Kompetenzen und Inhalte Klasse 9 und 10
| Kompetenzen | Klasse | Inhalte | |
|---|---|---|---|
| 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten | |||
| a) Die SuS können zwischen Beobachtung und physikalischer Erklärung unterscheiden. | 9/10 | ❏ Bei jedem Experiment im Lehrer - Schüler - Gespräch, im Praktikum ❏ In Hausaufgaben, Klassenarbeiten | |
| b) Die SuS können an Beispielen die physikalische Beschreibung anwenden. | 9 | ❏ L-S-Gespräch, Hausaufgaben, Klassenarbeiten, GLF ❏ Auf Modellebene: Wärmeleitung, Zustandsänderungen, Felder ❏ Naturvorgänge: Zustandsänderungen, Radioaktivität, biologische Wirkungen ❏ Funktionsbeschreibung: Motor, Generator, Trafo, GM-Zählrohr, Kernspaltung ❏ Versuchsbeschreibungen: S-Versuche zur E-Lehre, Elektronik | |
| 10 | ❏ Beschleunigungs- und Bremsvorgänge ❏ Trägheit ❏ Impulserhaltung ❏ Energieerhaltung ❏ Entropie als richtungweisende Größe ❏ Kraftkonzept | ||
| c) Die SuS können zwischen ihrer Erfahrungswelt und deren physikalischer Beschreibung unterscheiden. | 9 | ❏ Innere Energie, Wärme, Temperatur | |
| 10 | ❏ Trägheitssatz ❏ Fallgesetze ❏ Wurfbewegungen | ||
| d) Die SuS wissen, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben. | 9 | ❏ Elektronenmodell, Atommodell, Kernmodell | |
| 10 | ❏ Bewegungsgesetze ❏ Energieerhaltung ohne Reibung ❏ Reibungskräfte Siehe 13. Modellvorstellungen und Weltbilder | ||
| 2. Physik als theoriegeleitete Wissenschaft | |||
| a) Die SuS können die naturwissenschaftliche Arbeitsweise Hypothese, Vorhersage, Überprüfung im Experiment, Bewertung, ... anwenden. | 9 | ❏ Invariantenmethode: W = cmΔϑ, U = W/Q ❏ E-Lehre: S-Versuche, TA: Motor, Generator, Transformator, Problem-Aufgaben | |
| 10 | ❏ Experimente zum freien Fall ❏ Bewegung mit konstanter Beschleunigung ❏ Impulserhaltungssatz (Stoßvorgänge) | ||
| b) Bei einfachen Zusammenhängen ein Modell erstellen, mit einer geeigneten Software bearbeiten und die berechneten Ergebnisse reflektieren. | 9 | ❏ Elektronische Bauteile und Schaltungen untersuchen, entwerfen, erproben ❏ Radioaktiver Zerfall, Zerfallsreihen | |
| 10 | ❏ Fallbewegung ohne und mit Luftwiderstand ❏ Wurfbewegungen ❏ Planetenbewegungen | ||
| 3. Formalisierung und Mathematisierung in der Physik | |||
| a) Die SuS können den funktionalen Zusammenhang zwischen physikalischen Größen erkennen, graphisch darstellen und Diagramme interpretieren. | 9 | ❏ W=UIt, P=UI ❏ S-Versuche: Kennlinien elektronischer Bauteile ❏ Halbwertszeit, radioaktiver Zerfall bei mehreren Generationen | |
| 10 | ❏ Behandlung der Bewegungsgesetze ❏ Impuls - Kraftstoß | ||
| b) Die SuS können funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen, die z. B. durch eine Formel vorgegeben werden, verbal beschreiben und interpretieren. | 9 | ❏ W =cmΔϑ ❏ U = W/Q, W = UIt, P = UI | |
| 10 | ❏ Bewegungsgleichungen ❏ F = m·a ❏ Gravitationskraft ❏ Zentripetalkraft ❏ Impuls ❏ Drehimpuls ❏ Entropie | ||
| c) Die SuS können vorgegebene, (auch bisher nicht im Unterricht behandelte) Formeln zur Lösung von physikalischen Problemen anwenden. | 9 | ❏ Umwandlungswärmen ❏ Parallel- und Reihenschaltung von Widerständen ❏ Transformator ❏ Zerfallsgesetze | |
| 10 | ❏ Reibungsgesetze ❏ Zentripetalkraft ❏ Drehmoment, Drehimpuls ❏ Rotationsenergie ❏ Ausgewählte Gleichungen der speziellen Relativitätstheorie | ||
| 4. Spezifisches Methodenrepertoire der Physik | |||
| a) Die SuS können Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen untersuchen. | 9 | ❏-Versuche zu: W =cmΔϑ, ❏ S-Versuche zu U = P/I, belastete Spannungsquelle, Solarzellen ❏ S-Versuche zu Kennlinien elektronischer Bauteile | |
| 10 | ❏ Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit s ~ t ❏ Bewegung mit konstanter Beschleunigung s ~ t², v ~ t ❏ Proportionalitäten im Newton'sches Kraftgesetz ❏ Proportionalitäten im Gesetz für die Zentripetalkraft | ||
