Umfang

Themenbereiche^[1]

Inhalte

Kompetenzen

Experimente

3 UE
180 min

3.0

Einführung ins Fach

Ø  Begriff der Naturwissenschaft

Ø  Teilgebiete und Bedeutung der Physik

Ø  Arbeitsweisen des Physikers

Erkenntnisse

LE: Handexperimente zum Einstieg

       ins Fach Physik

7 UE

420 min

3.1

Thermisches Verhalten von Körpern

Ø  Masse, Dichte, Teilchenmodell

Ø  Temperaturbegriff und Kelvinskala

Ø  Längenänderung fester Körper

Ø  Volumenänderung von Gasen und Flüssigkeiten

Ø  Beschreibung der Aggregatszustände im Teilchenmodell

Fachwissen, Erkenntnisse, Kommunizieren

SE: Bestimmung der Dichte

LE: Ausdehnung fester Körper

(z.B. Metallrohr oder Draht)  und  Flüssigkeiten  bei Temperaturerhöhung

SE: Bimetallstreifen

7 UE

420 min

3.4

Thermische Energie und Wärme

Ø  Zusammenhang zw. thermischer Energie und Wärme

Ø  Schmelzwärme, Verdampfungswärme, Verdunstungskälte

Ø  Aggregatszustandsänderungen und ihre Deutung mithilfe von einfachen Teilchenvorstellungen

Ø  Wärmeübertragung: Wärmeleitung, Wärmeströmung, Wärmestrahlung

Ø  Wärmeleitung im Teilchenmodell

Fachwissen, Erkenntnisse, Kommunizieren

LE/SE: Experimente zur     Wärmestrahlung

Wärmeleitung,

Wärmeströmung (Konvektion im

 geschlossenen Glasrohr)

4 UE

240 min

3.5

Elektrischer Strom und elektrische Ladung

Ø  Einfacher Stromkreis

Ø  Ladungsbegriff  und Anziehung /Abstoßung zw. elektrisch geladenen Körpern

Ø  Elektrische Energiequellen

Ø  Elektrischer Strom als bewegte elektrische Ladung

Ø  Wirkungen des elektrischen Stroms

Ø  Darstellung von einfachen elektrischen Stromkreisen mithilfe von Schaltsymbolen

Ø  Reihen- und Parallelschaltung

Fachwissen, Erkenntnisse, Kommunizieren

LE: Licht und Wärme eines strom-

       durchflossenen Drahts

      (Veranschaulichung der Wirkungen des elektrischen Stroms)

LE: thermische Sicherungen

LE: Kurzschluss;  Relais

SE: Aufbau von Stromkreise

5 UE 300 min

3.6

Elektrische Stromstärke, Spannung, Widerstand und Leistung (Teil I)

Ø  Stromstärke als physikalische Größe

Ø  Spannung als physikalische Größe und Antrieb des elektrischen Stroms

Ø  Ohmsches Gesetz

Ø  Stromstärke und Spannung in Reihen- und Parallelschaltung

Fachwissen, Erkenntnisse, Kommunizieren

SE: Spannungsmessung an

       verschiedenen Spannungsquellen

SE: Stromstärkemessungen an

       verschiedenen Geräten

SE: Aufnahme des Stromstärke-

      Spannung-Zusammenhangs eines

      Bauelements

Fächerübergreifende Kompetenzentwicklung – Bezüge zum BC Sprachbildung und BC Medienbildung und übergreifende Themen

Ø  Einüben grundlegender physikalischer Arbeitstechniken

Ø  Entwicklung der Fachsprachenkompetenz

MINT-Vorhaben (fakultativ):

Projekt Heißluftballon; Wir erfinden den HLB neu; Bau eines HLB; Stationenlernen

Besuch des PhysLab: Teilnahme an der Mitmachausstellung „Eine Reise durch die Physik“

Umfang

Themenbereiche

Inhalte

Kompetenzen

Experimente

3 UE

225 min

3.5

Elektrischer Strom und elektrische Ladung (Teil II)

• Modell elektrisches Feld; Influenz
• Modell für elektrische Leitungsvorgänge in Metallen

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren

LE/SE :
- Experimente zur Influenz;
- Elektroskop

7  UE

525  min

3.6

Elektrische Stromstärke, Spannung, Widerstand und Leistung (Teil II)

• Elektrischer Widerstand als physikalische Größe und elektrisches Bauelement
• Elektrischer Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur
• Spezifischer Widerstand
• Elektrische Leistung und Energie als physikalische Größe

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren

LE:
- I-U-Aufnahme bei verschiedenen Materialien

LE:
- Bestimmung der elektrischen Arbeit und Leistung (Energieverbrauch)

3 UE

225 min

3.9

Magnetfelder (Teil I)

• Dauermagnete
• Modell Elementarmagnet
• Modell der magnetischen Feldlinien
• Vergleich elektrisches und magnetisches Feld

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren

LE/SE:
- magnetische Wirkungen
- Kompass

LE: magn. Felder

5 UE

375 min

3.2

Wechselwirkung und Kraft

• Kraft als physikalische Größe und ihre Wirkung
• Modell des Kraftpfeils
• Kraft als Wechselwirkung zweier Körper bei Form- und Bewegungsänderung von Körpern
• Gewichtskraft (qualitativ und quantitativ)
• hooksches Gesetz
• Kraftmessung

