Fachinformation Physik Sekundarstufe I Eingeführte Bücher / Lehrmittel SI Klasse 6 Focus Physik 5/6 Klassen 8 9 Focus Physik 7-9 Jahrgangsstufe 6 KONTEXT: Elektrizität im Alltag Aspekt Schaltungen Bezug zu den Inhaltsfeldern einfache elektrische Stromkreise Schaltsymbole und Schaltpläne Fahrradstromkreis Konzeptbezogene Prozessbezogene S 6 6 E 1 E 2 E 4 K 3 Experimente in Gruppen Leitfähigkeit sicherer Umgang mit Elektrizität Wirkungen des elektrischen Stromes S 6 6 W 6 4 W 6 5 W I 3 K 3 B 4 Experimente in Gruppen Magnetismus Nord- und Südpol Magnetfeld Elektromagnetismus W 6 4 W 6 5
KONTEXT: Sonne Temperatur - Jahreszeiten Aspekt Wärme/ Energiespeicher Bezug zu den Inhaltsfeldern Konzeptbezogene Prozessbezogene Was ist Wärme? E 6 1 E 5 K 1 K 8 Heizung Wärmetransport Wärmemitführung Wärmestrahlung E 6 1 E 4 K 8 Temperatur Temperaturmessung Durchschnittstemperatur Messwerte in einem Diagramm darstellen E 6 4 E 4 B 10 Arbeiten mit Daten Lernstationen Aggregatzustände fest, flüssig, gasförmig Teilchenmodell M 6 1 M 6 2 E 2 B 9 Jahreszeiten Bahn der Sonne Temperatur im Laufe eines Jahres S 6 1 E 6 Tag und Nacht Tag, Monat, Jahr Sonnenuhr S 6 1 E 6
KONTEXT: Sehen und Hören Aspekt Sehen Bezug zu den Inhaltsfeldern Lichtquellen Lichtempfänger Lichtausbreitung Konzeptbezogene Prozessbezogene W 6 1 E 1 Bilder Spiegel Reflexionsgesetz W 6 1 W I 1 E 5 Experimente in Gruppen Licht und Schatten im Weltraum Schattenbilder Mond- und Sonnenfinsternisse S 6 1 S I 1 E 10 K 4 Sprechen und Hören wie Sprache entsteht Schall: Ausbreitung, Lautstärke Musik/Schallaufzeichnung S 6-2 E 4 E 8 KONTEXT: Von der Energie Energie Woran erkennt man Energie? Energieeigenschaften E 6 1 E 6 3 E 3
Jahrgangsstufe 8/9 KONTEXT: Elektrizität messen, verstehen, anwenden Aspekt Bezug zu den Inhaltsfeldern Konzeptbezogene Elektroinstallation und Sicherheit im Haus Spannungen/Stromstärken bei Reihen- und Parallelschaltung elektrischer Widerstand Ohmsches Gesetz S II 7 K 6 E 10 Prozessbezogene Aufbau eines Modellhauses Strom für Zuhause Energieumwandlungsprozesse S I 2 E 10 Messgeräte Spannung, Stromstärke Funktionsweise S 6 6 E 4 Autoelektrik Hybridantrieb Einführung von Stromstärke und Ladung Messung von Spannung/Stromstärke elektrische Quelle/Verbraucher Elektromotor Verbrennungsmotor Brennstoffzelle S II 5, 6 K 8 praktische Übungen W II 9 W I 3 E 6 Recherche Verkehrssysteme und Energieeinsatz Elektromotor Energie/Leistung in Mechanik/Elektrik E II 3 E 9
Blockheizkraftwerk Aufbau/Funktionsweise eines Kraftwerks regenerative Energieanlagen Generator Wirkungsgrad E II 4 E II 7 E II 8 E II 10 S II 1,2 B 10 K 4 Exkursion Energiesparhaus Erhaltung/Umwandlung von Energie Energie und Leistung in Mechanik/Elektrik/Wärmelehre regenerative Energieanlagen E II 9 S II 4, 8 M II 1 E 7 Exkursion KONTEXT: Mit optischen Instrumenten Unsichtbares sichtbar gemacht (Die ganz großen Sehhilfen) Aspekt Bezug zu den Inhaltsfeldern Konzeptbezogene Lupe Aufbau und Bildentstehung S I - 2 beim Auge Funktion der Augenlinse Lupe als Sehhilfe Prozessbezogene s. Fernrohr Fernrohr (Lupe als Sehhilfe) Fernrohr S I - 2 S II - 1 K 6 B 1 B 9 K 5 K 8 E 11 K 3 E 4 DynaGeo: Phänomenologie der Linsenabbildung Bau eines Fernrohrs Teleskope Bildentstehung Linsensysteme W I - 1 S I- 2 B 3 E 6 E 6 E 7 K 7 Besuch einer Sternwarte Internetrecherche: große Teleskope
