Jahrescurriculum für das Fach Physik am Sozialwissenschaftlichen Gymnasium - Sand in Taufers im Schuljahr 2017/2018

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1 Jahrescurriculum für das Fach Physik am Sozialwissenschaftlichen Gymnasium - Sand in Taufers im Schuljahr 2017/2018 Der Physikunterricht ermöglicht den Schülerinnen und Schülern eine aktive Auseinandersetzung mit physikalischen und technischen Phänomenen, Situationen und Problemstellungen. Dabei lernen sie die fundamentalen Konzepte der Physik kennen, das Wesentliche bei physikalischen Vorgängen herauszuarbeiten, zu modellieren und Probleme zu lösen. Durch Experimente und das Arbeiten im Labor erhalten sie einen Einblick in die Untersuchungsmethoden der Physik. Schülerinnen und Schüler setzen eigenverantwortlich informationstechnische Mittel beim Lernen, Recherchieren und Vertiefen ein, planen und dokumentieren Versuche und präsentieren Ergebnisse im fächerübergreifenden Kontext. Die Schülerinnen und Schüler lernen den kulturellen Wert dieser Wissenschaft zu begreifen und erhalten einen Einblick in den Werdegang der Physik. Sie sollen sich in aktuellen und gesellschaftsrelevanten Bereichen der Natur und Technik orientieren können, um in Zukunft kritisch und verantwortlich mit physikalischen und technischen Alltagsproblemen umzugehen und eigenverantwortlich Entscheidungen treffen zu können. Um dies zu unterstützen fördert die Lehrperson eine Zusammenarbeit sowohl mit den Lehrkräften der Fächer Mathematik, Naturwissenschaften, Geschichte und Philosophie als auch mit Universitäten, Forschungseinrichtungen, Wissenschaftsmuseen und der Arbeitswelt. Kompetenzen am Ende der 5. Klasse Die Schülerin, der Schüler kann physikalische Vorgänge beobachten und erkennen einfache physikalische Probleme mit mathematischen Mitteln lösen verschiedene experimentelle Methoden anwenden, wobei das Experiment als gezielte Befragung der Natur verstanden wird Daten von Messungen kritisch analysieren und ihre Verlässlichkeit einschätzen Modelle entwickeln und die Grenzen der Gültigkeit aufzeigen naturwissenschaftliche Entwicklungen verstehen und ihre Auswirkungen auf die Gesellschaft beurteilen 1

2 Jahresplanung für die 3. Klassen Fertigkeiten Kenntnisse Angestrebte Inhalte Grundlagen der Physik physikalische Problemstellungen erkennen, vereinfachen und modellieren und dabei die physikalische Sprache verwenden Mechanik Inertialsysteme und beschleunigte Systeme beschreiben und vergleichen Bewegungen unter Kräften beschreiben physikalische Phänomene mit Hilfe der Erhaltungssätze beschreiben skalare und vektorielle Größen in der Physik, Fachbegriffe Bewegungsgesetze, Relativitätsprinzip, Dynamik Newtonsche Gesetze Energieerhaltungssatz, Impulserhaltung Begriffe in der Physik Größen in der Physik Einteilung und Beschreibung von Bewegungen Bezugssysteme und Inertialsysteme Modelle für Körper Einteilung von Bewegungen Physikalische Größen zur Beschreibung von Bewegungen Gleichförmige geradlinige Bewegungen Gleichförmige Kreisbewegungen Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegungen (z.b. der freie Fall) Überlagerung von Bewegungen Die physikalische Größe Kraft Das Trägheitsgesetz Das newtonsche Grundgesetz Das Wechselwirkungsgesetz Verschiedene Arten von Kräften Die physikalische Größe Energie Energieformen Energieerhaltungssatz Energieträger Übertragung von Energie Formen mechanischer Energie Die physikalischen Größen Arbeit und Leistung 2

3 Gravitation Bewegungen unter dem Einfluss der Gravitation beschreiben über die geschichtliche und philosophische Entwicklung der Physik reflektieren Keplersche Planetengesetze, Newtons Gravitationsgesetz Weltbilder Die physikalische Größe Impuls Impulserhaltungssatz Die Keplerschen Gesetze Newtons Mondrechnung Das Gravitationsgesetz Gravitationsfelder Bewegung von Körpern in Gravitationsfeldern Astronomische Weltbilder in verschiedenen Epochen der Menschheitsgeschichte Sonnensystem Falls die angestrebten inhaltlichen Ziele vor Ende des Schuljahres erreicht werden, werden die entsprechenden Inhalte des Bereichs Thermodynamik aus der Jahresplanung der 4. Klassen übernommen. 3

