Fachschaft Schuleigenes Curriculum für die Kursstufe 1 und 2 (2-stündig) 03/08/2010
Bildungsplan für die Kursstufe 1 und 2 (2-stündig) Stufenspezifische Hinweise (Kursstufe 1 und 2) Kurzform (Kompetenzen): als Naturbetrachtung unter als theoriegeleitete Erfahrungswissenschaft Formalisierung und Mathematisierung in der Spezifische Methodenrepertoire der Anwendungsbezug und Gesellschaftliche Relevanz der als historisch-dynamischer Prozess Wahrnehmung und Messung Grundlegende physikalische Größen Strukturen und Analogien Übergeordnete Aspekte: Selbstorganisiertes Lernen und Gewinnung von Methodenkompetenz sollen verstärkt werden. Anregungen für projektorientiertes Arbeiten und selbstorganisiertem Lernen. Weitere Aspekte: Für das Praktikum sind 17 Wochenstunden vorgesehen, die je nach Klassensituation bzw Interesse verteilt werden können. Der 2-stündige kurs führt in grundlegende Fragestellungen, Sachverhalte, Strukturen sowie deren Zusammenhänge ein und vermitteln exemplarisch die Möglichkeiten und den Wert fachübergreifender Bezüge. Er zielt auf die Beherrschung wesentlicher Arbeitsmethoden ab. Darüber hinaus fördert er bei den Schülerinnen und Schülern sowohl das Interesse am Fach durch Bezüge zur Lebenswelt als auch die Selbstständigkeit durch schülerzentriertes und handlungsorientiertes Arbeiten. 03/08/2010
In der Spalte Pflichtinhalte sind die Inhalte des Kerncurriculums als auch des S c h u l c u r r i c u l u m s aufgeführt. Die speziellen Methoden der sind bei allen Inhalten zu vermitteln. Dazu gehören insbesondere: Naturbeobachtung und -beschreibung, Begriffsbildung und -definition, Modellbildung und Messen, das Vorgehen: Hypothese Experiment Bewertung Kompetenz Pflichtinhalte Halbjahr Bemerkungen 2. als theoriegeleitete Erfahrungswissenschaft 5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der Elektrische Energie Elektrische, mechanische und thermische Größen Strom-Antrieb-Konzept Erhaltungssätze Entropieerzeugung mechanische, elektrische und thermische Energiespeicher und Energietransporte Energiekosten Energiesparen Elektrisches und magnetisches Feld Elektrisches Feld Gravitationsfeld Analogiebetrachtungen zwischen elektrischem und Gravitationsfeld Visualisierung von Feldstärkeverteilungen (auch Feldlinien) Potenzial und Spannung im elektrischen Feld Kondensator, Kapazität Elektrisches und Gravitationsfeld als Energiespeicher Quantisierung der elektrischen Ladung Bewegung geladener Teilchen im elektrischen Längsfeld 1.1 1.1 Diese Inhalte können zum Einstieg in die Kursstufe als Wiederholung in Teamarbeit, teilweise im Schülerpraktikum durchgeführt werden. Im Weiteren erfolgt eine Vertiefung bzw. Vernetzung mit neuen Inhalten der Kursstufe. Der in den Vorjahren erarbeitete Feldbegriff wird vertieft. Die Arbeit mit Modellen und Analogien wird daran trainiert. Möglichkeiten für projektorientiertes Arbeiten im Praktikum: Anwendung der Gesetze der Elektrizitätslehre, z.b. Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen und el. Energiequellen im Alltag Wiederholung des Feldes als Modellvorstellung: Gravitationsfeld, elektrisches Feld, magnetisches Feld unter Analogieaspekten: Wirkung Visualisierung durch Feldlinien Ursache Die Wiederholung der Grundlagen aus der Mittelstufe kann selbstständig, z.b. in Form von Planarbeit oder Teamarbeit erfolgen. Erdmagnetfeld und weitere elektrische und magnetische Felder in Natur und Technik (z.b. Laserdrucker; Rauchfilter) Schaltung von Kondensatoren Möglichkeit zum Einsatz eines Messwerterfassungssystems (Auf- und Entladevorgänge) Kreisbahn im Magnetfeld quantitativ e/m Bestimmung Halleffekt 6 8 3/6 Stand: 03.08.10
Kompetenz Pflichtinhalte Halbjahr Bemerkungen Magnetisches Feld Magnetische Flussdichte Magnetisches Feld als Energiespeicher Visualisierung von Feldstärkeverteilungen (auch Feldlinien) Analogiebetrachtungen zwischen elektrischem, magnetischem und Gravitationsfeld Induktion, Induktionsgesetz Magnetisches Feld und magnetische Flussdichte einer langgestreckten Spule Induktivität Erzeugung sinusförmiger Wechselspannungen, Generatorprinzip 1.1 Die Theorie der elektromagnetischen Induktion vereinheitlicht verschiedene experimentelle Befunde. Der bewusste Umgang mit einer physikalischen Theorie bereitet die Unterrichtseinheit 5 vor. Technische Anwendung: Energieversorgung Möglichkeit für eine Exkursion Möglichkeit zum Einsatz eines Messwerterfassungssystems (Einschaltvorgang) 10 3. Formalisierung und Mathematisierung in der 12. Technische Entwicklungen und ihre Folgen Zünden von Leuchtstofflampen Bezug auf Alltagsgeräte: Induktionsherd Wirbelstrombremse Phänomen des Energietransports durch elektromagnetische Felder Grundlegendes Prinzip eines Transformators Informationstechnologie und elektronische Schaltungen Mobilfunk Netzteile Computertechnik 1.2 Der physikalische Theoriebegriff und die damit verbundene Mathematisierung werden als Vorbereitung für die Unterrichtseinheit 5 vertieft. 8 4/6 Stand: 03.08.10