Spektrometer Lichtbrechung W I - 1 W I - 2 s. Teleskope Endoskop Brechung, Reflexion, Totalreflexion und Lichtleiter W I - 1 S II - 1 S II - 3 E II - 1 B 3 B 4 B 5 K 4 K 8 E 1 E 2 Datentransfer via Glasfaser s.o. s.o. s.o. KONTEXT: Die Welt der Farben Aspekt Bezug zu den Inhaltsfeldern Konzeptbezogene Regenbogen Brechung, Reflexion, Totalreflexion W I - 1 W I - 2 Zusammensetzung des weißen Lichts Prozessbezogene B 7 K 4 E 1 E 2 Thermographie (Wärmeisolierung eines Hauses) Zusammensetzung des weißen Lichts Energie, Energieerhaltung E II - 4 E II - 9 E 6 E 11 B 10 Recherche: Thermohäuser' Diskussionsrunde o.ä.: Energieverschwendung
KONTEXT: Werkzeuge und Maschinen erleichtern die Arbeit Aspekt Bezug zu den Inhaltsfeldern Konzeptbezogene Physik und Sport Geschwindigkeit W II - 1 Kraft als vektorielle Größe W II - 2 Zusammenwirken von Kräften W II - 6 Gewichtskraft und Masse Prozessbezogene E 4 E 9 E 10 Experimente: Geschwindigkeit Sporthalle, Fahrrad - Einfache Maschinen Hebel und Flaschenzug Mechanische Arbeit und Energie Energieerhaltung Tauchen in Natur und Technik Druck Auftrieb in Flüssigkeiten W II - 3 S I - 2 E II - 2 E II - 5 W II - 4 W II - 5 E II - 6 K 1 K 8 E 11 B 3 B 6 K 4 E 2 E 4 Schülerexperimente: Wirkung von Hebel und Wellrad Recherche: Entwicklung von Geräten und Werkzeugen Schülerexperimente zum Auftrieb, verschiedene Materialien - -
KONTEXT: Radioaktivität und Kernenergie Aspekt Bezug zu den Inhaltsfeldern Konzeptbezogene ionisierenden Strahlungsarten Aufbau der Atome Radioaktivität Eigenschaften der Kernstrahlung Zerfallsreihen M II - 2 M II - 3 M II - 6 Prozessbezogene K 4 Kernspaltung und Kernfusion Strahlendiagnostik und Strahlentherapie Massendefekt Kernspaltung Kernkraftwerk Kernfusion Chancen und Risiken der Kernenergie Strahlenbelastung Strahlenschutz Strahlenschäden Kernstrahlung in der Medizin M II - 5 B 4 B 10 E 6 M II - 7 B 5
Prozessbezogene / Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung (Ε1) (Ε2) (Ε3) (Ε4) (Ε5) (Ε6) (Ε7) (Ε8) (Ε9) (Ε10) (Ε11) Schülerinnen und Schüler beobachten und beschreiben Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung. erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe physikalischer und anderer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind. analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen und systematisieren diese Vergleiche. führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Messdaten. dokumentieren die Ergebnisse ihrer Tätigkeit in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen auch computergestützt. 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 adressaten- und situationsgerecht. 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. interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, erklären diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien auf. stellen Zusammenhänge zwischen physikalischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her, grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab und transferieren dabei ihr erworbenes Wissen. beschreiben, veranschaulichen oder erklären physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen, Analogien und Darstellungen.
