Schulinterner Lehrplan. im Fach Physik. in der Einführungsphase

Transkript

1 Schulinterner Lehrplan im Fach Physik in der Einführungsphase

2 Unterrichtsinhalte und zu erwerbende Kompetenzen Physik Stufe EF Übergeordnete Kompetenzerwartungen Umgang mit Fachwissen UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung Schülerinnen und Schüler können in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität... physikalische Phänomene und Zusammenhänge unter Verwendung von Theorien, übergeordneten Prinzipien/Gesetzen und Basiskonzepten beschreiben und erläutern. zur Lösung physikalischer Probleme zielführend Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen physikalischen Größen angemessen und begründet auswählen. physikalische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren. Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten physikalischen Wissens erschließen und aufzeigen. Abkürzungen Umgang mit Fachwissen: UF Erkenntnisgewinnung: E Kommunikation: K Bewertung: B Erkenntnisgewinnung E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung E6 Modelle E7 Arbeits- und Denkweisen Schülerinnen und Schüler können in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität... in unterschiedlichen Kontexten physikalische Probleme identifizieren, analysieren und in Form physikalischer Fragestellungen präzisieren. kriteriengeleitet beobachten und messen sowie auch komplexe Apparaturen für Beobachtungen und Messungen erläutern und sachgerecht verwenden. mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten. Experimente auch mit komplexen Versuchsplänen und Versuchs- aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien durchführen. Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern. Modelle entwickeln sowie physikalisch-technische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen erklären oder vorhersagen. naturwissenschaftliches Arbeiten reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.

3 Kommunikation Schülerinnen und Schüler können Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität... K1 Dokumentation Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten nach gegebenen Strukturen dokumentieren und stimmig rekonstruieren, auch mit Unterstützung digitaler Werkzeuge. K2 Recherche K3 Präsentation K4 Argumentation in vorgegebenen Zusammenhängen selbstständig physikalisch- technische Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen, auch einfachen historischen, Texten, bearbeiten. physikalische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen. physikalische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren. Bewertung B1 Kriterien B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Schülerinnen und Schüler können Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität... bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen Bewertungskriterien angeben. für Bewertungen in physikalisch-technischen Zusammenhängen kriteriengeleitet Argumente abwägen und einen begründen Standpunkt beziehen. in bekannten Zusammenhängen Konflikte bei Auseinandersetzungen mit physikalischtechnischen Fragestellungen darstellen sowie mögliche Konfliktlösungen aufzeigen. Unterrichtsvorhaben I:

4 Thema/Kontext: Physik in Sport und Freizeit Inhaltsfeld: IF 1 Mechanik Inhaltliche Schwerpunkt: Kräfte und Bewegungen Energie und Impuls Zeitbedarf: Unterrichtsstunden Konkrete Inhalte Strecke, Geschwindigkeit, Gesetze der gleichförmigen und gleichmäßig beschleunigten Bewegung, Freier Fall, Wurfbewegungen (schräger Wurf optional), Masse, Kraft, Newtonsche Gesetze, Lageenergie, Spannenergie, Bewegungs- Mögliche didaktische Leitfragen/Sequenzieru ng inhaltlicher Aspekte Wie kann man die Bewegung eines Sprinters, Radfahrers, beschreiben? Was ist die Ursache von Bewegungsänderungen (z.b. Bungeespringer)? Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die SuS können... UF1: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität physikalische Phänomene unter Verwendung von Theorien, übergeordneten Prinzipien/Gesetzen und Basiskonzepten beschreiben und erläutern. UF2: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität zur Lösung physikalischer Probleme zielführend Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen physikalischen Größen angemessen und begründet auswählen E1: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität in unterschiedlichen Kontexten physikalische Probleme identifizieren, analysieren und in Form physikalischer Fragestellungen präzisieren E5: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern. E6: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität Modelle entwickeln sowie physikalischtechnische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen erklären oder vorhersagen. B1: bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen Bewertungskriterien angeben. Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die SuS... erläutern die Größen Position, Strecke, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Masse, Kraft, Arbeit, Energie, Impuls und ihre Beziehungen zueinander an unterschiedlichen Beispielen (UF2, UF4), beschreiben eindimensionale Stoßvorgänge mit Wechselwirkungen und Impulsänderungen (UF1), analysieren in verschiedenen Kontexten Bewegungen qualitativ und quantitativ sowohl aus einer Wechselwirkungsperspektive als auch aus einer energetischen Sicht (E1, UF1), vereinfachen komplexe Bewegungs- und Gleichgewichtszustände durch Komponentenzerlegung bzw. Vektoraddition (E1), berechnen mithilfe des Newton schen Kraftgesetzes Empfohlene Medien/ Materialien/ Methoden Videoanalyse (z.b. Viana oder Smartphone-App), Fahrbahnversuche mit Datenlogger; Handversuche; Modellierung komplexer Bewegungsvorgänge mit calc (z.b. freier Fall mit Luftreibung) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellungen der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Die Kräftezerlegung wird unter Anwendung der trigonometrischen Beziehungen thematisiert.