4 Jahresplanung für die 4. Klassen Fertigkeiten Kenntnisse Angestrebte Inhalte Grundlagen der Physik physikalische Problemstellungen erkennen, vereinfachen und modellieren und dabei die physikalische Sprache verwenden Mechanik Inertialsysteme und beschleunigte Systeme beschreiben und vergleichen Bewegungen unter Kräften beschreiben physikalische Phänomene mit Hilfe der Erhaltungssätze beschreiben skalare und vektorielle Größen in der Physik, Fachbegriffe Bewegungsgesetze, Relativitätsprinzip, Dynamik Newtonsche Gesetze Energieerhaltungssatz, Impulserhaltung Begriffe in der Physik Größen in der Physik Einteilung und Beschreibung von Bewegungen Bezugssysteme und Inertialsysteme Modelle für Körper Einteilung von Bewegungen Physikalische Größen zur Beschreibung von Bewegungen Gleichförmige geradlinige Bewegungen Gleichförmige Kreisbewegungen Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegungen (z.b. der freie Fall) Überlagerung von Bewegungen Die physikalische Größe Kraft Das Trägheitsgesetz Das newtonsche Grundgesetz Das Wechselwirkungsgesetz Verschiedene Arten von Kräften Die physikalische Größe Energie Energieformen Energieerhaltungssatz Energieträger Übertragung von Energie Formen mechanischer Energie Die physikalischen Größen Arbeit und Leistung 4

5 Gravitation Bewegungen unter dem Einfluss der Gravitation beschreiben über die geschichtliche und philosophische Entwicklung der Physik reflektieren Thermodynamik das thermische Ausdehnungsverhalten von Stoffen und die Übertragung von Wärmeenergie untersuchen Gasgesetze erklären und Berechnungen dazu durchführen Keplersche Planetengesetze, Newtons Gravitationsgesetz Weltbilder Temperatur und Temperaturmessung, innere Energie, thermisches Gleichgewicht, Wärme als Energieform, Wärmekapazität, Energieumwandlung bei Wärmekraftmaschinen das Ideale Gas Die physikalische Größe Impuls Impulserhaltungssatz Die Keplerschen Gesetze Newtons Mondrechnung Das Gravitationsgesetz Gravitationsfelder Bewegung von Körpern in Gravitationsfeldern Astronomische Weltbilder in verschiedenen Epochen der Menschheitsgeschichte Sonnensystem Die Größen Temperatur, innere Energie und Wärme Wärmeübertragung, Die Grundgleichung der Wärmelehre, Wärmeaustausch und richmannsche Mischungsregel, Volumen und Längenänderungen von Körpern Innere Energie, mechanische Arbeit und Wärme, Das Perpetum mobile 1. Art, Wärmekraftmaschinen Reale Gase und das Modell ideales Gas, Allgemeine Zustandsgleichung für das ideale Gas Die Inhalte aus dem Bereich Mechanik werden voraussichtlich stark gekürzt, da Teile davon schon im Schuljahr 2016/17 behandelt wurden. Dennoch werden sie hier vollständig angeführt, da die Variation der Inhalte im Verlauf des Schuljahres stattfinden wird. 5

6 Jahresplanung für die 5. Klassen Fertigkeiten Kenntnisse Angestrebte Inhalte Elektromagnetismus die Grundlagen der Elektrizität und des Magnetismus überblicken den Feldbegriff richtig deuten Induktionsversuche und elektromagnetische Erscheinungen beschreiben Physik des 20. Jahrhunderts Grenzen bestimmter Atommodelle erklären und neue Konzepte verstehen Auswirkungen der Quantentheorie auf die Konzepte von Raum und Zeit nachvollziehen einfache Stromkreise, Ohmsches Gesetz, Magnete das elektrische und magnetische Feld, Nah- und Fernwirkung magnetische Induktion, elektromagnetische Wellen, Spektrum geschichtliche Entwicklung und Grundlagen der Quantentheorie geschichtliche Entwicklung der Relativitätstheorie, Masse und Energie Der Gleichstromkreis, Elektrische Stromstärke, Spannung und Widerstand; elektrische Energie und Leistung Elektronen, Protonen, Ladungstrennung, Die Größe elektrische Ladung, elektrischer Strom als bewegte Ladung, Eigenschaften geladener Körper Magneten Beschreibung elektrischer Felder durch Feldlinienbilder, Abschirmung elektrischer Felder Magnetisches Feld, Feldlinienbilder, das Magnetfeld der Erde Induktion in einem Leiter Elektromagentische Schwingung und Wellen Das Spektrum elektromagnetischer Wellen Teilchencharakter von Photonen, Der äußere lichtelektrische Effekt, Quantenobjekte, Der Zufall bei Quantenexperimenten, Interferenzfähigkeit von Quantenobjekten, ein anschauliches Modell für Quantenobjekte, Verhalten von Photonen bei der Messung am Doppelspalt und der Polarisierung, Das Komplementärprinzip, Die Unbestimmtheitsrelation von Heisenberg, Der Atomkern und seine Bestandteile, Entwicklung der Vorstellung vom Atom Grundaussagen der speziellen Relativitätstheorie (Die zwei Postulate von Einstein), Addition von Geschwindigkeit, Relativität der Gleichzeitigkeit, Die Zeitdilatation, Die Längenkontraktion, Relativität der Masse, Äquivalenz von Masse und Energie, Allgemeines Relativitätsprinzip 6

7 In den fünften Klassen werden in großen Teilen des ersten Semesters noch grundlegende Inhalte aus den Fertigkeiten und Kenntnissen der dritten und vierten Klassen behandelt. Daher werden einige Inhalte, welche für die fünften Klassen vorgesehen sind, in gekürzter Form besprochen oder komplett gestrichen. Jedoch immer mit dem Ziel die angestrebten Kompetenzen zu erreichen. Die Anpassungen werden im Maturaprogramm der jeweiligen Klassen entsprechend vermerkt. Anmerkungen zum verwendeten Schulbuch In Einvernehmen mit den Klassen wurde zu Schulbeginn eine Änderung bezüglich des Schulbuches beschlossen. In allen Klassen wird das Lehrbuch Physik - Gymnasiale Oberstufe des Duden Schulbuchverlages verwendet. Dieses wird ab dem kommenden Schuljahr als einheitliches Schulbuch für alle drei Klassenstufen vorgeschlagen und würde sogleich das Physik Gymnasium 10 (Bayern) des gleichen Verlages, welches laut aktueller Bücherliste für die dritten und vierten Klassen vorgesehen ist, ersetzen. Die Entscheidung fiel nach einem Abgleich zwischen Rahmenrichtlinien und einigen möglichen Schulbüchern. Es hat sich gezeigt, dass das vorgeschlagene Buch die meisten Übereinstimmungen aufweist und der Lehrperson genügend didaktischen und inhaltlichen Spielraum für einen zielgerichteten Unterricht bietet. Der Ankauf des Buches erfolgte für das aktuelle Schuljahr noch auf freiwilliger Basis. Bewertungsmodalitäten Die SchülerInnen werden pro Semester mindestens vier Ziffernoten (4 bis 10) erhalten, welche unterschiedlich gewichtet werden können. Die Noten und die Gewichtung sind im digitalen Register einzusehen. Eine der vier Noten wird aufgrund von Beobachtungen diverser Aspekte der Mitarbeit zustande kommen und erst kurz von der Notenkonferenz ermittelt. Auf jeden Fall wird sie vor der Notenkonferenz im Register eingetragen werden. Zwei der Noten ergeben sich aus schriftlichen Leistungsüberprüfungen (schriftliche Arbeiten), deren Bewertung über ein Punktesystem erfolgt und in Form eines Notenschlüssels für die SchülerInnen ersichtlich wird. Hierbei reicht das Notenspektrum von Vier bis Zehn. Jede/r SchülerIn wird zudem eine mündliche Leistungsüberprüfung pro Semester ablegen, da die Überprüfung aller Kompetenzen aus zeitlichen Gründen in einem Prüfungsgespräch nicht möglich ist, reicht das Notenspektrum hier von Vier bis Neun. Dennoch ist es in Kombination mit den drei anderen Noten grundsätzlich möglich die Zeugnisnote Zehn zu erhalten. Alle Leistungsüberprüfungen erfolgen im Sinne einer frühen Quantifizierung durch Kriterienkataloge und Punktesysteme. 7