Prozessbezogene / Kompetenzbereich Kommunikation Schülerinnen und Schüler tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. (Κ1) kommunizieren ihre Standpunkte physikalisch korrekt und vertreten sie begründet sowie (Κ2) adressatengerecht. (Κ3) planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team. beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen (Κ4) dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, (Κ5) situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Medien. veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer (Κ6) Werkzeuge. beschreiben und erklären in strukturierter sprachlicher Darstellung den Bedeutungsgehalt (Κ7) von fachsprachlichen bzw. alltagssprachlichen Texten und von anderen Medien. (Κ8) beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise. Prozessbezogene / Kompetenzbereich Bewerten (Β1) (Β2) (Β3) (Β4) (Β5) (Β6) Schülerinnen und Schüler beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen empirische Ergebnisse und Modelle kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten. unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen. 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. 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.
(Β7) (Β8) (Β9) (Β10) binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an. nutzen physikalische Modelle und Modellvorstellungen zur Beurteilung und Bewertung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Zusammenhänge. beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells. beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt. Konzeptbezogene / Basiskonzept Energie (Ε6 1) (Ε6 2) (Ε6 3) (Ε6 4) (ΕΙΙ 1) (ΕΙΙ 2) (ΕΙΙ 3) (ΕΙΙ 4) (ΕΙΙ 5) (ΕΙΙ 6) (ΕΙΙ 7) (ΕΙΙ 8) Schülerinnen und Schüler sollen an Vorgängen aus ihrem Erfahrungsbereich Speicherung, Transport und Umwandlung von Energie aufzeigen. in Transportketten Energie halbquantitativ bilanzieren und dabei die Idee der Energieerhaltung zugrunde legen. an Beispielen zeigen, dass Energie, die als Wärme in die Umgebung abgegeben wird, in der Regel nicht weiter genutzt werden kann. an Beispielen energetische Veränderungen an Körpern und die mit ihnen verbundenen Energieübertragungsmechanismen einander zuordnen. in relevanten Anwendungszusammenhängen komplexere Vorgänge energetisch beschreiben und dabei Speicherungs-, Transport-, Umwandlungsprozesse erkennen und darstellen. die Energieerhaltung als ein Grundprinzip des Energiekonzepts erläutern und sie zur quantitativen energetischen Beschreibung von Prozessen nutzen. 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. den quantitativen Zusammenhang von umgesetzter Energiemenge (bei Energieumsetzung durch Kraftwirkung: Arbeit), Leistung und Zeitdauer des Prozesses kennen und in Beispielen aus Natur und Technik nutzen. Temperaturdifferenzen, Höhenunterschiede, Druckdifferenzen und Spannungen als Voraussetzungen für und als Folge von Energieübertragung an Beispielen aufzeigen. Lage-, kinetische und durch den elektrischen Strom transportierte sowie thermisch übertragene Energie (Wärmemenge) unterscheiden, formal beschreiben und für Berechnungen nutzen. beschreiben, dass die Energie, die wir nutzen, aus erschöpfbaren oder regenerativen
(ΕΙΙ 9) (ΕΙΙ 10) 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. Konzeptbezogene / Basiskonzept Struktur der Materie Schülerinnen und Schüler sollen an Beispielen beschreiben, dass sich bei Stoffen die Aggregatzustände durch Aufnahme bzw. Abgabe von thermischer Energie (Wärme) verändern. (Μ6 1) Aggregatzustände, Aggregatzustandsübergänge auf der Ebene einer einfachen Teilchenvorstellung beschreiben. (Μ6 2) die elektrischen Eigenschaften von Stoffen (Ladung und Leitfähigkeit) mit Hilfe eines (ΜΙ 1) einfachen Kern-Hülle-Modells erklären. verschiedene Stoffe bzgl. ihrer thermischen, mechanischen oder elektrischen Stoffeigenschaften vergleichen. (ΜΙΙ 1) (ΜΙΙ 2) Eigenschaften von Materie mit einem angemessenen Atommodell beschreiben. (ΜΙΙ 3) die Entstehung von ionisierender Teilchenstrahlung beschreiben. Eigenschaften und Wirkungen verschiedener Arten radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung nennen. (ΜΙΙ 4) (ΜΙΙ 5) Prinzipien von Kernspaltung und Kernfusion auf atomarer Ebene beschreiben. (ΜΙΙ 6) Zerfallsreihen mithilfe der Nuklidkarte identifizieren. (ΜΙΙ 7) Nutzen und Risiken radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung bewerten. Konzeptbezogene / Basiskonzept System (S6-1) (S6-2) (S6-3) (S6-4) Schülerinnen und Schüler sollen den Sonnenstand als für die Temperaturen auf der Erdoberfläche als eine Bestimmungsgröße erkennen. Grundgrößen der Akustik nennen. Auswirkungen von Schall auf Menschen im Alltag erläutern. an Beispielen erklären, dass das Funktionieren von Elektrogeräten einen geschlosse-
(S6-5) (SI-1) (SI-2) (SII-1) (SII-2) (SII-3) (SII-4) (SII-5) (SII-6) (SII-7) (SII-8) nen Stromkreis voraussetzt. einfache elektrische Schaltungen planen und aufbauen. technische Geräte hinsichtlich ihres Nutzens für Mensch und Gesellschaft und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt beurteilen. die Funktion von Linsen für die Bilderzeugung und den Aufbau einfacher optischer Systeme beschreiben. den Aufbau von Systemen beschreiben und die Funktionsweise ihrer Komponenten erklären (z. B. Kraftwerke, medizinische Geräte, Energieversorgung). Energieflüsse in den oben genannten 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 erklären. die Spannung als Indikator für durch Ladungstrennung gespeicherte Energie beschreiben. den quantitativen Zusammenhang von Spannung, Ladung und gespeicherter bzw. umgesetzter Energie zur Beschreibung energetischer Vorgänge in Stromkreisen nutzen. die Beziehung von Spannung, Stromstärke und Widerstand in elektrischen Schaltungen beschreiben und anwenden. umgesetzte Energie und Leistung in elektrischen Stromkreisen aus Spannung und Stromstärke bestimmen. Konzeptbezogene / Basiskonzept Wechselwirkung (W6-1) (W6-2) (W6-3) (W6-4) (W6-5) (W6-6) Schülerinnen und Schüler sollen Bildentstehung und Schattenbildung sowie Reflexion mit der geradlinigen Ausbreitung des Lichts erklären. Schwingungen als Ursache von Schall und Hören als Aufnahme von Schwingungen durch das Ohr identifizieren. geeignete Schutzmaßnahmen gegen die Gefährdungen durch Schall und Strahlung nennen. beim Magnetismus erläutern, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben können an Beispielen aus ihrem Alltag verschiedene Wirkungen des elektrischen Stromes aufzeigen und unterscheiden. geeignete Maßnahmen für den sicheren Umgang mit elektrischem Strom beschreiben.
(WI-1) (WI-2) (WI-3) (WII-1) (WII-2) (WII-3) (WII-4) (WII-5) (WII-6) (WII-7) (WII-8) (WII-9) (WII-10) Absorption und Brechung von Licht beschreiben. Infrarot-, Licht- und Ultraviolettstrahlung unterscheiden und mit Beispielen ihre Wirkung beschreiben. die Stärke des elektrischen Stroms zu seinen Wirkungen in Beziehung setzen und die Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte darauf zurückführen. Bewegungsänderungen oder Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen. Kraft und Geschwindigkeit als vektorielle Größen beschreiben. die Wirkungsweisen und die Gesetzmäßigkeiten von Kraftwandlern an Beispielen beschreiben. Druck als physikalische Größe quantitativ beschreiben und in Beispielen anwenden. Schweredruck und Auftrieb formal beschreiben und in Beispielen anwenden. die Beziehung und den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft beschreiben. experimentelle Nachweismöglichkeiten für radioaktive Strahlung beschreiben. die Wechselwirkung zwischen Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung, und Materie sowie die daraus resultierenden Veränderungen der Materie beschreiben und damit mögliche medizinische Anwendungen und Schutzmaßnahmen erklären. den Aufbau eines Elektromotors beschreiben und seine Funktion mit Hilfe der magnetischen Wirkung des elektrischen Stromes erklären. den Aufbau von Generator und Transformator beschreiben und ihre Funktionsweisen mit der elektromagnetischen Induktion erklären.