5 energie, Energiebilanzierung Energie, Arbeit, Impuls, Impulserhaltung, Impulsänderung (Stoßvorgänge), Reibungskräfte Kreisbewegungen, Zentralkraft Wie verhalten sich Energie und Impuls bei Zusammenstößen (Autounfälle, Football)? Welche Kräfte wirken bei Kreisbewegungen auf der Kirmes oder beim Sport? Wirkungen einzelner oder mehrerer Kräfte auf Bewegungszustände und sagen sie unter dem Aspekt der Kausalität vorher (E6), 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 (E2, E5, B1), verwenden Erhaltungssätze (Energie- und Impulsbilanzen), um Bewegungszustände zu erklären sowie Bewegungsgrößen zu berechnen (E3, E6), entscheiden begründet, welche Größen bei der Analyse von Bewegungen zu berücksichtigen oder zu vernachlässigen sind (E1, E4), reflektieren Regeln des Experimentierens in der Planung und Auswertung von Versuchen (u.a. Zielorientierung, Sicherheit, Variablenkontrolle, Kontrolle von Störungen und Fehlerquellen) (E2, E4), erschließen und überprüfen mit Messdaten und Diagrammen funktionale Beziehungen zwischen mechanischen Größen (E5), analysieren und berechnen auftretende Kräfte bei Kreisbewegungen (E6), bestimmen mechanische Größen mit mathematischen Verfahren und mithilfe digitaler Werkzeuge (u.a. Tabellenkalkulation, GTR) (E6), 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), begründen argumentativ Sachaussagen, Behauptungen und Vermutungen zu mechanischen Vorgängen und ziehen dabei erarbeitetes Wissen sowie Messergebnisse oder andere objektive Daten heran (K4), 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),

6 Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Physik in der Musik oder Physik der Naturkatastrophen Inhaltsfeld: IF 1 Mechanik Inhaltliche Schwerpunkt: Schwingungen und Wellen Zeitbedarf: Stunden Konkrete Inhalte Schwingungsvorgänge und -größen, harmonische Schwingung, Eigenschwingung und Resonanz Entstehung und Ausbreitung von Transversal und Longitudinalwellen Beugung und Interferenz mechanischer Wellen Mögliche didaktische Leitfragen/Sequenzieru ng inhaltlicher Aspekte Wie entstehen Töne? oder Warum brach die Tacoma-Brücke zusammen? Wie breitet sich Schall aus? oder Wie breiten sich Erdbeben, Monsterwellen aus? Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die SuS können... UF1: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität physikalische Phänomene unter Verwendung von Theorien, übergeordneten Prinzipien/Gesetzen und Basiskonzepten beschreiben und erläutern. E5: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität Daten qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder mathematisch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern. E6: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität Modelle entwickeln sowie physikalischtechnische Prozesse mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen, Gedankenexperimenten und Simulationen erklären oder vorhersagen. B1: bei Bewertungen in naturwissenschaftlich-technischen Zusammenhängen Bewertungskriterien angeben. Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die SuS... beschreiben Schwingungen und Wellen als Störungen eines Gleichgewichts und identifizieren die dabei auftretenden Kräfte (UF1, UF4), erläutern das Auftreten von Resonanz mithilfe von Wechselwirkung und Energie (UF1). 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 (E2, E5, B1), entscheiden begründet, welche Größen bei der Analyse von Bewegungen zu berücksichtigen oder zu vernachlässigen sind (E1, E4), reflektieren Regeln des Experimentierens in der Planung und Auswertung von Versuchen (u.a. Zielorientierung, Sicherheit, Variablenkontrolle, Kontrolle von Störungen und Fehlerquellen) (E2, E4), erschließen und überprüfen mit Messdaten und Empfohlene Medien/ Materialien/Meth oden Aufnahme und Analyse von Tönen von Musikinstrumenten mit Audacity oder Video des Einsturzes der Tacoma-Brücke; Wellenwanne Didaktisch-methodische Anmerkungen und Darstellungen der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Als Anwendung soll der jeweils andere Kontext behandelt werden. Die Schwingungsgleichung soll mit Hilfe der sin/cos- Funktion formuliert werden.

