Bausteine für ein Schulcurriculum
Werbung
Erweiterung der Sinne – Licht und Schall SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK S e i t e n (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC Erweiterung der Sinne – Licht und Schall ........ 11 Projekt: Grenzen des Sehens und Hörens ..... 11 Projekt: Physiker machen Musik ..................... 11 K B B N den Einsatz von Mikroskopen und Fernrohren recherchieren Bewertung der Bedeutung optischer Instrumente Die Grenzen der Sinneswahrnehmung durch Sehen und Hören einschätzen aus Alltagsgegenständen Musikinstrumente bauen, und erproben und damit ein das Empfinden für Tonhöhen entwickeln verbessern Hilfsmittel des Sehens Musikinstrumente aus Alltagsgegenständen Brechung ............................................................. 12 Prisma .................................................................. 12 Planparallele Platte .............................................. 13 Linsen aus vielen Prismen ................................... 13 Bildentstehung bei Linsen .................................... 14 V & A: Linsen und Bildentstehung ................... 16 Werkzeug: Bildkonstruktion mithilfe der Geometrie 18 Werkzeug: Bildkonstruktion mit GeoGebra .......... 19 E Durchführung von Experimenten zu optischen Phänomenen und Abbildungen … Licht und … (seine) Ausbreitung des Lichtes Optische Phänomene Erzeugung und Untersuchung optischer Abbildungen N Anwendung des Prinzips der Geradlinigkeit der Lichtausbreitung K Situationsgerechte Veranschaulichung von optischen Phänomenen und Abbildungen den Durchgang eines Lichtbündels durch ein Prisma experimentell darstellen, beschreiben und zeichnerisch wiedergeben K die Fachbegriffe zur Brechung richtig verwenden N die Erkenntnisse der Lichtbrechung am Prisma auf die planparallele Platte übertragen; Linse bezüglich der Lichtbrechung als die Kombination vieler Prismen interpretieren K die Fachbegriffe zur Beschreibung von Linsen und des an Linsen stattfindenden Lichtdurchganges der durch sie bewirkten Lichtbrechung richtig anwenden optische Abbildungen E Brennweiten und Brenn- bzw. Zerstreuungspunktpunkte an Linsen experimentell ermitteln K die Begriffe „Brennweite“ und „Brechkraft“ unterscheiden und richtig anwenden K zwischen reellen und virtuellen Bildern unterscheiden N einfache Versuche zur Brechung durchführen und eine Lochkamera mit Linse bauen K Anfertigung von Zeichnungen zu optischen Phänomenen und Abbildungen die Mittelebene einer Linse und ausgewählte Strahlen als Hilfsmittel zur Konstruktion von Lichtwegen verwenden K Zeichnungen zur Linsenwirkung mit Hilfe eines Computerprogrammes GeoGebra erstellen optische Erscheinungen an bauchigen Gläsern Auge und optische Geräte ................................. 20 Der Bau des Auges ............................................... 20 Entfernungsanpassung ........................................ 21 Helligkeitsanpassung ........................................... 21 Sehfehler und ihre Korrektur ................................ 22 Der Sehwinkel ...................................................... 23 Die Lupe ............................................................... 23 Fernrohre .............................................................. 24 Streifzug: Das Mikroskop ................................ 25 Projektoren ........................................................... 26 Streifzug: Teleskope ....................................... 27 V & A: Auge und optische Geräte .................... 27 Pinnwand: Licht ............................................... 28 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig N Erklärung optischer Probleme mit Hilfe physikalischer Zusammenhänge K den Bau des Auges und das Zusammenspiel von Iris, Linse und Hornhaut beschreiben E die veränderbare Linsendicke als Möglichkeit der Entfernungsanpassung interpretieren E die veränderbare Pupillenweite als Möglichkeit der Helligkeitsanpassung interpretieren E zwischen Weit- und Kurzsichtigkeit unterscheiden und beides mit nicht angemessen funktionieren der Augenlinse begründen E die Verwendung von Linsen (Brille) als Korrekturmöglichkeit von Sehfehlern beschreiben E den Sehwinkel als ursächlich für die wahrgenommene Größe eines Gegenstandes beschreiben B Bewertung der Bedeutung optischer Instrumente N die Verwendung einer Lupe durch eine Sehwinkelveränderung durch Linsen erklären K die Wirkung des Astronomischen - und des Galilei-Fernrohres durch die richtige Platzierung von Linsen erklären K den Lichtdurchgang im Mikroskop beschreiben K den Lichtdurchgang durch einen OH-Projektor beschreiben N eine Fresnel-Linse auf eine Sammellinse zurückführen K die Entwicklung von Teleskopen nachvollziehen N einfache Versuche zu optischen Geräten durchführen K einfache optische Phänomene im Alltag entdecken Die Brille optische Geräte Erweiterung der Sinne – Licht und Schall SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente (Fortsetzung) Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK S e i t e n (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau Schall ................................................................... 30 Schall und … (seine) Ausbreitung Von der Quelle zum Empfänger ........................... 30 E die Schallausbreitung im Sender-Empfänger-Modell interpretieren und die Fachtermini dazu richtig verwenden E die Entstehung von Schall experimentell darstellen und Schwingungen als seine Grundlage angeben E Schwingungen am Beispiel einer Blattfeder analysieren K Fachausdrücke zur Beschreibung von Schwingungen richtig verwenden N In einfachen Versuchen den Zusammenhang von Schwingungen und Schall belegen E Die Visualisierung von Schwingungen als der Grundlage von Schall experimentell darstellen K Schwingungsbilder besonderen Schallsituationen zuweisen N Einfache Versuche zur Entstehung von Schall und Schwingungen durchführen K die Entstehung von Tönen im Kehlkopf erläutern N Schallentstehung und Tonhöhen bei verschieden Musikinstrumenten beschreiben Schallentstehung .................................................. 30 Schwingungen ...................................................... 31 V & A: Schwingungen ...................................... 31 Töne sichtbar gemacht ......................................... 32 V & A: Schall und Schwingungen .................... 33 Streifzug: Die menschliche Stimme ................ 33 Streifzug: Musikinstrumente ............................ 34 Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC Töne Schallausbreitung .............................................. 36 Schallträger .......................................................... 36 V & A: Schallausbreitung ................................ 36 Schall unterwegs .................................................. 37 Unter der Lupe: Schallausbreitung ....................... 37 Schall braucht Zeit ................................................ 38 Streifzug: Schallgeschwindigkeit ..................... 39 Hörbereich ............................................................ 40 Streifzug: Eine Schnecke kommt ins Schwingen ....................................................... 40 Lautstärke ............................................................. 41 E Schall als ein Phänomen beschreiben, dass i einen materiellen Träger benötigt K Verschiedene Stoffe nach ihrer Schallgeschwindigkeit ordnen, N Einfache Versuche zur Schallträgerschaft durchführen E Die optischen Phänomene Reflexion, Absorption und Beugung auf den Schall übertragen E Die Schallausbreitung im Teilchenbild erklären E Entwicklung von Experimenten zur Schallausbreitung E Messverfahren für die Schallgeschwindigkeit angeben und ihr den Wert von 340m / s zuweisen N Verschiedene Phänomene nennen, bei denen die Schallgeschwindigkeit eine Rolle spielt E den Hörbereiche einzelner Personen experimentell ermitteln K den Hörbereich des Menschen angeben und Hörbereiche anderer Lebewesen davon unterscheiden K den Hörvorgang elementar beschreiben E Lautstärkenbestimmungen durchführen und dabei ihre Nichtlinearität beschreiben K Dezibel als die Maßeinheit für Lautstärken angeben und einzelnen Ereignissen ihre Laustärke in die Dezibel zuordnen Lärm und Lärmschutz ........................................ 42 Lärm ..................................................................... 42 Schädigung des Gehörs ....................................... 42 Lärmschutz ........................................................... 43 Pinnwand: Schall ............................................. 44 E K K N K Bewertung der Auswirkung von Lärm auf die Gesundheit Beschreiben, dass Lärm einer individuellen Wahrnehmung ist Schädigungen des Gehörs nennen Schutzmaßnahme vor Lärm aufzählen Messung zur Schalldämmung durchführen Schallphänomene einordnen Licht und Schall .................................................. 46 Pinnwand: Sicherheit im Straßenverkehr ........ 46 Pinnwand: Wahrnehmen und wahr genommen werden .......................................... 47 V & A: Sehen und Hören ................................. 