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren

SE:
- Zusammenhang zw. Kraft und Längenänderung einer Schraubenfeder (hooksches Gesetz)

- Messen von Kräften mithilfe von Federkraftmesser oder Kraftsensor

8 UE

600 min

3.3

Mechanische Energie und Arbeit

• Energiebegriff, Energieformen (qualitativ), potentielle Energie (quantitativ)
• Mechanische Arbeit
• Arten der mechanischen Arbeit
• Goldene Regel der Mechanik
• Zusammenhänge zwischen Arbeit, Energie und Leistung
• Energieerhaltungssatz
• Energiebetrachtung in einfachen Systemen unter Einbeziehung von Energieschemen

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren

SE:
- Untersuchung zur Goldenen Regel der Mechanik (an ausgewählten  Beispielen: Hebel, Flaschenzug, geneigte Ebene)

- experimentelle Bestimmung von mechanischer Arbeit und mechanischer Leistung

Fächerübergreifende Kompetenzentwicklung – Bezüge zum BC Sprachbildung und BC Medienbildung und übergreifende Themen

• Textverständnis – aus Texten gezielt Informationen entnehmen und graphische Darstellungen darstellen und erläutern; Inhalte von Texten zusammenfassen

MINT-Vorhaben: ?

Umfang

Themenbereiche

Inhalte

Kompetenzen

Experimente

10 UE

600min

3.7

Gleichförmige und beschleunigte Bewegung

Ø  Bewegungsgesetze der gleichförmigen und der gleichmäßig beschleunigten Bewegung und zugehörige Diagramme

Ø  Deutung von Bewegungen mithilfe von s(t)- und v(t)-Diagrammen

Ø  Freier Fall, Bestimmung der Fallbeschleunigung

Ø  waagerechter Wurf als zusammengesetzte Bewegung (qualitativ)

Ø  zufällige und systematische Fehler 

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren, Bewerten

SE/LE: Untersuchung der Abhängigkeit

             s(t) für gleichmäßig beschleunigte

             Bewegungen, z.B. mithilfe der

             Luftkissenbahn oder

             Bewegungssensoren

SE: Untersuchung von Fallbewegungen

8 UE

480 min

3.8

Kraft und Beschleunigung

Ø  Trägheitsgesetz

Ø  Wechselwirkungsgesetz

Ø  Grundgesetz der Dynamik

Ø  Zerlegen und Addieren von Kräften bei einfachen Beispielen

Ø  Problemlösung unter Verwendung des newtonschen Grundgesetzes

Ø  Haft-, Gleit- und Rollreibung (qualitativ)

Ø  Radialkraft als Ursache einer Kreisbewegung (qualitativ)

Ø  Luftwiderstandskraft

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren, Bewerten

SE/LE: Versuche zur Trägheit;

SE/LE: Versuche zur Reibung;

SE/LE: Quantitative Untersuchungen zum

            Grundgesetz der Dynamik, z.B.

            Luftkissenbahn, 

            Beschleunigungssenor

15 UE

900 min

3.12

Mechanische Schwingungen und Wellen

Ø  Kenngrößen einer harmonischen Schwingung

Ø  Darstellung harmonischer Schwingungen in Diagrammen

Ø  Dämpfung von Schwingungen

Ø  Energieumwandlung bei einem Fadenpendel oder einem Federschwinger

Ø  Resonanz

Ø  Kenngrößen mechanischer Wellen

Ø  Darstellung mechanischer Wellen in Diagrammen

Ø  Reflexion und Brechung

Ø  Beugung und Interferenz mechanischer Wellen

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren, Bewerten

SE/LE: Untersuchung der Abhängigkeit

            der Periodendauer eines       

            Fadenpendels oder eines

            Federschwingers

SE/LE: Untersuchung gedämpfter

             Schwingungen

SE/LE: Untersuchung des Phänomens der

            Resonanz

LE: Untersuchung der Eigenschaften von

       Wellen, z.B. Wasserwellen oder

       Schallwellen

LE: Bestimmung der Ausbreitungs-

      geschwindigkeit der Welle

6 UE

360 min

3.13a

Wellenoptik (Natur des Lichts statt Optische Geräte-diese Inhalte sind in den Wahlpflichtbereich verleigt)

Ø  Beugung und Interferenz mit Licht

Ø  Licht als Welle

Ø  Wellenlänge des Lichts

Fachwissen, Kenntnisse, Kommunizieren

LE: Doppelspalt

SE: Wellenlängen berechnen

Fächerübergreifende Kompetenzentwicklung – Bezüge zum BC Sprachbildung und BC Medienbildung und übergreifende Themen

Ø  Verkehrserziehung:

o   Bremsweg in Abhängigkeit von physikalischen und physiologischen Einflüssen in Kooperation mit Mathematik und Biologie

Ø  Sprachtraining:

Schreiben von fachsprachlichen Texten

MINT-Vorhaben (fakultativ):

§  Ein Pendel geht um die Welt. Foucault und sein Pendel. Wir erfinden das Foucaultsche Pendel neu.

§  In der Welt der Schwerelosigkeit: Fallturm Bremen. Parabelflug im A300. Experimente unter Schwerelosigkeit

§  DESY-ZEUTHEN: Teilchenphysik-Masterclasses (Teilnahme bietet Möglichkeit für Teilnahme einzelner Schüler an der „International Masterclass – hands on particle physics“)