7 Diagrammen funktionale Beziehungen zwischen mechanischen Größen (E5), bestimmen mechanische Größen mit mathematischen Verfahren und mithilfe digitaler Werkzeuge (u.a. Tabellenkalkulation, GTR) (E6), erklären qualitativ die Ausbreitung mechanischer Wellen (Transversal- oder Longitudinalwelle) mit den Eigenschaften des Ausbreitungsmediums (E6), stellen Daten in Tabellen und sinnvoll skalierten Diagrammen (u.a.t-s- und t-v-diagramme, Vektordiagramme) von Hand und mit digitalen Werkzeugenangemessen präzise dar (K1, K3), 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), Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Flug in den Weltraum Inhaltsfeld: IF 1 Mechanik Inhaltliche Schwerpunkt: Gravitation Zeitbedarf: Stunden Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die SuS können... E7: in Zusammenhängen mit eingegrenzter Komplexität naturwissenschaftliches Arbeiten reflektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen. K2: in vorgegebenen Zusammenhängen selbstständig physikalisch-technische Fragestellungen mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen, auch einfachen historischen Texten, bearbeiten K4: physikalische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten begründen bzw. kritisieren. B3: in bekannten Zusammenhängen Konflikte bei Auseinandersetzungen mit physikalisch-technischen Fragestellungen darstellen sowie mögliche Konfliktlösungen aufzeigen. Empfohlene Didaktisch-methodische

8 Konkrete Inhalte Mögliche didaktische Leitfragen/Sequenzieru ng inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die SuS... Medien/ Materialien/Meth oden Anmerkungen und Darstellungen der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Gravitationsfeld, Newtonsches Gravitationsgesetz, Energie und Arbeit im Gravitationsfeld Was hält uns auf dem Boden? Wie können wir die Erdanziehung überwinden? Was hält den Mond am Himmel? beschreiben Wechselwirkungen im Gravitationsfeld und verdeutlichen den Unterschied zwischen Feldkonzept und Kraftkonzept (UF2, E6), stellen Änderungen in den Vorstellungen zu Bewegungen und zum Sonnensystem beim Übergang vom Mittelalter zur Neuzeit dar (UF3, E7), entscheiden begründet, welche Größen bei der Analyse von Bewegungen zu berücksichtigen oder zu vernachlässigen sind (E1, E4), ermitteln mithilfe der Kepler schen Gesetze und des Gravitationsgesetzes astronomische Größen (E6), beschreiben an Beispielen Veränderungen im Weltbild und in der Arbeitsweise der Naturwissenschaften, die durch die Arbeiten von Kopernikus, Kepler, Galilei und Newton initiiert wurden (E7, B3). bewerten begründet die Darstellung bekannter mechanischer und anderer physikalischer Phänomene in verschiedenen Medien (Printmedien, Filme, Internet)bezüglich ihrer Relevanz und Richtigkeit (K2, K4), entnehmen Kernaussagen zu naturwissenschaftlichen Positionen zu Beginn der Neuzeit aus einfachen historischen Texten (K2,K4), erläutern unterschiedliche Positionen zum Sinn aktueller Forschungsprogramme (z.b. Raumfahrt, Mobilität) und beziehen Stellung dazu (B2, B3). Einsatz von Wasserraketen; Animationen zum Planetensystem Einführung des Gravitationspotentials zur Vorbereitung des Spannungsbegriffs