48 Streifzug: Warum zwei Augen und Ohren? ..... 49 Durchblick: Licht und Schall – im Prinzip gleich ... 50 Grundwissen: Licht und Schall ........................... 52 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig Sicherheit im Straßenverkehr E/B Das Zusammenspiel von Licht und Schall im Straßenverkehr beschreiben und beurteilen E Erläutern, dass eine Sicherheitserhöhung im Straßenverkehr durch aktive und passive optische bzw. akustische Maßnahmen möglich ist N Versuche zu optischen und akustischen Phänomenen durchführen E Das Richtungssehen und-Hören erklären E Analogien zwischen Licht und Schall mit dem Sender-Empfänger-Modell herleiten K die Analogien zwischen Licht und Schall tabellarisch darstellen Stromstärke – Ladung – Spannung SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum S e i t e n Vorwissen .............................................................. 56 Projekt: Elektrizität und elektrische Ladung .... 57 Projekt: Sicherheit im Haushalt ........................ 57 Elektrische Ladung ............................................. 58 Elektrische Kräfte .................................................. 58 Die elektrische Ladung .......................................... 59 Ladungen: Entstehen nicht – verschwinden nicht 60 Streifzug: Der Bandgenerator .......................... 61 V & A: Elektrische Ladung ............................... 61 Atombau und Ladung ............................................ 62 Streifzug: „Geisterhafte“ Bewegungen durch elektrische Kräfte ............................................. 63 Streifzug: Fotokopiergerät ................................. 64 Streifzug: Blitz und Blitzschutz .......................... 65 auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC K elektrische Phänomene aus Alltag und Natur recherchieren E Experimente zur statischen Elektrizität entwickeln und durchführen E ein Messgerät für elektrischen Ladungen selber bauen und damit Experimente durchführen K die Ergebnisse eigener Recherche und des Experimentierens präsentieren K mit einem Erwachsenen den häuslichen Stromkreis erkunden K Regeln für den Umgang mit elektrischen Geräten erarbeiten und aufstellen den Umgang mit elektrischem Strom als Gefährdungspotential beschreiben und am Modell eines menschlichen Körpers demonstrieren Elektrostatische Phänomene Erklärung elektrostatischer Alltagsphänomene durch die Wechselwirkung elektrischer Ladungen E die Begriffe „neutral“ und „geladen“ in Bezug auf Ladungen demonstrieren und die unterschiedlichen Wirkungen geladener Körper aufeinander unterscheiden N die Funktionsweise eines Elektroskops erklären N die Definition der Ladung(Coulomb) und ihre Einheit mit 1C angeben N die Eigenschaften eines Körpers um den Begriff „elektrische geladen“ erweitern E anhand eines Experiments darauf schließen, dass Ladungen nicht erzeugt oder vernichtet werden können N die Funktionsweise eines Bandgenerators nach einem Text erklären E Experimente zu elektrostatischen Phänomenen durchführen und die Ergebnisse in Beziehung setzen E ein Elektroskop selber bauen und damit Versuche durchführen N elektrostatische Erscheinungen mit Hilfe des Kern-Hülle-Modells erklären siehe Projektthemen Ladungen – wie sie aufzuspüren sind Ladungen – die elektrische Grundstruktur der Materie N das Kern-Hülle-Modell zur Erklärung von Influenz und Polarisation nutzen E Influenz und Polarisation als spezifische Formen der Ladungsverschiebung interpretieren N Erklärung elektrostatischer Alltagsphänomene durch die Wechselwirkung elektrischer Ladungen Den Grundgedanken des Fotokopiergerätes auf Ladungsphänomene zurückführen N Blitze bei Gewittern als elektrostatisches Phänomen einordnen B die Gefahren für Leib und Leben bei einem Gewitter beschreiben und entsprechende Sicherheitsregeln einhalten Die elektrische Stromstärke ............................... 66 Fließende Elektronen im Stromkreis ..................... 66 Die elektrische Stromstärke .................................. 67 Stromstärke und Ladung ....................................... 68 Pinnwand: Elektrische Ströme .......................... 69 E aus einem Experiment mit diskretem Ladungstransport eine Vorstellung von elektrischem Strom als Bewegung von Elektronen entwickeln N die Glimmlampe als Indikator für geflossene Elektronen verwenden K eine Analogie zum Wasser zur Erklärung der elektrischen Stromstärke nutzen. K beschreiben, dass elektrischer Strom eine Bewegung von sehr vielen Ladungsträgern ist N die chemische Wirkung des elektrischen Stromes in einem Elektrolyseexperiment für eine Definition der elektrischen Stromstärke nutzen B die Definition der Stromstärke (Vorstellung von den fließenden Elektronen) im Elektrolyseversuch zu einem Verfahren ihrer Messung wiedererkennen K die Stromstärke I als geflossenen Ladung pro Zeit definieren und ihre Einheit mit 1A angeben Elektrische Ströme , wie sie in Natur und Technik auftreten, in ihrer Anwendung und Größenordnung angeben elektrische Ströme sind messbar Die elektrische Spannung .................................. 70 Die Spannung – der Antrieb der Elektronen ......... 70 Batterien ................................................................ 71 Werkzeug: Umgang mit Strom- und Spannungsmessgerät en ...................................... 72 V & A: Strom- und Spannungsmessung .......... 73 Pinnwand: Spannung ....................................... 74 Streifzug: Elektrische Quellen in Natur und Medizin ............................................................. 75 Streifzug: Von der Voltasäule zur Brennstoffzelle ......................................................................... 76 Durchblick: Wasserstromkreis – elektrischer Stromkreis Eine Analogie mit Grenzen ................. 77 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig E aus der Gegenüberstellung von Alltagsbeispielen aus der Mechanik und elektrischen Schaltungen die Begriffe „Antrieb“ und „Spannung“ veranschaulichen N das Antriebs- Hemmungskonzept als Modell nutzen K Spannung als Fachbegriff für Antrieb in elektrischen Stromkreisen verwenden E Definition der Spannung von 1V als willkürliche Festlegung anhand einer bestimmten Elektrodenwahl in einer Batterie annehmen N das Antriebskonzept zum Verstehen von Parallel- und Reihenschaltung von Batterien anwenden N aus der Kenntnis über Stromstärke und Spannung auf die korrekte Schaltung der zugehörigen Messgeräte schließen und in Schaltungen diese Kenntnisse richtig anwenden K Schaltzeichen für Strom- und Spannungsmessgeräte in Schaltskizzen verwenden E Sicherheitsaspekte zum Schutz der eigenen Person und der Messgeräte beim Experimentieren beachten nach Vorgaben zwei unterschiedliche Strommessgeräte nachbauen und anwenden K zu den Experimenten richtige Schaltskizzen erstellen K recherchieren zum Thema „Batterien – (K)ein Problem für die Umwelt“ und Vorbereitung eines geeigneten Vortrags E eine Schaltung von Glühlampe und unterschiedlichen Spannungsquellen mit Hilfe eines Spannungsmessgerätes untersuchen und die Ergebnisse zusammenfassen N Beispiele von Spannungsquellen aus dem Alltag analysieren B Batterien als teure Spannungsquellen identifizieren E Beispiele für die Nutzung von Elektrizität in Natur und Medizin angeben und erläutern N den Herzschrittmacher als lebensspendende Spannungsquelle beschreiben N Technische Spannungsquellen früher und heute im Aufbau erklären B die Bedeutung von Batterien für die technische Anwendung aus einer Tabelle erschließen K die Vorgänge im elektrischen Stromkreis mit Hilfe des Wassermodells beschreiben und die Grenzen der Analogie „elektrischer Stromkreis – Wasserstromkreis“ aufzeigen Was bringt die Elektronen auf Trab? Stromstärke – Ladung – Spannung SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente (Fortsetzung) Bausteine für ein Schulcurriculum S e i t e n Reihen- und Parallelschaltung ........................... 78 Stromstärken in Stromkreisen ............................... 78 Spannungen in Stromkreisen ................................ 80 Durchblick: Was heißt „wirkende Spannung“? ..... 81 Streifzug: Parallelschaltung im Haushalt .......... 81 Stromkreise im Haushalt ....................................... 83 auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau E Experimentelle Erkundung von Gesetzmäßigkeiten in komplexen Stromkreisen Nutzung von Bilanzgrößen zur Erklärung der Gesetzmäßigkeiten der Stromstärke in Stromkreisen E die Schaltung der Lampen eines Autos analysieren und Schlüsse auf die Art der Verschaltung ziehen K Reihen- und Parallelschaltung werden vom Versuchsaufbau in eine Schaltskizze übertragen E Stromstärken in Reihen- und Parallelschaltungen messen und daraus die Gesetzmäßigkeiten ableiten K Stromstärken in Schaltskizzen optisch darstellen K die dargestellten Versuchsaufbauten in Schaltskizzen übertragen E die im Experiment gewonnenen Beobachtungen den Schaltskizzen zuordnen N die Beobachtungen und Schaltskizzen zu Aussagen über die Spannungen bei unverzweigten und verzweigten Stromkreisen verknüpfen E ein geeignetes Modell zur Veranschaulichung der Spannungsverteilung in Stromkreisen erarbeiten N die Notwendigkeit und Platzierung der Absicherung der Leitungen in einem Haushalt erläutern B elektrische Sicherungen als essentiellen Bestandteil der Hausverkabelung zum Schutz von Gut und Leben beschreiben das Wissens über Reihen-und Parallelschaltung auf die Verteilung der Elektrizität im Haus anwenden N Die eingezeichneten grün-gelben Leitungen als Schutzleiter wiedererkennen. K Für die Einrichtungen der Hausstromversorgung die richtigen Fachausdrücke verwenden Der elektrische Widerstand ................................ 84 Einfluss des Widerstand auf die elektrische Stromstärke Kennlinien elektrischer Geräte .............................. 84 E das Antriebs- Hemmungskonzept mit Hilfe experimenteller Daten quantifizieren N die Beziehung von Stromstärke und Spannung in einem Diagramm als Kennlinie der zugehörigen Hemmung darstellen und darauf hinweisen, dass dies nicht zwangsläufig eine Gerade sein muss E erklären, dass die Kennlinie eine Aussage macht über das Verhältnis von Spannung und Strom, das sich bei einem Bauteil einstellt Spannungen und Stromstärken für ein Gerät aus seiner Kennlinie ermitteln E das Ohm’sche Gesetz als Sonderfall darstellen, wenn die Kennlinie eines Bauteils eine Ursprungsgerade ist E das Verhältnis von Spannung und Stromstärke als charakteristische Größe eines Gerätes angeben und es „Widerstand“ nennen N den Quotienten aus Spannung und Stromstärke als Widerstand berechnen und ihm die Einheit 1Ω zuordnen K das vorhandene Repertoire an Schaltsymbolen um das für den Widerstand ergänzen E feststellen, dass der elektrische Widerstand von Bauteilen von deren Temperatur abhängig ist N Heißleiter von Kaltleitern unterscheiden N das Modell der Teilchenbewegung verwenden, um das temperaturabhängige Verhalten von elektrischen Widerständen zu erklären K einem Sachtext Informationen zum Thema Supraleitung entnehmen E Experimente zum Thema „Heißleiter und Kaltleiter“ erstellen und durchführen K Zum Thema „Kennzeichnung von Widerständen“ recherchieren K Informationstexte zum Thema „Widerstand“ lesen und Informationen zu deren Bedeutung in Natur und Technik entnehmen. K Daten mit unterschiedlichen Hilfsmitteln als Diagramm darstellen Stromkreise als System Beschreibung der Vorgänge in Stromkreisen als gleichzeitiges Zusammenwirken aller beteiligten Elemente N Den Zusammenhang zwischen Widerstand, Stromstärke und Spannung mit den Begriffen Antrieb und Hemmung beschreiben E Hilfen zur Berechnung von gesuchten Größen beim Ohm’schen Gesetz anwenden K K Einsatz eines geeigneten Taschenrechners zur Problemlösung einsetzen K Nachforschungen über die heizbare Heckscheibe bei Autos anstellen N Das Funktionsprinzip der heizbaren Heckscheibe erklären E Schaltungen in Schaltskizzen überführen E Messreihen von selbst durchgeführten Experimenten auswerten Das Ohm’sche Gesetz........................................... 86 Der elektrische Widerstand ................................... 87 Elektrischer Widerstand und Temperatur metallischer Leiter ...................................................................... 88 Streifzug: Supraleitung ..................................... 89 V & A: Widerstand ............................................ 90 Pinnwand: Elektrischer Widerstand.................. 90 Werkzeug: Auswertung von Messergebnissen ..... 91 Der Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und Widerstand .................................... 92 Werkzeug: Umgang mit Formeln ......................... 93 V & A: Widerstand .......................................... 93 Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen ...................................................... 94 Durchblick: Induktiv – Deduktiv ............................. 95 Werkzeug: Analyse von Schaltkreisen .................. 96 V & A: Elektrische Bauteile ............................... 98 Gefahren und Schutzmaßnahmen ................... 100 Streifzug: Sicherheit im Haushalt ................... 101 Streifzug: Die Väter der Elektrik ..................... 102 Elektrik im Wandel der Jahrhunderte .................. 103 Grundwissen: Stromstärke – Ladung – Spannung ......................................................... 104 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC N Nutzung von Bilanzgrößen zur Erklärung der Gesetzmäßigkeiten der Stromstärke in Stromkreisen E resultierende Widerstände bei Reihen- und Parallelschaltungen berechnen E zwei grundsätzlich verschiedene Vorgehensweisen in der Physik – induktives und deduktives Verfahren – am Beispiel der Ermittlung des resultierenden Widerstandes nachvollziehen N das induktive und das deduktive Verfahren als Weg zu gesichertem Wissen in der Physik beschreiben E E Schaltskizzen durch Zusammenfassen von Widerständen vereinfachen E das Problem der Ermittlung eines resultierenden Widerstandes durch mehrfache Vereinfachung einer Schaltung in Teilprobleme zerlegen N die Systematik bei den vorgenommenen Vereinfachungen der Schaltungen erläutern E Experimente zum Thema elektrischer Widerstand planen, durchführen und auswerten B geeignete Wahl der Darstellung der Ergebnisse treffen N aus den Ergebnissen der Versuche Erklärungen der Beobachtungen ableiten E Für gestellte technische Probleme geeignete Schaltungen entwickeln B B beschreiben, durch welche Defekte Lebensgefahr durch elektrischen Strom im Haushalt auftreten kann E Texten und Grafiken Maßnahmen zum Schutz vor elektrischen Gefährdungen im Haushalt und deren technische Umsetzung entnehmen K den FI-Schalter als zusätzliche Sicherheit im Haushalt vor Unfällen durch elektrischen Strom und seine Wirkungsweise beschreiben B den Eurostecker als europäische Norm für elektrische Anschlüsse beschreiben und welchen Einschränkungen er bei der technischen Anwendung unterliegt K die Entdeckungen von VOLTA, AMPÈRE und OHM referieren E einer Geschichtsleiste Daten über die Entwicklung der Elektrizitätsehre entnehmen Stromstärken und Spannungen in komplexen Schaltungen Der Widerstand- eine Geräteeigenschaft Der Stromkreis – ein sich selbst steuerndes System Widerstände in komplexen Schaltungen berechnen Kräfte SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK S e i t e n Vorwissen .......................................................... 108 Projekt: Schneller – Höher – Weiter ............. 109 Projekt: Kräfte im Brückenbau ...................... 109 Projekt: „Kraft“ in der Sprache ...................... 109 (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau E Durchführung geeigneter Experimente zu Bewegungen B Beurteilung eigener Erfahrungen der Mobilität mit physikalischen Erkenntnissen B Experimentelle Bestimmung eigener körperlicher Leistungen N verschiedene Brückentypen unterscheiden E die Kräfteverteilung an verschiedenen Brücken propädeutisch unterscheiden E zwischen Alltags- und Fachsprache unterscheiden B Überprüfung von Aussagen auf …. fachsprachliche Richtigkeit Kräfte und ihre Wirkungen .............................. 110 Wirkungen von Kräften Bewegungsänderungen ..................................... 110 E an alltäglichen Beispielen die Wirkung „Bewegungsänderung“ einer Kraft auf Körper erläutern E an alltäglichen Beispielen die Wirkung „Formänderung“ einer Kraft auf Körper erläutern K Entnahme von physikalischen Informationen aus einem Text N Nutzung physikalischer Kenntnisse zur Vorhersage von Bewegungsabläufen E Reibung als eine der Bewegung entgegenstehende Kraft interpretieren E Experimentelle Untersuchung von Bewegungsänderungen und Verformungen als Auswirkung von Kräften Trägheit eines Körpers die Bedeutung des Trägheitssatzes für physikalische Bewegungsabläufe beschreiben N Deuten von Phänomenen der Trägheit mit Hilfe des Beharrungsvermögens von Körpern gegen Bewegungsänderungen N das Trägheitsgesetz formulieren E aus Experimenten die Wirkung mehrerer Kräfte auf einen Körper bestimmen B Beurteilung der Bedeutung der Trägheit im Straßenverkehr Formänderungen ............................................... 110 Beispiele für Kräfte ............................................. 111 Reibung .............................................................. 111 V & A: Reibung ............................................. 111 … und wenn keine Kräfte wirken? ..................... 112 Ein Körper – zwei Kräfte .................................... 112 Streifzug: Verkehrssicherheit ........................ 113 Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC Sport, physikalisch betrachtet Brücken konstruieren Fachsprache – Sprache im Alltag Kraft, ein zentraler Begriff der Mechanik Kraftmessung ................................................... 114 Wie groß ist eine Kraft? ..................................... 114 Kennzeichen von Kräften ................................... 115 Kraftdarstellung durch Pfeile .............................. 115 Kraft-Dehnungs-Diagramme .............................. 116 Werkzeug: Von Messwerten zur Formel ............ 117 E Kräfte mit einem Federmesser messen K den Aufbau eines Kraftmessers erklären N die Kennzeichen Größe, Richtung und Angriffspunkt einer Kraft aufzählen und an Beispielen erläutern E Kräfte durch Vektorpfeile darstellen B Diagramme lesen und im Sachzusammenhang interpretieren und bewerten E die Federkonstante D als Proportionalitätsfaktor zwischen dehnender Kraft F und Dehnungsweg s interpretieren E das Hooke’sche Gesetz experimentell ermitteln N das Hooke’sche Gesetz formulieren N den Weg von ermittelten Messwerten zur Formel am Beispiel des Hooke’schen Gesetzes erläutern Kräftemessen – Kräfte messen Kräfte – wo, wie groß, wohin? Besondere Kräfte ............................................. 118 Die Gewichtskraft ............................................... 118 Eine Kraft, die nur nach unten wirkt ................... 119 Streifzug: Schwerelosigkeit ........................... 119 Masse und Gewichtskraft ................................... 120 Pinnwand: Die Personenwaage .................... 121 Streifzug: Wie genau nehmen wir es mit Zahlen? ......................................................... 121 Wechselwirkungskräfte ...................................... 122 Durchblick: Wechselwirkungskräfte und Gleichgewichtskräfte .......................................... 123 Streifzug: Zwei ganz besondere Kräfte ........ 124 Streifzug: Sicherheitsmaßnahmen bei PKW 125 Streifzug: Die Väter der Mechanik ................ 126 Grundwissen: Kräfte ........................................ 128 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig E die Gewichtskraft als die Kraft interpretieren, mit der ein Körper auf seine Unterlage bzw. Aufhängung einwirkt N beschreiben, dass jeder Körper eine Gewichtskraft besitzt E die Richtung der Gewichtskraft als zum Mittelpunkt der Erde hinweisend beschreiben N den Zustand der Schwerelosigkeit als den Zustand eines Körpers ohne Gewichtskraft interpretieren E den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft erklären K g als den ortsabhängigen Proportionalitätsfaktor und die Beziehung zwischen FG und m als FG = m g angeben N die Personenwaage als Beispiel für das Auftreten von Kräften im täglichen Leben nennen B die mathematisch ermittelten Zahlenergebnisse sinnvoll interpretieren Wechselwirkung von Körpern zu jeder Kraft gibt es eine Gegenkraft Veranschaulichung von Wechselwirkungen Zwischen Wechselwirkungs- und Gleichgewichtskräften unterscheiden Angemessene quantitative Darstellung der Bedingung für ein Gleichgewicht die Fliehkraft als Scheinkraft und die Wirkung der Gravitationskraft beschreiben N die Wirkung von Kräften abschätzen und im Straßenverkehr entsprechend handeln und reagieren E E E E K K die Entwicklung der Mechanik anhand von markanten Physikern erläutern Waagen und Wägen/Wiegen Kräfte im Straßenverkehr, Erkennen und Vermeiden von Gefahrenquellen im täglichen Leben Kräfte bei Kreisbewegungen Gravitationskraft im Sonnensystem Wettererscheinungen und Klima SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum S e i t e n Vorwissen .......................................................... 132 Projekt: Wärmedämmung beim Hausbau .... 133 Projekt: Druck – eine Größe bestimmen und messen .................................................. 133 auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau N eigene Ideen zur Überprüfung von Wärmeisolierung in ein Experiment umsetzen E den genauen Gebrauch der Fachausdrücke „Wärmeisolierung / Wärmedämmung“ recherchieren B Hobbys nach ihrer Wetterabhängigkeit ordnen und ihrer Umweltverträglichkeit beurteilen B Ausdrücke, die das Wort „Druck“ enthalten, nach ihrer physikalischen Relevanz abschätzen E ein Barometer selbst entwickeln E Drücke messen Energieübergänge ........................................... 134 Übertragung thermischer Energie Leitung ............................................................... 134 E Wärmeleitung als einen Vorgang der Energieübertragung innerhalb eines Körpers beschreiben E Wärmemitführung als einen Vorgang der Energieübertragung durch Bewegung eines Körpers beschreiben E Wärmestrahlung als einen Vorgang der Energieübertragung ohne Träger beschreiben E Durchführung von Experimenten zur Wärmeübertragung N Versuche zu den verschiedenen Formen der Übertragung von Wärmeenergie durchführen N eine einfache Form einer Warmwasserheizung in einem Haus erklären K die Funktionen verschiedener Teilgeräte einer Warmwasserheizung erläutern B Möglichkeiten der Energieeinsparung bei einer Warmwasserheizung abschätzen K Beispiele von Energieübertragungen angeben E die Wirkung von Dämmung experimentell nachweisen E Dämmung als eine Maßnahme zur Behinderung des Energieausgleichs zwischen zwei Körpern beschreiben N Bau und Funktion der Thermoskanne beschreiben N Versuche zur Wärmedämmung durchführen N Dämmmaßnahmen beim Hausbau interpretieren K Beispiele für Wärmedämmung in der Natur angeben Mitführung .......................................................... 134 Strahlung ........................................................... 135 V & A: Energieübergänge ............................ 135 Streifzug: Warmwasserheizung ................... 136 Pinnwand: Energieübertragung .................... 137 Dämmung .......................................................... 138 Streifzug: Thermoskanne ............................. 138 V & A: Wärmedämmung ............................... 139 Streifzug: Dämm-Maßnahmen beim Haus ... 140 Pinnwand: Wärmedämmung ........................ 141 Stempeldruck ................................................... 142 Druck als physikalische Zustandsgröße Druck in Gasen und Flüssigkeiten ..................... 142 Druck als „Gepresstheit“ der Materie E Stempeldruck in einer Flüssigkeit experimentell darstellen E beschreiben, dass Druck allseitig wirkt und der Körper, in dem Druck herrscht, auf seine Begrenzungsflächen eine senkrechte Kraft ausübt E die Wirkungen des Stempeldrucks zurückführen auf die Verschiebbarkeit der Teilchen N Versuche zum Druck durchführen E Verfahren zur Messung des Drucks experimentell erarbeiten E zur Berechnung des Drucks die Größen Kraft und Fläche heranziehen und ihn als p = F/A angeben K die Einheit Pascal als Einheit für den Druck verwenden und ihre Untereinheiten angeben K Veranschaulichung thermodynamischer Phänomene mit Hilfe verschiedener Darstellungsformen K Darstellung des Drucks in Abhängigkeit von anderen physikalischen Größen Druck und Temperaturunterschiede E Die Zusammenhänge von Druck, Volumen und Temperatur experimentell herleiten und durch die dazugehörigen Formeln ausdrücken E die Kelvinskala aus einem T-V- und einem T-p-Diagramm herleiten und damit den absoluten Nullpunkt begründen N Versuche zu den Gasgesetzen durchführen Druck, von den Teilchen verursacht .................. 143 V & A: Druck ................................................. 143 Druck, Kraft und Fläche ..................................... 144 Gasgesetze – Kelvinskala ................................. 145 V & A: Gasgesetze ....................................... 147 Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC siehe Projektthemen Unterschiedliche Wärmetransporte in und mit vielerlei Körpern Druck: Wirkungen aus dem Inneren flüssiger und gasförmiger Körper Druck: den Druck messen Druck: aus anderen Größen berechenbar Schweredruck .................................................. 148 Schweredruck in Wasser ................................... 148 V & A: Schweredruck ................................... 149 Schweredruck in Luft ......................................... 150 Streifzug: Die Magdeburger Halbkugeln ...... 150 V & A: Schweredruck in Luft ........................ 151 Pinnwand: Luftdruck ..................................... 152 Pinnwand: Druckunterschiede in der Erdatmosphäre ............................................. 153 Erklärung von Wettererscheinungen mithilfe von Druck- und Temperaturunterschieden .......... 154 Grundwissen: Wettererscheinungen und Klima .................................................................. 156 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig E die Wirkungen des Schweredrucks in Wasser experimentell nachweisen E ein Modell zur Erklärung der Entstehung des Schweredrucks erläutern K die Formel zur Berechnung des Schweredrucks in Wasser aus einem Modell heraus entwickeln N Versuche zum Schweredruck durchführen E die Wirkungen des Schweredrucks in der Atmosphäre experimentell nachweisen K die Größe des Normaldrucks mit 1 bar angeben K das VIANI-TORRICELLI-Experiment zur Messung des Luftdruckes beschreiben N das Experiment mit den Magdeburger Halbkugeln erklären N Versuche zum Schweredruck in Luft durchführen K Beispiele für das Vorhandensein eines atmosphärischen Luftdrucks nennen K Wirkungen von Druckunterschieden in der Atmosphäre beschreiben N Erklärung von Wettererscheinungen mit Hilfe von Druck- und Temperaturunterschieden E zwischen Großwetterlagen und lokalem Wetter unterscheiden N die Wettererscheinungen Wind, globaler Wärmeaustausch (Golfstrom), Warmfront und thermische Aufwinde mit Hilfe von Druck- und Temperaturunterschieden erklären Unter Wasser: Der Druck ist überall spürbar Luftdruck: Man muss ihn schon suchen Wetter, aus Temperatur und Druck zusammen gemixt Energie in Umwelt und Technik SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK S e i t e n (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC Vorwissen ........................................................... 160 Projekt: Mechanische Energieformen ........... 161 Projekt: Energiebedarf einer Familie ............. 161 Energie wird berechnet .................................... 162 Lageenergie ........................................................ 162 Durchblick: Der Nullpunkt bestimmt ΔE ............. 163 Spannenergie ..................................................... 163 Mechanische Energie und Arbeit ....................... 163 Bewegungsenergie ............................................. 164 V & A: Mechanische Energie ........................ 165 Bleibt die Energie wirklich erhalten? .................. 166 Werkzeug: Energiebilanzen ............................... 167 N Kinderspielzeug physikalisch untersuchen und dabei die Wandlung mechanischer Energieformen an aufdecken, auch an Beispielen von Geräten eines Rummelplatzes K die Wandlung mechanischer Energieformen an ausgewählten Beispielen aus dem Alltag beschreiben B den Energiebedarf im Haushalt ermitteln und bewerten N Zuordnung von Beispielen aus Umwelt, Technik und Natur zu verschiedenen Energieformen K Veranschaulichung von Energietransport und -dissipation durch Umwandlungsketten Energie als quantifizierbare Größe E Experimentelle Bestimmung verschiedener Energien … E Experimentelle Untersuchung verschiedener Arten der Energieübertragung N Quantifizierung verschiedener Energieformen E die Lageenergie berechnen und beschreiben K die Bedeutung des Nullpunktes bei der Lageenergie erläutern E die Spannenergie berechnen und beschreiben siehe Projektthemen unterschiedliche mechanische Energieformen den Zusammenhang zwischen Energie und Arbeit beschreiben die Bewegungsenergie berechnen und beschreiben Energieformen und ihre Umwandlung Versuche zur Wandlung mechanischer Energieformen durchführen die Ergebnisse der Versuche beschreiben und erklären die Bedeutung mechanischer Energieformen an ausgewählten Beispielen des Alltags beschreiben und berechnen Prinzip der Energieerhaltung und dessen Anwendung E den Energieerhaltungssatz experimentell herleiten, ihn formulieren und an Beispielen erläutern E Energiebilanzen aufstellen und erläutern E E N N N Änderung der thermischen Energie und die Wirkungen ........................................... 168 Temperaturänderungen ...................................... 168 Zustandsänderungen ......................................... 172 V & A: Temperaturänderungen .................... 174 E den Zusammenhang zwischen Energiezufuhr und Temperatur, Masse bzw. Stoff experimentell und mathematisch darstellen und erläutern E die Begriffe Schmelzen, Verdampfen, Kondensieren und Erstarren im Sachzusammenhang richtig anwenden und bei den zugehörigen Zustandsänderungen die dazu erforderlichen Energiebedarfe quantitativ ermitteln N Versuche zu Zustandsänderungen und den dazu erforderlichen Energiebedarf durchführen K die Ergebnisse der Versuche darstellen und bewerten Zufuhr thermischer Energie und ihre Wirkung auf Materie Leistung – mechanisch und elektrisch .......... 176 Mechanische Leistung ........................................ 176 Elektrische Leistung ........................................... 177 Elektrische Energie ............................................ 177 Streifzug: „Stromrechnung“ ........................... 178 Streifzug: Energiesparen zuhause ................ 179 Die elektrische Spannung .................................. 180 V & A: Menschliche und technische Leistungen im Vergleich ............................... 181 Energie im Haushalt und im Verkehr .................. 182 E die mechanische Leistung als Energieänderung pro Zeit definieren und berechnen und Beispiele angeben E die elektrische Leistung experimentell darstellen und ihre Berechnung als Produkt aus Spannung und Stromstärke angeben E die elektrische Energie aus den Definitionen von mechanischer und elektrischer Leistung ableiten und als Eel = U I t berechnen N Abgrenzung der Energie von anderen physikalischen Größen N Quantifizierung verschiedener Energieformen N die Kosten der Bereitstellung elektrischer Energie anhand der Stromrechnung nachvollziehen E Untersuchung von Maßnahmen zur Reduzierung der Energieentwertung K Möglichkeiten der Senkung des Energiebedarfs im Haushalt benennen und durch eigene Untersuchungen recherchieren E die elektrische Spannung als zur Verfügung stehende Energie pro Ladung beschreiben E den Zusammenhang zwischen Energie, Ladung und Spannung beschreiben und die Spannung berechnen E zwei unterschiedliche Sichtweisen der Bedeutung der Spannung erläutern N Versuche zu Leistungsvergleichen durchführen Mechanische und elektrische Energie und Leistung im Alltag N die Verteilung des Energiebedarfs im Haushalt darstellen N die Einsparungsmöglichkeiten von Energie im Haushalt und Verkehr beschreiben Energieströme .................................................. 184 Unterschiede schaffen Ströme ........................... 184 Ströme schaffen Unterschiede ........................... 185 E aufzeigen, dass unterschiedliche Zustände Energieströme zur Folge haben E aufzeigen, dass Energieströme Zustandsänderungen bewirken Ursache und Wirkung von Energieströmen Energieströme und Wirkungsgrad ...................... 186 Streifzug: Perpetuum mobile – bewegt es sich ewig? ...................................................... 187 Energieentwertung ............................................. 188 Grundwissen: Energie in Umwelt und Technik 190 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig E den Begriff des Wirkungsgrades erläutern und den Wirkungsgrad berechnen B Versuche zum Perpetuum mobile beschreiben und ihren physikalischen Kontext bewerten E den Begriff der Energieentwertung an Beispielen entwickeln E geeignete Veranschaulichung von Umwandlung, Entwertung und Transport von Energie Nicht jede Energie ist verwertbar Technik im Dienste des Menschen SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK S e i t e n Vorwissen .......................................................... 194 Projekt: Maschinen ....................................... 195 Projekt: Elektroantrieb für Fahrräder ............ 195 (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau K die Entwicklung von Werkzeugen und einfachen Maschinen an historischen Beispielen darstellen und erörtern B Beurteilung der Bedeutung von Werkzeugen für die Entwicklung der Zivilisation B Beurteilung technischer Hilfsmittel für die Entwicklung moderner Gesellschaften durch Analyse des Beispiels E-Fahrrad E Experimentelle Untersuchung der Grundlagen technischer Hilfsmittel N Erklärung physikalischer Phänomene des technischen Alltags Die schiefe Ebene .............................................. 198 Kraft wandelnde Systeme E Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten zur Erkundung von Gesetzmäßigkeiten an Kraftwandlern E das kraftwandelnde System „feste und lose Rolle“ untersuchen N/K das Zusammenwirken von fester und losen Rollen experimentell erarbeiten und die Möglichkeiten praktischer Anwendungen (Flaschenzug) erörtern E die schiefe Ebene als Kraftwandler einordnen Hebel .................................................................. 199 E Hebel als Kraftwandler einordnen Die Goldene Regel der Mechanik ...................... 200 E den Zusammenhang von Goldener Regel der Mechanik mit dem Prinzip von der Energieerhaltung kennen und beschreiben B Einordnung der Bedeutung Kraft verstärkender Werkzeuge für die Entwicklung der Zivilisation einordnen N Alltagsgeräte mit Konzepten der Kraftwandlung oder der Goldenen Regel der Mechanik erklären K Exemplarisch erörtern, wie Kraft wandelnde Systeme die natürlichen Grenzen des Menschen erweitern Maschinen ........................................................ 196 Feste und lose Rollen ........................................ 196 Der Flaschenzug ................................................ 197 Pinnwand: Maschinen ................................... 201 Streifzug: Hebel am Fahrrad ......................... 202 Auftrieb in Flüssigkeiten und Gasen ............. 204 Die Auftriebskraft in Flüssigkeiten ..................... 204 Auftrieb in Gasen ............................................... 205 Durchblick: Methoden der Erkenntnisgewinnung 205 Schwimmen oder sinken? .................................. 206 Pinnwand: Auftrieb in Natur und Technik ..... 207 Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC Phänomen Auftrieb E Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten zur Untersuchung des Auftriebs N Erklärung eigener körperlicher Erfahrungen mit Hilfe physikalischer Erkenntnisse zum Auftrieb K Individuelle Erfahrungen zum Auftrieb beschreiben E den Schweredruck als Ursache für den Auftrieb deuten N in einfachen Versuchen eine Bestimmung von Auftriebskräften durchführen E das Archimedes’sche Gesetz erläutern E einen Zusammenhang zwischen dem Auftrieb bei Flüssigkeiten und dem bei Gasen herstellen und vergleichen E zwischen deduktivem und induktivem Verfahren zur Erkenntnisgewinnung unterscheiden E/N das Verhältnis von Erdanziehungskraft zur Auftriebskraft untersuchen und exemplarisch auf das Schwimmen, Schweben oder Sinken/Steigen eines Körpers anwenden N das erworbene Wissen über das Phänomen Auftrieb zur Erklärung von technischen Anwendungen und spezifischen Mechanismen in der Natur nutzen Meilensteine der Kulturgeschichte Mobilität und Energie Körpererfahrungen und Erleben von Kräften Funktion von Hebel-Werkzeugen; kraftsparende Geräte in einer (Auto-) Werkstatt; Last und Hebel Technische Geräte Fahrrad und Physik „Körpererfahrung“ im Schwimmbad Tauchen Der Elektromotor .............................................. 208 N Erklärung der funktionsweise elektromagnetischer Energiewandler Geräte mit Elektromotoren Der rotierende Elektromagnet ............................ 208 Der Gleichstrommotor ........................................ 209 E die Voraussetzungen für eine Rotation von Elektromagneten beschreiben E im Experiment die wesentlichen Bauteile eines Elektromotors untersuchen und das Zusammenwirken klären N Möglichkeiten für Verbesserungen der Ankerbewegung aufgreifen und nutzen B Elektromotoren als wirkungsvolle Energiewandler einordnen N Erklärung der Funktionsweise elektromagnetischer Energiewandler E den Wirkungsgrad bei unterschiedlicher Belastung untersuchen N den Wirkungsgrad zum effektiven Einsatz von Elektromotoren nutzen N Aufbau/ Bauteile eines Elektromotors im Funktionszusammenhang nutzen K die Anwendungsvielfalt von Elektromotoren erörtern Bewertung von Elektrogeräte im Haushalt – unnötig bis unverzichtbar Pinnwand: Verbesserte Motoren .................. 209 Der Elektromotor – Ein Energiewandler ............ 210 V & A: Elektromotor ...................................... 210 Streifzug: Der Schrittmotor ........................... 211 Elektromagnetische Induktion ....................... 212 Erzeugung elektrischer Spannung ..................... 212 Unter welchen Bedingungen entsteht eine Induktionsspannung? ......................................... 213 N E K E N N Die Leiterschaukel ............................................. 214 N Werkzeug: Linke-Hand-Regel (UVW-Regel) ..... 214 K K Durchblick: Beobachten – Beschreiben – Erklären .............................................................. 215 Wechselspannung ............................................. 216 Wechselstromgenerator ..................................... 217 V & A: Induktion ............................................ 218 Streifzug: Ohne Induktion kein Hören von Musik ..................................................... 219 Grundwissen: Technik im Dienste des Menschen .................................................... 220 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig K Magnetische Wirkung des elektrischen Stroms das „Dynamo-Prinzip“ untersuchen und nutzen durch Relativbewegungen von Spule und Magnet Spannungsstöße erzeugen Fachtermini für Spannungserzeugung richtig anwenden die Parameter für Induktionsspannung in Experimenten untersuchen Beschreibung von Analogien zwischen natürlichen und elektrisch erzeugten Magnetfeldern Fachliches Konzept zur Entstehung einer Induktionsspannung in Experimenten nutzen das Phänomen „Auslenkung im Magnetfeld“ mit bekannten Konzepten – Magnetfeld, Induktion, Elektronenbewegung, Kraft (Lorentzkraft) – begründen Beschreiben und Veranschaulichen des Zusammenhangs von Elektronenbewegung, Magnetfeld und Kraftwirkung fachgerechte Beschreibung und Veranschaulichung der elektromagnetischen Induktion mit der Linke-Hand-Regel (UVW-Regel) die gedanklichen Schritte von der Beobachtung zur Erklärung nachvollziehen E den Anstieg und Abfall der Spannung in einer Drehspule in einem Magnetfeld auf die Rotation der Spule zurückführen N technische Anwendungen zur Erzeugung von Wechselspannung physikalisch betrachten B Generator und Motor vergleichen und als technisch identisch beurteilen N reale Versuche und Modellversuche zu Induktionsvorgängen durchführen und deren Ergebnisse interpretieren E Funktionsweise von Lautsprechern, Magnetstreifen oder Festplatten mittels Induktion oder Lorentzkraft erklären „Schütteltaschenlampe“; Kochen mit Induktion; Magnetschwebebahn Dynamo, „Lichtmaschine“ Zukunftssichere Energieversorgung SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum S e i t e n Vorwissen .......................................................... 224 Projekt: Mobilität im Umbruch ....................... 225 auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC N Verknüpfung von individuellen und globalen Aspekten der Energieversorgung N Anwendung fachlicher Kenntnisse zum Umgang mit gesellschaftlichen Herausforderungen K Möglichkeiten der Energieeinsparung erörtern B Beurteilung von Nutzen und Problemen der Mobilität K Recherchen zur Energieversorgung N Einordnung von Verhaltensweisen im gesellschaftlichem Wandel unter energetischen Aspekten B Bewertung von Maßnahmen zur Reduzierung der Energieentwertung Mobilität und Energieeffizienz Energieumwandlung im Alltag Energie – elektrisch und thermisch .................... 236 Pinnwand: Nutzung von elektrischer und thermischer Energie ...................................... 237 Umwandlung verschiedener Energieformen in elektrische Energie N Zuordnung von Beispielen aus Umwelt, Technik und Natur zu verschiedenen Energieformen K Energiewandlungsprozesse in elektrische Energie beschreiben, strukturieren und darstellen B die Wirkungsgrade bei Energiewandlungsprozessen einordnen K die Bedeutung von Generatoren zur Wandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie beschreiben und begründen E propädeutische Vorstellungen von der direkten Wandlung thermischer Energie in elektrische Energie entwickeln E den Stellenwert der Solarenergie für die regionale oder lokale Energieversorgung kennen und begründen N das Wissen über die Elektrolyse und über die Wandlungsfähigkeit von Energieformen zusammenführen N von der Solarzelle zur „Solarbatterien“ – das Wissen über den Aufbau von Reihen- und Parallelschaltung nutzen E die Arbeitsweise einer Solaranlage mithilfe physikalischer Kenntnisse beschreiben E die Wirkung einer Luftströmung (Wind) auf die Windrad-Generator-Kopplung am Modell untersuchen und beschreiben N den technischen Aufbau einer Wind-Energie-Anlage physikalisch betrachten Großenergieanlagen E die Energie-Wandlungsprozesse eines Wärmekraftwerks analysieren E die Energieentwertung im Wärmekraftwerk klären und darstellen K die Abläufe im Wärmekraftwerk unter Verwendung der Fachsprache darstellen N Erläuterung der Funktionsweise elektromagnetischer Energiewandler E Experimentelle Untersuchung der Bedeutung von Spannungstransformation beim Transport elektrischer Energie E experimentelle Untersuchung der Spannungstransformation N Messwerte zur Spannungstransformation tabellarisch darstellen, auswerten und die Zusammenhänge mathematisch entwickeln K verschiedene technische Ausführungen von Spannungstransformation im Alltag beschreiben N/K Beispiele für die Nutzung der Spannungstransformation bei elektrischen Geräten nennen Speicherung und Transport von Energie E Bedeutung und Bedingungen von Spannungstransformation für den Transport elektrischer Energie über größere Entfernungen erklären N/K Prozesse bei der Energiewandlung optimieren (Kraft-Wärme-Kopplung) B Anwendungssituationen der Nutzung von elektrischer oder thermischer Energie zuordnen Energienutzung ................................................ 238 E Funktionsmodelle zur Energienutzung verstehen und erläutern Primärenergie – Sekundärenergie – Endenergie – Abwärme ..................................... 238 K Recherchieren den lokalen Bedarf an Energie sowie verfügbare Ressourcen K Angemessene Präsentation von Recherchen und Untersuchungen E den Wandlungsprozess zur Energiegewinnung – ausgehend von Primärenergien – analysieren und unter Verwendung von Fachtermini beschreiben B die Abläufe in Kraftwerken mit dem Konzept von Energiewandlung und Energieentwertung sowie dem Wirkungsgrad (Verhältnis von Sekundärenergie zu Primärenergie) verknüpfen B die lokale und globale Auswirkung von Großanlagen zur Erzeugung elektrischer Energie beurteilen Energieverbundnetze B Bewertung zentraler und dezentraler Versorgung mit Energie B die Energieversorgung unter dem Gesichtspunkt einer überregionalen Versorgungssicherheit diskutieren und bewerten N Konzepte zur Speicherung von Energie erläutern K Möglichkeiten von Energie-Rückgewinnungsverfahren erörtern N Erklärung von Gemeinsamkeiten und Unterschieden verschiedener Kraftwerksarten B die Möglichkeiten der Versorgung mit elektrischer Energie unter den Gesichtspunkten Versorgungssicherheit, Umweltbeeinträchtigung, gesellschaftlicher Akzeptanz und Nachhaltigkeit diskutieren und bewerten K Diskussion zukünftiger Energieversorgung E/K Den Treibhauseffekt beschreiben und erörtern B Bewertung von Lösungsmöglichkeiten für die globale Energieproblematik K den weiter ansteigenden Energiebedarf und dementsprechende Folgen diskutieren E/K Etwaige Szenarien zum fortschreitenden Klimawandel beschreiben und erörtern Projekt: Energie sparsam und effizient nutzen ........................................................... 225 Wandlung verschiedener Energieformen in elektrische Energie ...................................... 226 Generator ........................................................... 226 Thermoelement .................................................. 226 Solarenergie ....................................................... 227 Brennstoffzellen ................................................. 227 Solarbatterie ....................................................... 228 Windenergie ....................................................... 229 Streifzug: Wind-Energie-Anlage (WEA) ........ 229 Das Wärmekraftwerk ......................................... 230 Der Transformator als Spannungswandler ........ 232 Pinnwand: Besondere Trafos ....................... 233 Übertragung elektrischer Energie durch Hochspannung ................................................... 234 Sekundärenergie „Strom“ ................................... 239 Energiebedarf und seine Deckung .................... 241 Speicherung von Energie .................................. 242 Alle Kraftwerkstypen im Vergleich ..................... 244 Treibhauseffekt und Temperatur ....................... 246 Energiewandlung und die Folgen ...................... 247 Energienutzung und Klima – weltweit ................ 248 Grundwissen: Zukunftssichere Energieversorgung ......................................................... 249 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig Energieverbrauch: Vermeiden oder einsparen Energieeinsparung: Zuhause, in der Schule Deckung des Energiebedarfs Sonnenbad – Energie „tanken“ Regenerative Energien nutzbar machen Elektrische Zahnbürste; Elektroschweißen Energieübertragung, Energieentwertung Energiesparlampe contra Glühbirne (Lichterzeugung, Wirkungsgrad) Energieentwertung, Wirkungsgrad Energieversorgung und Klimaschutz Schutz der Erdatmosphäre Radioaktivität und Kernenergie SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum S e i t e n Vorwissen ........................................................... 252 Projekt: Die Entdeckung der Kernspaltung ... 253 Projekt: Radioaktivität in der Medizin ............ 253 auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC K Recherche zu physikalischer Forschung und deren Konsequenzen E die Kernspaltung und die mit ihr verbundene Energiefreisetzung erklären K die Geschichte der Interpretation der Ergebnisse der ersten Kernspaltung recherchieren und in einen Dialog umsetzen K die Beteiligung HAHNs, MEITNERs, STRASSMANNs und FRISCHs an der Entdeckung der Kernspaltung sowie den Konflikt des Nobelkomitees zur Vergabe des Nobelpreises 1944 recherchieren und in gegenseitiger Kommunikation eine persönliche Haltung dazu entwickeln K Recherche und Präsentation zu „Ionisierende Strahlung“ E den Einsatz von Radioaktivität in der Medizin recherchieren und präsentieren B Beurteilung von Nutzen und Risiken moderner Technologien B den Nutzen und die Gefahren des Einsatzes von Radioaktivität in der Medizin abschätzen Die Entdeckung der Kernspaltung Radioaktivität in der Medizin Aufbau der Atome ............................................ 254 Abschätzung des Atomdurchmessers ................ 254 Das Rutherford‘sche Atommodell ....................... 255 Aufbau der Atomkerne ....................................... 256 Kernkraft ............................................................. 257 Streifzug: Quarks und der Aufbau der Materie .................................................... 257 Ladung und Masse atomarer Teilchen ............... 258 Radioaktivität .................................................... 260 Nachweis von Radioaktivität .............................. 260 Zählrate und Nulleffekt ....................................... 261 Ablenkbarkeit radioaktiver Strahlung .................. 262 Reichweite radioaktiver Strahlung ...................... 262 Durchdringungsvermögen radioaktiver Strahlung ............................................................ 263 Zerfallsarten ........................................................ 264 Streifzug: Aus wird Helium ......................... 264 Streifzug: Umgebungsstrahlung .................... 265 Zerfallskurve und Halbwertszeit ......................... 266 Werkzeug: Auswerten mit dem WTR ................. 267 Zerfallsreihen ...................................................... 268 V & A: Radioaktivität ...................................... 269 Streifzug: Wie alt ist Ötzi? ............................. 270 Streifzug: Wegbereiter der Kernphysik ......... 271 Strahlenwirkungen und Strahlenschutz ........ 272 Wirkungen von Strahlung ................................... 272 Schäden durch ionisierende Strahlung .............. 273 Messung der Strahlenbelastung ......................... 274 Strahlenschutz .................................................... 275 Streifzug: Nahrungsketten und Belastungspfade ............................................ 276 Pinnwand: Strahlenbelastungen ................... 277 Strahlentherapie und Strahlendiagnostik ........... 278 Pinnwand: Anwendung von Strahlung .......... 279 E über den Ölfleckversuch die Ausdehnung von Atomen abschätzen E über den Rutherford’schen Streuversuch den Weg zum Kern-Hülle Modell nachvollziehen E das Rutherford‘sche Modell für den Aufbau der Atomkerne beschreiben K die Fachausdrücke zum Aufbau der Atomkerne richtig anwenden K den Aufbau der Nuklidkarte erläutern E die Besonderheiten der Kernkraft aufzählen und sie an einem Modell erläutern E Elementarteilchen als Bestandteile des Atoms, der Protonen und der Neutronen beschreiben E die negative Ladung von Elektronen experimentell nachweisen K mit der Linken-Hand-Regel die Richtung der Ablenkung der Elektronen bestimmen E die Ablenkung positiv geladener Teilchen nachvollziehen und die Richtung bestimmen E die Funktionsweise des Massenspektroskops durch einen Modellversuch beschreiben radioaktive Zerfallsprozesse Auswirkungen verschiedener Strahlungsarten E Durchführung von Erhebungen und Auswertungen der experimentell gewonnenen Daten K die Fachtermini zur Beschreibung von Zerfallsprozessen richtig anwenden E radioaktive Strahlung mit Elektroskop und Nebelkammer experimentell nachweisen und die Ergebnisse interpretieren K den Aufbau einer Nebelkammer erklären E Zählrate und Nullrate unterscheiden E Interpretation geeigneter Daten radioaktiver Zerfallsprozesse E die Versuchsanordnung zum Nachweis von -,- und -Strahlung beschreiben und die Versuchsergebnisse interpretieren K die Reichweiten verschiedener Strahlungsarten unterscheiden E das Durchdringungsvermögen experimentell nachweisen und Strahlungsarten dadurch unterscheiden K Darstellung radioaktiver Zerfallsprozesse E Beschreibung radioaktiver Prozesse mit geeigneten Modellen des Aufbaus der Materie E verschiedene Zerfallsarten im Kernmodell interpretieren K den -Zerfall als Aussenden von Helium-Kernen interpretieren und die Anzahl der pro Zeit zerfallenen Kern abschätzen N Nutzung physikalischer Kenntnisse zur Identifizierung von Problemen, deren Ursachen und ……. K terrestrische, kosmische und künstliche Strahlung unterscheiden und ihre Wirkung beschreiben E Interpretation geeigneter Daten radioaktiver Zerfallsprozesse E den Zerfall von Kernen als zufällig und nicht vorhersagbar beschreiben K Darstellung radioaktiver Zerfallsprozesse K eine Zerfallskurve experimentell aufnehmen und interpretieren E den Begriff „Halbwertszeit“ anhand der Zerfallskurve interpretieren E Auswertungen experimentell gewonnener Daten K die Auswertung von Messwerttabellen mit den WTR als Hilfsmittel einüben K den Aufbau der Nuklidkarte erklären N Versuche und Modellversuche zur Radioaktivität durchführen N Nachvollziehen, wie das Zerfallen bestimmter Isotope zur Altersbestimmung von Gegenständen genutzt werden kann K Die Lebensläufe und wissenschaftlichen Leistungen bedeutender Physiker und Chemiker im historischen Kontext wiedergeben N Anwendung fachlicher Kenntnisse zum Umgang mit gesellschaftlichen Herausforderungen N Nutzung physikalischer Kenntnisse zur Identifizierung von Problemen, deren Ursachen und zur Entwicklung möglicher Lösungen K die Wirkungen radioaktiver Strahlung auf den menschlichen Körper beschreiben K die Schäden radioaktiver Strahlung im menschlichen Körper beschreiben E die Quantifizierung der Wirkung radioaktiver Strahlung auf den menschlichen Körper interpretieren; die Einheiten für die Energie- und Äquivalentdosis angeben K Größenordnungen für Energie- und Äquivalentdosis angeben K den Aufbau von Filmdosimetern beschreiben B Beurteilung von Gefährdungen und Schutzmaßnahmen K Maßnahmen des Strahlenschutzes aufzählen und erläutern K die Strahlungsbelastung durch Nahrungsaufnahme erläutern Schritte ins Innere der Materie Radioaktivität: die nicht wahrnehmbare Strahlung Radioaktive Strahlung – Segen, Nutzen und Gefahr K weitere Strahlungsbelastungen benennen N die medizinische Anwendung von radioaktiver Strahlung bei Diagnostik und Therapie erläutern K Beispiele für den Einsatz radioaktiver Strahlung in weiteren Gebieten als der Medizin aufzählen und erläutern Kernenergie ....................................................... 280 Kernspaltung ...................................................... 280 Kettenreaktion .................................................... 280 Energiewandlung im Reaktor ............................. 281 Kraftwerke im Vergleich .................................... 282 Historische Entwicklung der Atom- und Kernphysik .......................................................... 284 Grundwissen: Radioaktivität und Kernenergie . 286 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig E den Ablauf der Kernspaltung von U235 erklären und die Energiefreisetzung angeben E die Entstehung einer Kettenreaktion bei der Kernspaltung erläutern K Aufbau und Wirkungsweise eines Kernreaktors beschreiben E das Energieflussschema eines Kernreaktors darstellen E Kernkraftwerk und Kohlekraftwerk bezüglich ihrer Energiewandlungen, Risiken und Umweltbelastung (auch quantitativ) vergleichen N Anwendung fachlicher Kenntnisse zum Umgang mit gesellschaftlichen Herausforderungen K die Entwicklung der Atom- und Kernphysik, ihre technische Anwendung und die dadurch ausgelösten Unglücksfälle anhand einer Zeitleiste darstellen Kernenergie – Erfolge und Folgen Physik und Verantwortung SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum S e i t e n Projekt: Licht und Schall – der DJ-Führerschein ....................................... 288 auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC Konsequenzen der Nutzung physikalischer Forschungsergebnisse B Beurteilung der Bedeutung physikalischer Erkenntnisse für die Gesellschaft B Bewertung der Auswirkungen von Schall auf die Gesundheit K die gesundheitlichen Auswirkungen (Hörschäden) von Schall recherchieren K die schädliche Wirkung von lautem Schall, der nicht als Lärm empfunden wird, beschreiben K eine Präsentation zum Thema „gesundheitliche Schäden durch Schall“ erarbeiten Der DJ-Führerschein Projekt: Elektrizität .......................................... 289 B Beurteilung von Chancen und Risiken technologischer Entwicklungen K die auftretenden Umweltprobleme beim Einsatz von Batterien / Akkus und alternativen Leuchtmitteln kooperativ recherchieren K den Einsatz von Batterien / Akkus und alternativen Leuchtmitteln als umweltbelastend schildern B die Umweltprobleme beim Einsatz von Batterien / Akkus und alternativen Leuchtmitteln bewerten K den „Stromkrieg“ zwischen EDISON und W ESTINGHOUSE kooperativ recherchieren K die Grenzen wissenschaftlicher Dispute an der gesellschaftlichen Verantwortung der Wissenschaft messen und verbal darstellen Projekt: Wetter und Klima ............................... 289 B Beurteilung von Chancen und Risiken technologischer Entwicklungen K die Begriffe „Klimawandel“, „Treibhausgase“ und „Ozonloch“ recherchieren K elementare Strategien zur Vermeidung / Verminderung der Folgen dieser Ereignisse entwickeln B Eingriffe des Menschen in den Naturhaushalt beurteilen und verbal darstellen Siehe Projektthemen Projekt: Friede durch Kernwaffen? ................. 290 K MAUD-Kommission, Manhattan Projekt und Uranprojekt sowie die Farm-HallGespräche recherchieren und eine eigene Haltung dazu entwickeln B Beurteilung von Nutzen und Risiken moderner Technologien B Diskussion ethischer Verantwortung von Wissenschaftlern anhand historischer Beispiele K den Farm-Hall-Konflikt mit eigenen Worten szenisch darstellen N Anwendung fachlicher Kenntnisse zum Umgang mit gesellschaftlichen Herausforderungen B eine eigene Haltung zum Atombombeneinsatz entwickeln und verbalisieren Friede durch Abschreckung? Projekt: Energie............................................... 290 K eine Broschüre auswerten K den Begriff „Energieeffizienz“ erklären und im eigenen Umfeld Beispiele angeben B beispielhaft am Thema „Auto“ eine Präsentation erstellen über Sinn des Einsatzes technischer Geräte Projekt: Technik – Fluch oder Segen? ........... 291 K den Konflikt zwischen ALFRED NOBEL und BERTHA VON SUTTNER recherchieren und präsentieren B Beurteilung von Nutzen und Risiken moderner Technologien K die grundsätzliche Ambivalenz technischer Entwicklungen darstellen B Diskussion ethischer Verantwortung von Wissenschaftlern anhand historischer Beispiele B ein Bewusstsein für die eigene Verantwortung beim Einsatz technischer und wissenschaftlicher Erkenntnisse entwickeln und verbal darstellen Projekt: “Gemeinsam anders leben, damit alle überleben“ ................................................ 291 N Anwendung fachlicher Kenntnisse zum Umgang mit gesellschaftlichen Herausforderungen K die Grunderkenntnisse von „Grenzen des Wachstums“ recherchieren, grafisch und szenisch darstellen B die Konsequenzen von Maßnahmen im Sinne von „Grenzen des Wachstums“ auf den eigenen Alltag abschätzen und verbalisieren © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig Friede durch Abschreckung? Club of Rome-Bericht Haus der Naturwissenschaften – Beispiel Physik SPEKTRUM PHYSIK Inhalte nach Inhaltsverzeichnis Obligatorische Inhalte / verbindliche Elemente Fakultative Inhalte / ergänzende Elemente Bausteine für ein Schulcurriculum S e i t e n Einführung .......................................................... 292 auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK (siehe auch „Leitfaden“ des IQ, Seite 18ff) Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau Kontexte Erkenntnisgewinnung – Kommunikation – Bewerten – Nutzung fachlicher Kenntnisse / fett: Kompetenzbereich aus KC Historische und aktuelle Erkenntniswege der Physik E an den Beispielen der Grundlegungen für physikalisches Denken durch GALILEI und FARADAY diese Grundlegungen (Regeln der Logik, Hypothese – Experiment – Messungen – Theoriebildung, Einfachheit, Vereinheitlichung) erläutern K modernes Physik-Betreiben als kommunikative Teamarbeit beschreiben K gezielte Entnahme physikalischer Informationen aus gegebenen Kontexten Physik als Naturwissenschaft ......................... 294 Die Wurzeln des Physik-Treibens Wie wird Physik betrieben? Physikalische Weltsicht – fragen, erklären, wissen ................................................................. 294 K Physik-Betreiben in einem Ablaufschema darstellen E an Beispielen die durch ihr Fragen eingrenzende Sichtweise der Physik erläutern K das Erklären auf ein Zurückführen eines Sachverhaltes auf bereits Bekanntes darstellen N Durchführung von Idealisierungen aus gegebenen Kontexten Physikalisch handeln – deduktiv oder induktiv vorgehen, verantwortlich sein ............................. 295 E zwischen deduktivem und induktivem Vorgehen unterscheiden K den prinzipiellen Ablauf physikalischen Arbeitens darstellen B Verantwortung-Übernehmen als einen Abwägensprozess unter ethischen Gesichtspunkten mit daraus erwachsendem Handeln charakterisieren B Beurteilung der Bedeutung physikalischer Erkenntnisse für die Gesellschaft Physik-Treiben hat auch eine ethische Komponente Physikalisch kommunizieren – Mathematik als Sprache ......................................................... 296 E Mathematik als die Sprache der Physik in den beiden Dimensionen „Hilfswissenschaft“ und „Kommunikationsmittel“ beschreiben N die Notwendigkeit von Einheiten zu allen physikalischen Größen begründen und am Beispiel des Meters erläutern K die Basisgrößen aufzählen und ihre Beziehung zu den abgeleiteten Größen beschreiben K die historische Entstehung des SI-Einheitensystems in einfacher Form darstellen Mathematik in der Physik – Warum? Projekt: Naturwissenschaften ............................. 297 K einen selbst formulierten Begriff von Naturwissenschaft, insbesondere von Physik entwickeln und darstellen K die Entwicklung des Rutherford’schen Atommodells aus den unterschiedlichen Beobachtungssituationen heraus darstellen E ein Modell als ein gedachtes Abbild der Wirklichkeit beschreiben und seine Revidierbarkeit durch neue Erkenntnisse erläutern B Modelle in ihrer beschreibenden und kommunikativen Funktion beurteilen Mein Begriff von Naturwissenschaft Physikalisch kommunizieren – Modelle zur Vorstellung und Verständigung .......................... 298 Wissen im Wandel – das Beispiel Weltbilder .... 300 © 2013 SCHROEDEL, Braunschweig K das geozentrische, das heliozentrische und das kosmologische Weltbild darstellen B die drei Weltbilder mit dem jeweiligen Kenntnisstand der Menschen, die sie entwickelt haben, bewerten und eine eigene Position dazu entwickeln E die Nicht-Abgeschlossenheit eines Weltbildes gegenüber neuen Erkenntnissen erläutern Welches Bild sich die Menschen von der Welt machen