Kompetenz Pflichtinhalte Halbjahr Bemerkungen 3. Formalisierung und Mathematisierung in der 7. Wahrnehmung und Messung Mechanische und elektromagnetische Schwingungen Beispiele für mechanische und elektromagnetische Schwingungen Frequenz Periodendauer Amplitude Analogie der Größen und Bauteile bei mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen Energiebilanzen in schwingenden Systemen Herleitung der entsprechenden Differenzialgleichungen und Lösungen harmonischer Schwingungen Dämpfung: Energie- und Entropiebilanz 1.2 Schwingungen werden als aus dem Alltag bekanntes, grundlegendes physikalisches Phänomen eingeführt. Erarbeitung der Gemeinsamkeiten von Schwingungen, Analogien 12 3. Formalisierung und Mathematisierung in der 5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der 7. Wahrnehmung und Messung 12. Technische Entwicklungen und ihre Folgen Eigenschwingungen als Eigenschaft eines schwingungsfähigen Systems Differenzialgleichung des harmonischen Oszillators Mechanische und elektromagnetische Wellen Mechanische Welle als Phänomen Eigenschaften von Wellen Wellenlänge Ausbreitungsgeschwindigkeit Lineare harmonische Querwelle Elektromagnetische Welle als Phänomen Licht als elektromagnetische Welle Ausbreitungsgeschwindigkeit mechanischer und elektromagnetischer Wellen Analogie mechanischer und elektromagnetischer Wellen, insbesondere Vergleich von Schall und Licht Überlagerung von Wellen Doppelspalt Eigenschwingung stehende Welle 1.2 + 2.1 Erarbeitung der Gemeinsamkeiten von Eigenschwingungen in Natur und Wellen (Reflexion, Beugung, Interferenz) Technik: Eigenschwingungen mit Grund- und z.b. Musikinstrumente Oberschwingungen werden als stehende Wellen erkannt. Dies dient der Vorbereitung für Eigenzustände im Potenzialtopf. Neben der phänomenologischen Betrachtung wird parallel der mathematische Zugang gestellt (Vorbereitung für die Unterrichtseinheit 5). Überlagerung von Wellen als Phänomen in der Wellenwanne. Analogie: Doppelspaltexperiment mit Licht 18 Informationsübertragung mit hertzschen Wellen RFID-Transponder 5/6 Stand: 03.08.10
Kompetenz Pflichtinhalte Halbjahr Bemerkungen 6. als ein historisch dynamischer Prozess 13. Modellvorstellungen und Weltbilder Grundlagen der Quantenphysik Quantenobjekte: Interferenzfähigkeit (Superposition der Möglichkeiten) Quantenobjekte: Komplementarität (Ort-Impuls- Unbestimmtheit und Welcher-Weg- Information) Quantenobjekte: stochastisches Verhalten Quantenobjekte: Verhalten beim Messprozess (Präparation von Quantenobjekten, Determiniertheit der Wellenfunktion, Kollaps der Wellenfunktion). Quantenobjekte: Nichtlokalität, insbesondere Verschränktheit Quantenobjekte: erkenntnistheoretische Aspekte (Kausalität) Quantenobjekte: Zusammenhang Energie Frequenz Planck sches Wirkungsquantum Quantenobjekte: Zusammenhang Impuls Wellenlänge Fotoeffekt 2.1 + 2.2 Das Gedankenexperiment ist die entscheidende physikalische Methode in diesem Abschnitt. Analogieschlüsse werden aus den optischen Phänomenen gezogen. Detektorradio Modulationsarten Messung im Praktikum 25 6. als ein historisch dynamischer Prozess 11. Struktur der Materie 13. Modellvorstellungen und Weltbilder Interferenz mit Atomen Quantenverschlüsselung Atomphysik und Aspekte der Elementarteilchenphysik Linearer Potenzialtopf Atomhülle und Energiequantisierung Linienspektren Atomkern, Kernmodelle Aspekte der Elementarteilchenphysik im Überblick: Leptonen, Hadronen, Quarks Laser Tunneleffekt s Projekt: Spektroskop 2.2 SE: Flammenfärbung, Atomspektren Analogieschlüsse von stehenden Wellen und mechanischen Eigenschwingungen sind die entscheidende physikalische Methode in dieser Unterrichtseinheit. Das Thema Kernenergie eignet sich gut, um Recherche und Diskussion zu verknüpfen. 8 6/6 Stand: 03.08.10