| b) Die SuS können Experimente unter Anleitung planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen. | 9 | ❏ S-Versuche zu: W = cmΔϑ ❏ S-Versuche zu U = P/I, belastete Spannungsquelle, Solarzellen ❏ S-Versuche zu Kennlinien elektronischer Bauteile | |
| 10 | ❏ Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit ❏ Bewegung mit konstanter Beschleunigung ❏ Experimente zum Newton'schen Kraftgesetz ❏ Experimente zur Zentripetalkraft ❏ Experimente zu den Erhaltungssätzen | ||
| c) Die SuS können Strukturen erkennen und Analogien hilfreich einsetzen. | 9 | ❏ Magnetisches Feld, elektrisches Feld ❏ Kernumwandlungen, radioaktiver Zerfall Siehe 9. Strukturen und Analogien | |
| 10 | ❏ Entropiestrom in Analogie zum Wasserstrom oder Elektrischen Strom ❏ Energieträgerkonzept ❏ Struktur des Gravitationsfelds in Analogie zum Magnetfeld | ||
| d) Die SuS können computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum unter Anleitung einsetzen. | 9 | ❏ S-Versuche zu Kennlinien elektronischer Bauteile ❏ S-Versuche zur natürlichen Radioaktivität | |
| 10 | ❏ Bewegungsgesetze ❏ Versuche zur Impulserhaltung | ||
| e) Die SuS können die Methoden der Deduktion und Induktion an einfachen im Unterricht behandelten Beispielen erläutern. | 9 | ❏ Induktion bei W = cmΔϑ, U = W/Q ❏ Deduktion bei W = UIt, P = UI | |
| 10 | ❏ Induktive Verallgemeinerung: Newton'sches Kraftgesetz ❏ Deduktive Ableitung: Zeit-Weg-Gesetz für Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit ❏ Deduktive Ableitung: Zeit-Weg-Gesetz für Bewegung mit konstanter Beschleunigung ❏ Deduktive Ableitung: Gleichung für die Bewegungsenergie ❏ Deduktive Ableitung: Gleichung für die Spannenergie ❏ Deduktive Ableitung: Zentripetalkraft ❏ Deduktion: Idealer Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine ❏ ❏ | ||
| f) Die SuS können geeignete Größen bilanzieren. | 9 | ❏ | |
| 10 | ❏ Energieerhaltungssatz ❏ Impulserhaltungssatz ❏ Drehimpulserhaltungssatz ❏ Entropie | ||
| 5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der Physik | |||
| a) Die SuS können Fragen erkennen, die sie mit Methoden der Physik bearbeiten und lösen. | 9 | ❏ E-Lehre, Elektronik: Problemorientierte Aufgaben: Wie funktioniert ... ❏ Radioaktive Strahlung: Biol. Wirkungen, Schutzmaßnahmen, Anwendungen | |
| 10 | ❏ Fahrradphysik ❏ Verkehrsphysik: Bremsvorgänge ❏ Volksfestphysik ❏ Fehlerhafte Artikel in Zeitschriften | ||
| b) Die SuS können physikalische Grundkenntnisse und Methoden für Fragen des Alltags sinnvoll einsetzen. | 9 | ❏ Wärmeleitung: Wärmedämmung, Konstruktionsprinzipien, regenerat. Energien ❏ E-Lehre, Elektronik: Funktionsweisen elektrischer und elektronischer Geräte ❏ Schutzmaßnahmen vor Wärme, elektrischer Energie, radioaktiver Strahlung | |
| 10 | ❏ Verkehrsphysik: Bremsvorgänge ❏ Fahrradphysik | ||
| c) Die SuS können Zusammenhänge zwischen lokalem Handeln und globalen Auswirkungen erkennen und dieses Wissen für ihr eigenes verantwortungsbewusstes Handeln einsetzen. | 9 | ❏ Nutzung elektrischer Energie, elektronischer Geräte, Kernenergie | |
| 10 | ❏ Treibhauseffekt ❏ Reduzierung der Entropieerzeugung | ||
| d) Die SuS kennen charakteristische Werte der behandelten physikalischen Größen und können sie für sinnvolle physikalische Abschätzungen anwenden. | 9 | ❏ | |
| 10 | ❏ Sinnvolle Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte ❏ Reibungskoeffizienten ❏ Auftretende Kräfte bei Beschleunigungen (z.B. auf dem Volksfest) | ||
| 6. Physik als ein historisch-dynamischer Prozess | |||
| a) Die SuS können an Beispielen darstellen, dass physikalische Begriffe und Vorstellungen nicht statisch sind, sondern sich in einer fortwährenden Entwicklung befinden. | 9 | ❏ Atommodelle ❏ Kernspaltung, Nutzung der Kernenergie | |
| 10 | ❏ Geschichte der Bewegungslehre ❏ Energiebegriff ❏ Wärmevorstellung ❏ Entropiebegriff ❏ Vorstellungen zum Universum | ||
