung durch Kraftwirkung: Arbeit), Leistung und Zeitdauer des Prozesses kennen und in Bsp. aus Natur und Technik nutzen. SuS können in relevanten Anwendungszusammenhängen komplexere Vorgänge energetisch beschreiben und dabei Speicherungs-, Transport-, Umwandlungsprozesse erkennen und darstellen. SuS können die erhaltung als ein Grundprinzip des konzepts erläutern und sie zur quantitativen energetischen Beschreibung von Prozessen nutzen. An dieser Stelle erfolgt im Normalfall der Übergang in Klasse 9. Druck, Auftrieb in Flüssigkeiten Tauchen in Natur und Technik (kurz) Schweben, Steigen, Sinken Erfahrungen mit dem Druck Kräfte beim Tauchen und Schwimmen SuS können Druck als physikalische Größe quantitativ beschreiben und in Beispielen anwenden. SuS können Schweredruck und Auftrieb formal beschreiben und in Beispielen anwenden.

7 , Leistung, Wirkungsgrad Elektromotor und Generator, Wirkungsgrad Strom für Zuhause Wie elektrische erzeugt und transportiert wird SuS können den Aufbau eines Elektromotors beschreiben und seine Funktion mit Hilfe der magnetischen Wirkung des elektrischen Stromes erklären. SuS können den Aufbau von Generator und Transformator beschreiben und ihre Funktionsweisen mit der elektromagnetischen Induktion erklären. und Leistung in Mechanik, Elektrik und Wärmelehre umwandlungsprozesse Erhaltung und Umwandlung von versorgung von morgen Exemplarisch zum Beispiel anhand folgender Kontexte: von der Sonne Windenergie Das sparhaus Mobilität und Umwelt SuS können die Verknüpfung von erhaltung und entwertung in Prozessen aus Natur und Technik (Fahrzeuge, Wärmekraftmaschinen, Kraftwerke) erkennen und beschreiben. SuS können Temperaturdifferenzen, Höhenunterschiede, Druckdifferenzen und Spannungen als Voraussetzungen für und als Folge von übertragung an Bsp. aufzeigen. SuS können Lage-, kinetische und durch den elektrischen Strom transportierte sowie thermisch übertragene (Wärmemenge) unterscheiden, formal beschreiben und für Berechnungen nutzen. System SuS können den Aufbau von Systemen beschreiben und die Funktionsweise ihrer Komponenten erklären (Kraftwerke, medizinische Geräte, versorgung). SuS können flüsse in den oben genannten offenen Systemen beschreiben. Aufbau und Funktionsweise eines Kraftwerkes regenerative anlagen Elektromotor und Generator, Wirkungsgrad SuS können beschreiben, dass die, die wir nutzen, aus erschöpfbaren oder regenerativen Quellen gewonnen werden kann. SuS können die Notwendigkeit zum sparen begründen sowie Möglichkeiten dazu in ihrem

8 persönlichen Umfeld erläutern. SuS können verschiedene Möglichkeiten der gewinnung, aufbereitung und nutzung unter physikalisch-technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten vergleichen und bewerten sowie deren gesellschaftliche Relevanz und Akzeptanz diskutieren. System SuS können technische Geräte und Anlagen unter Berücksichtigung von Nutzen, Gefahren und Belastung der Umwelt vergleichen, bewerten und Alternativen erläutern. SuS können die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine erklären. Radioaktivität und Kernenergie Aufbau der Atome ionisierende Strahlung (Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertszeit) Strahlennutzen, Strahlenschäden und Strahlenschutz Radioaktivität und Kernenergie Unsichtbares wird sichtbar gemacht Aufbau des Atoms Zerfall von Atomkernen Radioaktivität Kernspaltung und Kernfusion Strahlendiagnostik und Strahlentherapie Struktur der Materie Struktur der Materie SuS können Eigenschaften von Materie mit einem angemessenen Atommodell beschreiben. SuS können die Entstehung von ionisierender Teilchenstrahlung beschreiben. SuS können Eigenschaften und Wirkungen verschiedener Arten radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung nennen. SuS können Nutzen und Risiken radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung bewerten. SuS können experimentelle Nachweismöglichkeiten für radioaktive Strahlung beschreiben. SuS können die zwischen Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung, und Materie sowie die daraus resultierenden Veränderungen der Materie

9 Kernspaltung Nutzen und Risiken der Kernenergie Struktur der Materie beschreiben und damit mögliche medizinische Anwendungen und Schutzmaßnahmen erklären. SuS können Prinzipien von Kernspaltung und Kernfusion auf atomarer Ebene beschreiben. SuS können Zerfallsreihen mithilfe der Nuklidkarte identifizieren. Der Physikunterricht sowohl in der Klasse 6 als auch in den Klassen 8 und 9 erfolgt dabei stets so, dass Kontexte den Rahmen bilden, innerhalb dessen die Kenntnisse sinnstiftend erworben werden. Diese Kontexte können sich von Klasse zu Klasse unterscheiden und werden vom Lehrer ausgewählt. Leistungsbewertung im Physikunterricht Der Beurteilungsbereich Mitarbeit im Unterricht kann im Fach Physik unterschiedliche Formen umfassen. Dazu gehören neben der mündlichen Mitarbeit auch schriftliche Mitarbeitsformen, wie zum Beispiel schriftliche Übungen, Protokolle, Referate und die Heftführung. Auch kleinere Hausaufgaben stellen ein wichtiges Instrument zur Sicherung der Lernerfolgs dar und sind eine Form der schriftlichen Mitarbeit. Ein weiteres Bewertungsfeld ist die Mitarbeit an Experimenten im Unterricht. In Rahmen dieser Bereiche legt jeder Fachkollege entsprechend seiner Unterrichtsgestaltung selbständig Schwerpunkte und Gewichtungen fest. Da die Bewertung ihrer Leistungen gemäß dem Kernlehrplan Physik (S. 38/39) für die Schülerinnen und Schüler transparent sein muss, werden die Bewertungskriterien von den Fachlehrern zu Beginn des Schuljahres offen gelegt.