Lehrplan für die Q1 (2014/15) und Q2 (2015/16) - Landrat
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Schulinterner Lehrplan des Fachs Physik am Landrat-­‐Lucas-­‐Gymnasium Lehrplan für die Q1 (2014/15) und Q2 (2015/16) Der schulinterne Lehrplan für die Sekundarstufe II im Fach Physik orientiert sich an den Richtlinien und Lehrplänen der Sekundarstufe II (Gymnasium/Gesamtschule). In Anlehnung an die Lehrpläne der Sekundarstufe I wird eine Kontextualisierung bei der Umsetzung der einzelnen vorhaben angestrebt. Verbindliche Kontexte werden mit der Implementation der neuen Kernlehrpläne für die Sekundarstufe II in den schulinternen Lehrplan aufgenommen. Für die Stufen 12 und 13 sind die Inhalte der Leistungskurse aufgeführt, die Inhalte der Grundkurse sind fett gedruckt. Das verwendete Lehrbuch ist „Metzler Physik 1998“ in den Grundkursen bzw. „Metzler Physik 2007“ in den Leistungskursen. Kompetenzen Folgende allgemeine Kompetenzen sollen in allen Bereichen, in denen zentrale Experimente durchgeführt werden, von den Schülern in Einzel,-­‐ Partner-­‐ , bzw. Gruppenarbeit erworben werden: Beobachten, beschreiben, physikalisch fragen • Erscheinungen aus Natur, Technik, Umwelt und Experimenten physikalisch beobachten und theorie-­‐ und modellgeleitet beschreiben und analysieren • aus Beobachtungen physikalische Fragestellungen entwickeln und formulieren und Hypothesen aufstellen, überprüfen und modifizieren • mit Gesprächspartnern über physikalische Fragestellungen angemessen kommunizieren Planen und Durchführen von Experimenten • Entwicklung experimenteller Aufbauten • Konzeptionierung der Versuchsdurchführung Auswerten der Messergebnisse / physikalische Gesetze • graphische Darstellung der Messwerte mit dem grafikfähigen Taschenrechner GTR und Excel • Einsatz des Messerfassungssystem CASSY • Modellierung der Daten mit GTR, Excel, CASSY (Linearisierung, quadratische und exponentielle Regression) • Gesetzmäßigkeiten auffinden und sinnvoll anwenden, physikalische Begriffe bilden Fehlerbetrachtungen • Analyse verschiedener Typen von Messungenauigkeiten • Mittelwertbildung bei Versuchswiederholung • Fehlerberechnungen Gesetze und Modelle anwenden • Physikalische Gesetze und Modelle zur Erklärung und Vorhersage von Phänomenen heranziehen • Grenzen und Gültigkeitsbereich von Modellen festlegen bzw. bewerten und hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit reflektieren • Physikalische Erkenntnisse zur Klärung von Problemen der Lebenswelt, Umwelt und Technik heranziehen 1 Schulinterner Lehrplan des Fachs Physik am Landrat-­‐Lucas-­‐Gymnasium Im Einzelnen werden diese Grundkompetenzen an den entsprechenden Stellen um weitere, dem Inhalt angepasste Kompetenzen erweitert. Stufe Stoffgebiet Inhalte Q1.1. Ladungen und E-­‐Feld Bewegung geladener Teilchen im E-­‐Feld Bewegte Ladungsträger im Magnetischen Feld - - - - - Q1.2. Elektromagnetismus Wechselstromtechnik - - Zentrale Experimente elektrisches Feld, elektrische Feldstärke, Feldkraft auf Ladungsträger im homogenen und radialsymmetrischen Feld potenzielle Energie im elektrischen Feld , Energiedichte - Der Kondensator, Kapazität - - - - Elementarladung, glühelektrischer Effekt, Ablenkung im E-­‐Feld magnetisches Feld, magnetische Feldstärke, Lorentzkraft, Energie des magn. Feldes Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern (Braunsche Röhre, Fadenstrahlrohr, Wien-­‐Filter, Hall-­‐Effekt ) elektrische Leitungsvorgänge im E-­‐Feld, Tolmaneffekt Induktion, Induktionsgesetz (Drehung einer Leiterschleife im homogenen Magnetfeld) Selbstinduktion, Induktivität (verzögerter Einschaltvorgang bei Parallelschaltung von R und L, Ein-­‐ und Ausschaltvorgänge bei Spulen) Energie des Magnetfeldes Erzeugung von Wechselstrom, 2 - - Laden und Entladen am Elektroskop Messung elektrischer Felder mit Doppelplättchen Feldkraft auf Ladungsträger mit Stromwaage, Waage oder Kraftsensor CASSY elektrostatisches Pendel Versuch zum Coulombgesetz, Halbkugeln Kapazität eines Plattenkondensator (U-­‐ Q) mit und ohne Dielektrikum Auf-­‐ und Entladevorgänge ( CASSY) Millikan-­‐Versuch zur e-­‐Bestimmung glühelektrischer Effekt, Schattenkreuzröhre, Braunsche Röhre, Elektronenablenkröhre Magn. Feldstärke von Leiter und Spule Stromwaage zur B-­‐Bestimmung oder Kraftsensor (CASSY) Braunsche Röhre mit Ablenkmagneten Hall-­‐Effektgerät Ausmessen von B-­‐Felder mit Hallsonde Fadenstrahlrohr zur e/m Bestimmung Induktionsversuche an Spulen und Magnet Feld-­‐ und Induktionsspule mit CASSY Lenzsche Regel: Thomsonscher Ring, fallender Magnet mit CASSY Versuch mit Glimmlampen Ein-­‐ und Ausschaltvorgänge R, C, L Drehung einer Leiterschleife im Kompetenzen / Kontexte Quantitative Auswertung bei komplexeren Experimenten und theoretischen Zusammenhängen: - graphische Auswertung bei einem linearen Zusammenhang (Ausgleichsgerade/lineare Regression) Interpretation von Diagrammen: - die elektrische Arbeit als Fläche im I-­‐t-­‐ Diagramm graphische Auswertung der Messwerte bei einem exponentiellen Zusammenhang / bei Abklingvorgängen - einfach-­‐logarithmische Auftragung der Messwerte Mathematisierung: - Bedeutung von Ableitungen im physikalischen Zusammenhang Kontextthema: Auf der Spur des Elektrons ( Freisetzung von Elektronen, Untersuchung der Eigenschaften des Elektrons mit E-­‐ und B-­‐Feldern, Ladung, Masse, Geschwindigkeit des Elektrons, Leitungsvorgänge in Metallen) Referate: Wienfilter, Massenspektro-­‐ graph, Zyklotron, LHC, Elektronenmikros-­‐ kop, Polarlichter, Strahlungsgürtel des Erdmagnetfeldes graphische Auswertung der Messwerte bei einem exponentiellem Zusammenhang / bei Abklingvorgängen - einfach-­‐logarithmische Auftragung der Messwerte Mathematisierung: Bedeutung von Ableitungen im physikalischen Zusammenhang Schulinterner Lehrplan des Fachs Physik am Landrat-­‐Lucas-­‐Gymnasium Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Wellenoptik Q2.1. Relativitätstheorie Thermodynamik Quanteneffekte Phasenbeziehungen und Leistung im Wechselstromkreis, Darstellung im Phasendiagramm, Wechselstromwiderstände, DGL im Wechselstromkreis, Wechselstrom-­‐ schaltungen R, C, L, Transformator - - - - Q2.2. Atom-­‐ und Kernphysik - Elektromagnetischer Schwingkreis, Analogie zum mechanischen Oszillator, Thomson-­‐ Gleichung (Herleitung), erzwungene Schwing-­‐ ung, Resonanz, ungedämpfte Schwingung -­‐ Meissner Rückkoppelung, Rundfunktechnik Herzscher Dipol als Sender, Empfänger und Reflektor, Nachweis von el.-­‐mag. Wellen Mikrowellen, Eigenschaften elektromagnetische Wellen Lichtgeschwindigkeit, Interferenz an Wellenwanne, Spalt, Doppelspalt, Gitter, Wellenlängenbestimmungen, Maxima , Minima, Polarisation, Reflexion und Brechung Interferenz an dünnen Schichten Konstanz der Lichtgeschwindigkeit relativistischer Impuls, Äquivalenz von Masse und Energie 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik Thermodynamische Maschinen Kinetische Gastheorie Lichtelektrischer Effekt und Lichtquantenhypothese De Broglie-­‐Theorem des Elektrons, Welleneigenschaften von Teilchen Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe in der Quantenphysik Linienspektrum und Energiequantelung des Atoms, Atommodelle - - - 3 - Magnetfeld erzwungene Schwingungen an R, C und L, Phasenbeziehungen Frequenzabh. des ind/kap Widerstandes Impedanz bei Reihen-­‐ und Parallelschaltung 1 Hz LC Schwingkreis mit/ohne Dämpfung, Schwingkreis mit var. Sinusgenerator Meissner-­‐Rückkoppelung, Dreipunktschaltung mit/ohne Modulationsteil Dezimeterwellensender Stehende Wellen der Lecher-­‐Leitung, Mikrowellensender mit Hornantenne und Rahmen Spalt-­‐, Doppelspalt-­‐, und Gitterversuche mit dem Laser Newton-­‐Ringe, Seifenhaut Michelson-­‐Experiment Gedankenexperimente Stirling-­‐Motor Stirling-­‐Kreisprozess Wärmepumpe Fotoeffekt h-­‐Bestimmung mit Photozelle und Gegenfeldmethode Elektronenbeugung an polykristalliner Materie Doppelspaltversuch mit Elektronen und Licht reduzierter Intensität Spektrallinien am Gitter; Franck-­‐Hertz-­‐ Versuch Mathematisierung: Aufstellen und Lösungsstrategien von Differentialgleichungen (DGL) Medien: Java-­‐ Applet zur Ausbildung einer elektromag. Welle durch einen Herz’schen Dipol Referat: Rundfunktechnik in Deutschland Exemplarisches Aufzeigen einer historischen Vorgehensweise: vom Strahlenmodell zum Wellenmodell des Lichts Referate: Historische Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit, Auflösungsvermögen von Teleskopen, Fernrohr, Mikroskop, Holografie Exemplarisches Aufzeigen einer historischen Vorgehensweise: - von den Anfängen der Atommodelle bis hin zur Quantentheorie Auswertung der Messergebnisse: - graphische Auswertung der Messwer-­‐ Schulinterner Lehrplan des Fachs Physik am Landrat-­‐Lucas-­‐Gymnasium Ionisierende Strahlung Radioaktiver Zerfall - Röntgenspektroskopie HWZ-­‐Messung, Reichweite und Absorption von Gamma-­‐Strahlung te bei einem exponentiellen Zusammenhang - Ausgleichskurven bei nichtlinearer Achseneinteilung Referate: technische und medizinische Anwendungen radioaktiver Strahlung, Altersdatierung, Nachweisgeräte für radioaktive Strahlung Lernen in Kontexten An verschiedenen Stellen des Lehrplans sind Möglichkeiten erwähnt, Inhalte in Kontexten zu vermitteln. Kontextthemen bilden den Rahmen für die Vermittlung der fachlichen Inhalte und die Entwicklung und Nutzung von Methoden und Formen selbständigen Arbeitens. Sie dienen dazu verschiedene Inhalte unter dem Gesichtspunkt eines Themenfeldes zu stellen und innerhalb diesem zu untersuchen und so den Zusammenhang scheinbar unabhängiger Inhalte zu verdeutlichen. Kontexte sind Themen, die an konkreten Erfahrungen von Schülern anknüpfen, gesellschaftliche Themen berühren oder innerphysikalische Themen in einen größeren Zusammenhang eines sich verändernden physikalischen Weltbildes stellen. Kontextthemen Jahrgangsstufe Q1: • Auf der Spur des Elektrons (Freisetzung von Elektronen; experimentelle Untersuchung der Elektronen mit Hilfe elektrischer Felder; experimentelle Untersuchung der Elektronen mit Hilfe magnetischer Felder) • Physikalische Grundlage der drahtlosen Nachrichtenübertragung (Vermutungen über die Entstehung elektromagnetischer Strahlung; Informationsübertragung durch elektromagnetische Wellen; Elektrosmog – eine Gefahr für die Gesundheit; Licht -­‐ eine elektromagnetische Welle) Jahrgangsstufe Q2: • Von klassischen Vorstellungen zur Quantenphysik (Vom Fotoeffekt zum Photonenmodell; Quantenobjekte) • Wie kann man Atome untersuchen? (Ionisation; radioaktiver Zerfall) • Erkenntnisse über den Atomkern (Aufbau der Atomkerne; Gewinnung von Energie aus Kernprozessen) Leistungsbewertung Die Leistungsbewertung erfolgt nach den Vorgaben der Richtlinien, wobei neben den Klausuren (und Facharbeit in der Stufe 12) in der sonstigen Mitarbeit Versuchsvorbereitungen, -­‐durchführung und –protokoll, Referate, Beiträge zum Unterrichtsgespräch sowie Mitarbeit in Gruppenarbeiten und Projekten bewertet werden. Die Bewertung bezieht inhalts-­‐ und prozessbezogene Kompetenzen ein. 4