| b) Die SuS können an Beispielen darstellen, welche Faktoren zu Entdeckungen und Erkenntnis führen (Intuition, Beharrlichkeit, Zufall). | 9 | ❏ Entwicklung der Atomvorstellung ❏ Entdeckung der Radioaktivität (Zufall: Becquerel) ❏ Entdeckung des Radiums (Intuition, Beharrlichkeit: Marie und Pierre Curie) | |
| 10 | ❏ Entdeckung der Fallgesetze (Intuition, Beharrlichkeit, Zufall: Galilei) ❏ Entwicklung der Newton'schen Mechanik ❏ Weg zur Relativitätstheorie | ||
| 7. Wahrnehmung und Messung | |||
| Wahrnehmung Lautstärke, Tonhöhe, Hören | Messung bzw. physikalische Beschreibung Amplitude, Frequenz | 9 | ❏ |
| 10 | ❏ | ||
| Schwere | Schwerkraft | 9 | ❏ |
| 10 | ❏ Zusammenhang zur Gravitationskraft herstellen | ||
| Helligkeit, Schatten, Farben, Sehen | Streuung, Reflexion, Brechung | 9 | ❏ Wärme als Transportform gegen Temperaturbegriff abgrenzen |
| 10 | ❏ | ||
| warm, kalt, Wärmeempfindung | Temperatur | 9 | ❏ |
| 10 | ❏ | ||
| 8. Grundlegende physikalische Größen | |||
| a) Neben dynamischen Betrachtungsweisen kennen die SuS die Erhaltungssätze und können sie vorteilhaft zur Lösung physikalischer Fragestellungen einsetzen. | 9 | ❏ 1. Hauptsatz der Wärmelehre | |
| 10 | ❏ Energieerhaltungssatz ❏ Impulserhaltungssatz ❏ Drehimpulserhaltungssatz | ||
| c) Die SuS kennen technische Möglichkeiten zum Energiesparen und zur Reduzierung von Entropieerzeugung . | 9/10 | ❏ Energiewandler mit hohem Wirkungsgrad, Energieentwertung ❏ Wärmedämmung an Gebäuden ❏ Sinnvoller Umgang mit elektrischer Energie im Haushalt ❏ Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel | |
Die SuS können mit weiteren grundlegenden physikalischen Größen umgehen. Inhalte:
| 9/10 | Dazu gehören: Benennung und Beschreibung der Größe Formelzeichen, Einheiten, Umrechnung in andere Einheiten Sinnvolle Größenabschätzungen Umgang mit Pfeilgrößen (Vektoraddition) Sinnvolle, anwendungsorientierte, auch offene Aufgaben lösen Skizzen anfertigen, wenn möglich, Größen eintragen | |
| 9. Strukturen und Analogien | |||
Die SuS kennen weitere Strukturen und Analogien und können mit den bisher schon bekannten komplexere Fragestellungen bearbeiten.
| 9 | ❏ Quantitativ Energiespeicher, Energietransporte ❏ Quantitativ: I = U/R (falls nicht schon in Klasse 8 behandelt) ❏ Analogie magnetisches Feld, elektrisches Feld | |
| 10 | ❏ Energieflussdiagramme bei Wärmekraftmaschinen: ❏ Kühlschrank ❏ Wärmepumpe ❏ Stirlingmotor ❏ Ottomotor ❏ Wärmekraftwerk ❏ Analogien beim Gravitationsfeld zum elektrischen und magnetischen Feld | ||
| 10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen | |||
| a) Die SuS können weitere Erscheinungen in der Natur und wichtige Geräte funktional beschreiben. | 9 | ❏ Elektromotor, Generator, Transformator ❏ Elektronische Bauteile ❏ Komponenten von Kraftwerken | |
| 10 | ❏ Treibhauseffekt ❏ Kühlschrank ❏ Wärmepumpe ❏ Stirlingmotor ❏ Ottomotor ❏ Wärmekraftwerk | ||
b) Die SuS sind immer mehr in der Lage, physikalische Modelle auch in ihrem Alltag gewinnbringend einsetzen. Inhalte:
| 9 | ❏ Erklärung von Wärmeleitung und Zustandsänderungen mit Teilchenmodell ❏ Erklärung der Elektrizitätsleitung mit Elektronenmodell ❏ Atommodell | |
| 10 | ❏ Statistische Deutung der Entropie | ||
| 12. Technische Entwicklungen und ihre Folgen | |||
Die SuS können bei technischen Entwicklungen Chancen und Risiken abwägen und lernen Methoden kennen, durch die negative Folgen für Mensch und Umwelt minimiert werden. Inhalte:
| 9 | ❏ Technikfolgenabwägung bei Kernspaltung und Radioaktivität ❏ Internetnutzung | |
| 10 | ❏ Treibhauseffekt ❏ Energienutzung, Wärmepumpen | ||
| 13. Modellvorstellungen und Weltbilder | |||
Die SuS können anhand der behandelten Beispiele die Grenzen der klassischen Physik erläutern. Inhalte:
| 9 | ❏ | |
| 10 | ❏ Entwicklung des Sonnensystems ❏ Entwicklung des Universums ❏ Folgerungen aus der speziellen Relativitätstheorie ❏ Kausalität - Newton'sche Mechanik, Bewegungsgesetze ❏ Deterministisches Chaos |