Ohne Energie läuft nix! Schulinterner Lehrplan Physik J 9

Transkript

1 / Zeit Kompetenzen Vorhabenbezogene Hinweise und Absprachen Mit welcher Energieform in die Zukunft? Aufbau und Funktionsweise eines Kraftwerkes Regenerative Energieanlagen S 10 Den Aufbau von Systemen beschreiben und die Funktionsweise ihrer Komponenten (z.b. Kraftwerke [ ]) Energieflüsse in den oben offenen Systemen beschreiben Technische Geräte und Anlagen unter Berücksichtigung von Nutzen, Gefahren und Belastung der Umwelt vergleichen und bewerten und Alternativen erläutern Die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine Recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus Wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen, prüfen sie auf Relevanz und Plausibilität, ordnen sie ein und verarbeiten diese adressatenund situationsgerecht Veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer Werkzeuge Nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Chancen und Risiken bei ausgewählten Beispielen moderner Technologien und zum Bewerten und Anwenden von Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten im Alltag Beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt Unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen Sammeln des Schülervorwissens zu verschiedenen Kraftwerkstypen und Energieanlagen Vorbereitung von Schülervorträgen (2-3 Schüler) zum Aufbau und zur Funktionsweise verschiedener Kraftwerkstypen (Wind-, Wasser-, Kohle-, Kern-und Fusionskraftwerken) und regenerativer Energieanlagen (Fotovoltaik, Solaranlagen, Geothermie, Biogas, ) Vorstellung der Erkenntnisse in einer Power-Point-Präsentation Besichtigung des Kohlekraftwerkes in Lahde Erörterung von Argumenten für bzw. gegen den Einsatz diverser Kraftwerkstypen bzw. Energieanlagen und Diskussion möglicher Alternativen Stand:

2 Energieumwandlungsprozesse Wirkungsgrad Erhaltung und Umwandlung von Energie E 6 Die Verknüpfung von Energieerhaltung und Energieentwertung in Prozessen aus Natur und Technik (z.b. in Fahrzeugen, Wärmekraftmaschinen, Kraftwerken usw.) erkennen und beschreiben An Beispielen Energiefluss und Energieentwertung quantitativ darstellen Beschreiben, dass die Energie, die wir nutzen, aus erschöpfbaren oder regenerativen Quellen gewonnen werden kann Die Notwendigkeit zum Energiesparen begründen sowie Möglichkeiten dazu in ihrem persönlichen Umfeld erläutern Verschiedene Möglichkeiten der Energiegewinnung, -aufbereitung und -nutzung unter physikalisch-technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten vergleichen und bewerten sowie deren gesellschaftliche Relevanz und Akzeptanz diskutieren Stellen Zusammenhänge zwischen physikalischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her, grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab und transferieren dabei ihr erworbenes Wissen Beschreiben, veranschaulichen oder physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen, Analogien und Darstellungen Beurteilen an Beispielen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit und zur sozialen Verantwortung Benennen und beurteilen Aspekte der Auswirkungen der Anwendung physikalischer Erkenntnisse und Methoden in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen an ausgewählten Beispielen Kommunizieren ihre Standpunkte physikalisch korrekt und vertreten sie begründet sowie adressatengerecht Erläuterung der Energieumwandlungsprozesse in den vorgestellten Kraftwerkstypen bzw. Energieanlagen Gruppenarbeit zum Thema Energie sparen und Erstellung von Plakaten Diskussion der Möglichkeit eines Perpetuum mobile Stand:

3 Einführung von elektrischer Stromstärke und elektrischer Ladung Eigenschaften von elektrischer Ladung Unterscheidung und Messung von Spannungen und Stromstärken Elektromotor und Generator Strom aus Bewegung M 4 Die elektrischen Eigenschaften von Stoffen (Ladung[ ]) mit Hilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells S; WW Verschiedene Stoffe bzgl. ihrer thermischen, [ ] oder elektrischen Stoffeigenschaften vergleichen 4 Die Spannung als Indikator für durch Ladungstrennung gespeicherte Energie beschreiben Die Stärke des elektrischen Stroms zu seinen Wirkungen in Beziehung setzen und die Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte darauf zurückführen WW 6 Den Aufbau eines Elektromotors beschreiben und seine Funktion mit Hilfe der magnetischen Wirkung des elektrischen Stromes (und der Lorentzkraft) Den Aufbau eines Generators [ ] beschreiben und [seine] Funktionsweise mit der elektromagnetischen Induktion Beobachten und beschreiben physikalische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung Führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Messdaten Erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe physikalischer und anderer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind Beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise Ziel: Erklärung des Aufbaus und der Funktionsweise eines Generators bzw. Elektromotors Hinführung zur elektromagnetischen Induktion z.b. über das Demonstrationsexperiment Leiterschaukel Erarbeitung der elektromagnetischen Induktion in Schülerexperimenten zur Erzeugung einer Induktionsspannung mit ausgewählten Materialien oder alternativ an Stationen Die Erzeugung von Wechselspannung kann hier im Hinblick auf das nächste Unterrichtsvorhaben Von der Nordsee nach Bayern: Energietransport mit Hilfe einer drehbaren Leiterschleife in einem homogenen Magnetfeld eines Helmholtzspulenpaares thematisiert werden. Stand:

4 Elektrische Energie und Leistung in [ ] Elektrik [ ] E; S 4 [ ] Spannungen als Voraussetzungen für und als Folge von Energieübertragung an Beispielen aufzeigen Den quantitativen Zusammenhang von Spannung, Ladung und gespeicherter bzw. umgesetzter Energie zur Beschreibung energetischer Vorgänge in Stromkreisen nutzen Umgesetzte Energie und Leistung in elektrischen Stromkreisen aus Spannung und Stromstärke bestimmen Erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe physikalischer und anderer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind Siehe Seite 3 Stand:

5 Elektrische Quelle und elektrischer Verbraucher Elektrischer Widerstand Ohm sches Gesetz Spannung und Stromstärke bei Parallel- und Reihenschaltung mit Ersatzwiderstand Von der Nordsee nach Bayern: Energietransport S; M 10 Die Beziehung von Spannung, Stromstärke und Widerstand in elektrischen Schaltungen beschreiben und anwenden Die elektrischen Eigenschaften von Stoffen ([ ] Leitfähigkeit) mit Hilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells. Stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus Planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team Interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien auf Hinführung zum wissenschaftlichen Arbeiten: Planung und Durchführung eines physikalischen Experimentes zur Untersuchung der aufgestellten Hypothesen bezüglich des elektrischen Widerstandes. Mathematisches und graphisches Auswerten (Diagramm) der aufgenommenen Messwerte und Interpretation der gewonnenen Daten mit Hilfe dieser Auswertung Präsentation der Vorgehensweise und der gewonnenen Ergebnisse im Kurzvortrag Stand:

6 Transformator und Fernleitung WW; S; E 6 Den Aufbau eines [ ] Transformators beschreiben und [seine] Funktionsweise mit der elektromagnetischen Induktion Den Aufbau von Systemen beschreiben und die Funktionsweise ihrer Komponenten (z.b. [ ] Energieversorgung) [ ] durch den elektrischen Strom transportierte sowie thermisch übertragene Energie (Wärmemenge) unterscheiden, formal beschreiben und für Berechnungen nutzen In relevanten Anwendungszusammenhängen komplexere Vorgänge energetisch beschreiben und dabei Speicherungs-, Transport-, Umwandlungsprozesse erkennen und darstellen Binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an Analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen und systematisieren diese Vergleiche Beschreiben, veranschaulichen und physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen Dokumentieren die Ergebnisse ihrer Tätigkeit in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen auch computergestützt Schülerversuch zum Übersetzungsverhältnis beim Transformator Animation zur Fernleitung (Leifi Physik) Stand:

7 Aufbau der Atome (Absprache mit Chemie) Ionisierende Strahlung (Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertszeit) Stun -den Kernenergie und Radioaktivität M 2 Eigenschaften von Materie mit einem angemessenen Atommodell beschreiben M; WW 4 Die Entstehung von ionisierender Teilchenstrahlung beschreiben Eigenschaften und Wirkungen verschiedener Arten radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung nennen Experimentelle Nachweismöglichkeiten für radioaktive Strahlung beschreiben Zerfallsreihen mithilfe der Nuklidkarte identifizieren Nutzen physikalische Modelle und Modellvorstellungen zur Beurteilung und Bewertung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Zusammenhänge Beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen empirische Ergebnisse und Modelle kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten Recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus Beim Atomaufbau: Absprache mit der Chemie möglich (Fächerverbindung) Gegenüberstellung der Strahlungsarten und ihrer Gefahren Bei der Halbwertszeit: Absprache mit der Mathematik möglich (Fächerverbindung: Exponentielle Abnahme) Stand:

8 Strahlennutzen, Strahlenschäden und Strahlenschutz Kernspaltung Nutzen und Risiken der Kernenergie Summe WW; M Stun -den 6 Die Wechselwirkung zwischen Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung, und Materie sowie die daraus resultierenden Veränderungen der Materie beschreiben und damit mögliche medizinische Anwendungen und Schutzmaßnahmen Nutzen und Risiken radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung bewerten M; S 4 Prinzipien von Kernspaltung und Kernfusion auf atomarer Ebene beschreiben Technische Geräte und Anlagen unter Berücksichtigung von Nuten, Gefahren und Belastung der Umwelt vergleichen und bewerten und Alternativen erläutern Stellen Anwendungsbereiche und Berufsfelder dar, in denen physikalische Kenntnisse bedeutsam sind Nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Chancen und Risiken bei ausgewählten Beispielen moderner Technologien und zum Bewerten und Anwenden von Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten im Alltag Kommunizieren ihre Standpunkte physikalisch korrekt und vertreten sie begründet sowie adressatengerecht Unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen Tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus Beschreiben, veranschaulichen oder physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen, Analogien und Darstellungen 66 verbleibende zur Schwerpunktsetzung oder individuellen Förderung Recherche in Print- oder elektronischen Medien zu Strahlennutzen (z.b. Strahlentherapie in der Medizin), Strahlenschäden und Strahlenschutz (z.b. in der Strahlentherapie) Präsentation der Erkenntnisse in Form einer Ausstellung (Plakate) Museumsgang (Eventuelle Besichtigung eines Strahlentherapiezentrums) Gruppenarbeit zur Kernspaltung: Erarbeitung und Diskussion ihres Nutzens und ihrer Risiken Stand:

9 Vorwissen abfragen: - Erstellung einer gemeinsamen Mindmap aus Vorkenntnissen der Schülerinnen und Schüler (Einstiegs- und Planungsphase) Mögliche Überprüfungen des Kompetenzerwerbs: - Power-Point-Präsentation zu Kraftwerkstypen bzw. Energieanlagen - angefertigte Protokolle zu diversen Schülerexperimenten - Kurzvorträge zur Präsentation der gewonnen Erkenntnisse aus eigenen experimentellen Untersuchungen - Ausstellung der recherchierten Daten u. Fakten zum Thema Strahlennutzen, Strahlenschäden und Strahlenschutz Museumsgang - schriftliche Überprüfung Stand: