Vorschlag für ein Schulcurriculum Physik für die Klassen 5-6

Schulcurriculum Physik für die Jahrgangsstufen 5–9
am Evangelischen Gymnasium Meinerzhagen
Stunden
Fachliche Inhalte (Stufe)
Kontexte / Versuche
Kompetenzen und didaktisch-methodische Hinweise
Stufe 5 (61 Stunden)
24
Elektrizität im Alltag (5)
9
Schaltungen (5)
5
Einfacher Stromkreis,
Reihen- und Parallelschaltung,
Treppenhausschaltung, Fahrradbeleuchtung
"Elektrizität im Alltag"
4
Leiter, Nichtleiter, Sicherheit
beim Umgang mit elektrischem
Strom
S-Versuche
7
Was der Strom alles kann (5)
3
Wirkungen des elektrischen
Stroms: Wärme-, Licht- und
magnetische Wirkung, Kurzschluss, Sicherung
4
Energie und ihre Nutzung,
Energieumwandlung, Energietransportketten
S-Versuche (einfacher
Stromkreis, Schalter,
Sicherheits- und Klingelschaltung, Wechselschaltung)


Mindmap "Elektrizität"
Fahrradbeleuchtung als schülernahe Anwendung
Methodisches Vorgehen beim Experimentieren und Protokollieren, Beschreiben, Erklären
Planen und Aufbauen von Versuchen
Gruppenarbeit
Text "Sicherheit beim Umgang mit elektrischem Strom"
(Duden S. 23) kann zur Einführung in die Textarbeit (S.
48/49) genutzt werden
Tabellarische Darstellung von Ergebnissen
Poster "Gefahren des elektrischen Stroms"
Batterien, Apfelbatterie
Sicherungen
Energiegeschichten
Energietransportketten nur qualitativ als Fließdiagramm z. B.
bei der Fahrradbeleuchtung, Leistungsdifferenzierung durch
Wahl der Beispiele möglich
Am Problem "Wird Strom verbraucht?" sollte Alltags- und
Fachsprache verglichen werden.
Auch andere Energieformen einbringen, Sonne als Startpunkt.
Erhaltung und Entwertung von
Energie
8
Anziehung trotz Abstand – Magnete schaffen das (5)
8
Magnete und Wirkungen, magnetisches Feld, Elektromagnet,
Vergleich: Dauermagnet –
Elektromagnet, Sicherung



"Unsichtbare Kraft" (Einstieg über "Sindbad und
der Magnetberg" möglich)
Stationenlernen möglich
(Nach Fokus 5/6 S. 38/39)
"Auf dem Schrottplatz"
E-Magnet auch als SVersuch
Vergleiche (Dauer- / E-Magnet)
Vorkenntnisse zu Magneten aus GS-LP korrigieren,
Anknüpfung und Beispiele erfragen, z. B. Magnetspielzeug,
Haushalt
Elektromagnet als magnetische Wirkung des elektrischen
Stroms,
Magnetfeld (der Erde)
Abschluss möglich mit
Film "Jim Knopf" (wahr
oder falsch?)
17
Sonne – Temperatur – Jahreszeiten (5)
11
Was sich mit der Temperatur alles ändert (5)
3
Temperatur und ihre Messung,
Warm-Kalt-Empfindung, Celsius-Skala, Bau eines Thermometers,
S- Versuche (Wie heiß
wird Wasser? etc.)
Aggregatzustände, Teilchenmodell und -bewegung
Demo (Duft, Lösung von
Zucker, Tintenvulkan, ...)
Vergleich Dauermagnet – Elektromagnet eignet sich gut für
die methodische Einführung des "Vergleichens"
Temperatur und Wärmeempfinden knüpft an den GS-LP an,
"Vorgehen beim Messen der Temperatur"
Tabelle und x-y-Diagramm (Darstellen und Auswerten von
Messungen in einem Diagramm
Einführung Teilchenmodell
1
Stunden
Fachliche Inhalte (Stufe)
3
Aggregatzustände, Aggregatzustandsänderungen und ihre
Umwandlungstemperaturen,
Verdunsten von Flüssigkeiten
4
Volumenänderung von festen,
flüssigen und gasförmigen
Körpern
Anomalie des Wassers
Kontexte / Versuche
Aufnehmen von Messreihen und Auswerten von Diagrammen
Vertiefung der Methode "Darstellen und Auswerten von Messungen in einem Diagramm"
Deuten der Aggregatzustandsänderungen mit dem Teilchenmodell
Einführen in das "Arbeiten mit Modellen" am Beispiel von
Aggregatzustandsänderungen
Heimversuche möglich
(Ausdehnung von Eis in
Filmdose, Flasche wird
zusammengedrückt...)
Anwendungen knüpfen an Schüleralltag an (Kaugummipapier, Sprinkleranlage, Feuermelder), einfache Schülerversuche zu Bimetall, Schülervorträge zu Anwendungen möglich
(Bügeleisen, Waffeleisen)
Gelegenheit für Protokolle (Protokollieren, Beschreiben,
Erklären)
"Klimawandel"
Anknüpfen an einfachen Wasserkreislauf im GS-LP, Erweiterung mithilfe von Abbildungen möglich oder Recherche als
Hausaufgabe
Text "Wetterphänomene und Klima" (Duden S. 97) eignet
sich zur Übung der Textarbeit (S. 48/49) und zur Förderung
der deutschen Sprache z. B. durch Glossar zu Begriffen des
Wetters
Aktuelles aus den Nachrichten einbringen
1
Wasserkreislauf,
Wetterphänomene und Klima
6
Leben bei verschiedenen Temperaturen (5)
6
Wärme und Wärmequellen,
Wärmeleitung, Wärmestrahlung, Wärmeströmung, Wärmedämmung und technische
Anwendungen, Schutz gegen
Wärmeverlust bei Lebewesen
Demoversuche / SVersuche möglich
Protokolle
Evtl. Kurzvorträge (Eisbär, Vogel, Haus...)
Üben des "Begründens" an einfachen Zusammenhängen,
Bezüge zu Lebens- und Tierwelt sprechen besonders Mädchen an
20
Sehen und Hören (5)
8
Sicher im Straßenverkehr (5)
4
Lichtquellen, Ausbreitung von
Licht, Absorption, Streuung
und Reflexion, das Sehen
"Augen auf im Straßenverkehr"
Bilder durch Öffnungen und an
Spiegeln
S-Versuche
Zeichnungen (Lineal)
Lochkamera
4
Kompetenzen und didaktisch-methodische Hinweise
Demo- und S-Versuche
Licht und Lichtquellen knüpfen an den GS-LP an, einfache
Experimente zu Licht und Schatten sind sicher bekannt,
Anknüpfung an Fehlvorstellungen zum Sehen (Sehstrahlen),
Projekt "Sehen und gesehen werden" (S. 122/123) greift
Phänomene der Reflexion und Absorption im Schüleralltag
auf
Methodisches Vorgehen beim "Bewerten" kann am Beispiel
der Kaufentscheidung für einen Schulranzen eingeführt werden
Bau einer Lochkamera bietet sich an, Hohl- und Wölbspiegel
als komplexe Anwendungen ("Spiegel als Waffe" – Archimedes; Straßenverkehr, Kirmes)
Fehlvorstellung Spiegelbild korrigieren
Auge
(evtl. Film "Auge")
Projekt "Augen, um zu sehen" (S. 129/130) eignet sich zur
Differenzierung (Farbensehen und beidäugiges Sehen, Sehen von Tieren, Täuschungen)
5
Orientierung am Stand der Sonne (5)
2
Licht und Schatten
Lucky Luke: "Der Mann,
der schneller..."
Zeichnungen (Lineal)
3
Entstehung von Tag und Nacht
Zeichnungen
Sonnenuhr bauen
Tellurium Erdkunde
Verhältnisse bei Tag und Nacht sowie der Jahreszeiten durch
Fehlvorstellungen zur Entstehung der Jahreszeiten experimentell widerlegen (S. 104)
Modellglobus erfahrbar machen
Mondphasen, Sonnen- und Mondfinsternis durch Modelle
erfahrbar machen
Entstehung der Jahreszeiten
Mondphasen,
Sonnen- und Mondfinsternis
2
Stunden
Fachliche Inhalte (Stufe)
Kontexte / Versuche
Kompetenzen und didaktisch-methodische Hinweise
7
Physik und Musik (5)
4
Schall und Schallausbreitung,
Schallquellen, menschliche
Stimme, Hörbereich, Ohr
"Ohren auf im Straßenverkehr"
Heimversuche möglich
(Dosentelefon, singende
Gläser...)
Delfin, Fledermaus, Echolot
Vorerfahrungen zu Schall und Lärm aus der Grundschule
Vergleich zwischen Licht und Schall,
Experimente zur Schallerzeugung und Schallausbreitung
knüpfen an Schüleralltag an (z. B. bei den Musikinstrumenten), Schüler(fehl)vorstellung zur Schallübertragung im
Vakuum aufgreifen
3
Schallaufzeichnung und Wiedergabe, Lärm und Lärmschutz
Schallwellen (Oszilloskop)
"Vom Phonographen zur DVD" (S. 154) als Hausaufgabe und
zur Befragung von Erwachsenen oder zur Internetrecherche
nutzbar, Projekt "Viel Lärm um nichts?" (S. 150/151)
Vorgehen beim "Vorbereiten und Haltens eines Vortrags" (S.
152) und des "Anfertigen eines Lernplakats" (S. 153)
Stufe 8 (51 Stunden)
18
Optik (8)
13
Geometrische Optik (8)
5
Reflexion, Brechung von Licht, Brechung in Glas
Brechungsgesetz, Totalreflexi- Wasser
on und Anwendungen
Glasfaserkabel
4
Untersuchungen
Strahlenverlauf,
maßstab
4
Brille, Lupe, Fotoapparat, Dia- Das Auge und seine Hilfen
projektor, Mikroskop, Teleskop
5
Die Welt der Farben (8)
3
Zerlegung von weißem Licht, Dispersion bei der BreSpektrum, infrarotes und ult- chung, Geldscheinprüfung,
raviolettes Licht
Wärmestrahlung, elektromagnetische Wellen
Farben und Farbmischung sprechen die Mädchen der Lerngruppe in besonderem Maße an. In der Klasse 5/6 wurden
im fachlichen Kontext "Sonne – Himmel – Jahreszeiten"
bereits geeignete Schutzmaßnahmen gegen die Gefährdungen durch Strahlung benannt. Jetzt werden die Kenntnisse
systematisiert und auf UV- und IR-Licht erweitert.
1
Additive und subtraktive Farbmischung
Einsatzmöglichkeit von PC-Programmen
1
Spektroskop und Spektralana- Eigenschaften von Him- Anknüpfend an dem Interesse für Farben und Spektren nutzt
lyse
melskörpern mit Hilfe der die Spektroskopie die erworbenen Kenntnisse und zeigt den
Spektralanalyse
bestim- klassischen Weg der Erkenntnisgewinnung.
men
19
Elektrizität – messen, verstehen, anwenden (8)
8
Elektrische Grundgrößen (8)
4
Sicherheit, Quellen elektrischer Gewitter, Bandgenerator
Energie, elektrische Ladung,
elektrisches Feld und Ladungsspeicherung
Analogie zum magnetischen Feld kann erstellt werden.
4
Bewegte Ladung, elektrische Glühbirne, E-Magnet,
Stromstärke, Wirkungen des Batterien, Messgeräte
Stromes, Spannung
Modell des Wasserstromkreises wird eingeführt, am Beispiel
der Spannung kann die Grenze dieses Modells klargemacht
werden.
11
Elektrische Schaltungen (8)
6
Parallel- und Reihenschaltung, Elektroinstallation
und
Stromstärke und Spannung in Sicherheit im Haushalt,
unverzweigten und verzweig- Autoelektrik
ten Stromkreisen
und Schülerexperimente bieten eine gute Gelegenheit, im Anfangsunterricht der Sekundarstufe I die Klasse kennen zu
lernen und ihre Kompetenzen, die sie aus der Orientierungsstufe mitbringen, abzuschätzen.
mit Linsen, Funktion der Augenlinse,
Abbildungs- Bilder auf der Netzhaut
Farbfernsehen
Experimente zum Strahlenverlauf schulen die Sorgfalt.
Die Anwendungsbeispiele können je nach Lerngruppe als
arbeitsteilige oder arbeitsgleiche Gruppenarbeit durchgeführt
werden. Selbstständigkeit und Präsentationskompetenz
sowie die Anwendung der Fachsprache werden so gefördert.
Im Kontext "Elektroinstallation im Haushalt" kann auf Vorkenntnisse aus dem Unterricht in 5/6 und auf Vorerfahrungen aus dem Alltag zurückgegriffen werden.
Bei der Verallgemeinerung der Gesetze in unverzweigten
und verzweigten Stromkreisen ist es sinnvoll, Voraussagen
mithilfe des Modells Wasserstromkreis zu machen.
3
Stunden
Fachliche Inhalte (Stufe)
Kontexte / Versuche
Kompetenzen und didaktisch-methodische Hinweise
5
Widerstand in unverzweigten
und verzweigten Stromkreisen,
Spannungsteilerschaltung und
kirchhoffsche Gesetze
37
Werkzeuge und Maschinen erleichtern die Arbeit (8/9)
14
Kräfte und einfache Maschinen (8)
5
Kräfte und ihre Wirkungen, Vergleich von Kräften:
Messen und Darstellen von Armdrücken, Expander,
Kräften, Kräfteaddition
Messen von Kräften mit
Hilfe von Kraftmessern,
Hooksches Gesetz,
Zusammenwirken
von
Kräften
Als Kompetenzen werden im Aufgabenschwerpunkt "Werkstoffe und Werkzeuge, Geräte und Maschinen" folgende
formuliert:
Wirkungen und Wandlungen von Kräften untersuchen
einfache Geräte und Maschinen untersuchen, montieren
und demontieren.
4
Masse
und
Gewichtskraft, Gegenüberstellung:
GeSchwerelosigkeit
wichtskraft und Masse auf
dem Mond, Gravitationswaage
Zum Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft wird am
Beispiel des Astronauten, der auf dem Mond trotz schwerer
Ausrüstung große Sprünge machen kann, das "saubere
Argumentieren" eingeübt.
5
Hebel, Rollen, Flaschenzüge, Kräfte sparen,
goldene Regel der Mechanik, Wegunabhängigkeit
mechanische Arbeit
mechanischen Arbeit
Die Gesetze für die Widerstände in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen werden theoretisch aus den Gesetzen
für die Stromstärken und Spannungen abgeleitet.
An U, R und I kann "saubere Argumentation" eingeübt werden.
Mathematische Anwendungen zum Hebelgesetz und zur
der mechanischen Arbeit üben das Verständnis zur Mathematisierung von Zusammenhängen und das Nutzen und Umstellen von Formeln sowie das Berechnen von Größen nach
einem verabredeten sinnvollen Schema.
Stufe 9 (62 Stunden)
11
100 Meter in 10 Sekunden – Physik und Sport (9)
5
Bewegung und Ruhe, gleichförmige Bewegung, Messen,
Berechnen und Darstellen von
Geschwindigkeiten
6
Mechanische und kinetische Bungeesprung
Energie, Arbeit, Leistung, Umwandlung und Erhaltung me- Leistungsmessung
chanischer Energie
Treppenhaus
Geschwindigkeitsmessung,
Luftkissenfahrbahn, Messdatenerfassung und Auswertung
Energieerhaltungssatz
Beim diesem Kontext wird der Grad der Mathematisierung in
den Berechungen zu den Geschwindigkeiten und in den
geometrischen Darstellungen im Vergleich zum vorherigen
Kontext erhöht. Interpretation von linearen Funktionen.
Folgende Kompetenzen sollten in 5/6 erreicht worden sein
und werden erweitert:
im Speicherung, Transport und Umwandlung von Energie
aufzeigen,
in Transportketten Energie halbquantitativ bilanzieren
und dabei die Idee der Energieerhaltung zugrunde legen,
an Beispielen zeigen, dass Energie, die als Wärme in die
Umgebung abgegeben wird, in der Regel nicht weiter
genutzt werden kann und
12
Tauchen in Natur und Technik (9)
4
Druck, Schweredruck
Tauchen und seine Gefah- Druck allgemein als F/A (Elefantenfuß und Stöckelschuh)
ren für den Menschen
Schweredruck bei Wasser
4
Hydraulik und Luftdruck
Vakuum, Ansaugen von Bei der Hydraulik verbinden sich der Aufbau von ExperimenWasser, Pumpen, Wagen- ten und Geräten und die mathematischen Beschreibungen
heber
zu einem funktionellen Zusammenhang (Kompetenz "den
Aufbau von Systemen beschreiben und die Funktionsweise
Versuche mit der Vaku- ihrer Komponenten erklären").
umglocke
Der Luftdruck wird als Schweredruck der Luft eingeführt.
4
Auftrieb
in
Flüssigkeiten, Schiffe, U-Boote, Salzwas- Stationenlernen möglich
Schweben, Schwimmen, Sin- ser, Druckdose, Auftriebsken
kraft messen
16
Radioaktivität und Kernenergie (9)
11
Strahlendiagnostik und Strahlentherapie (9)
2
Aufbau und Größe von Ato- Periodensystem,
Isoto- Der Einstieg über den Kontext "Strahlendiagnostik und
men, Nuklide und Isotope
penkarte, Nuklidkarte
Strahlentherapie" spricht besonders die Mädchen der Lerngruppe an, da medizinische Anwendungen und Gesundheitsfürsorge auf ihr Interesse stoßen.
4
Stunden
Fachliche Inhalte (Stufe)
5
Kernzerfall, ionisierende Strah- Nebelkammer, Geigerzäh- Das Experiment zum "Bierschaum" oder auch zum "Würfellung, Zerfallsreihen, Strahlen- ler, Thoriumzerfall,
zerfall" spricht die Schülerinnen und Schüler an und bleibt in
messung,
Halbwertszeit
der Erinnerung.
natürliche
und
künstliche
Strahlenbelastung, Anwendungen
4
Eigenschaften
verschiedener Reichweite,
Strahlungsarten
C14
5
Radioaktivität und Kernenergie – Nutzen und Gefahren (9)
1
Kernspaltung
werke
4
Anwendungen in Medizin und Werkstoffprüfung, Szinti- Gut geeignet als Internetrecherche.
Technik
gramm, Strahlentherapie
23
Effiziente Energienutzung (9)
15
Strom für zu Hause (9)
7
Magnetfelder stromdurchflossener Leiter, elektromagnetische Induktion, Induktionsgesetz, lenzsches Gesetz
4
Wechselstrom,
Generator, Generator im Kraftwerk
Transformator, E-Motor
Handyladegerät
Schweißgerät
4
Messen und Berechnen der KWh-Zähler
elektrischen Energie,
Haushaltsgeräte
Stromverbundnetze, Fernübertragung,
8
Energieversorgung und Umwelt (9)
3
Niedrigenergiehaus, Wirkungs- Wärmedämmung,
grad, Heizungssysteme,
Kraftwerkstypen
regenerative Energiequellen
Energiepass, Passivhaus oder Blockheizkraftwerk geistern
als Fachbegriffe durch die Medien, die hier mit den physikalischen Grundlagen erarbeitet und bewertet werden.
Gut geeignet für Gruppenarbeit, Podiumsdiskussion o.ä. zum
Thema "Energieversorgung der Zukunft"
5
Energiebilanz bei Wärmekraftmaschinen,
Wärmepumpe,
Erhaltung und Entwertung von
Energie, Perpetuum mobile
Gegenüberstellung von Hybridantriebe und herkömmlichen
Verbrennungsmotoren. Thematisierung von alternativen
Antrieben auch unter energetischem Aspekt.
und
Kontexte / Versuche
Kompetenzen und didaktisch-methodische Hinweise
Absorption, Am besten zeitgleich zu den Exponentialfunktionen in Mathe
behandeln
Kernkraft- Kernspaltung
Nutzen und Risiken
der Kernenergie
Kernkraft und Kernspaltung sind in Presseartikeln immer
wieder relevant, so dass man auf die Artikel des Buches oder
aktuelle Zeitungsartikel zurückgreifen kann.
Finden geeigneter Bewertungskriterien und Einüben an Beispielen.
Gut geeignet als Internetrecherche.
Leiterschaukel, Fernseher, Der Kontext greift auf Vorkenntnisse aus der 5 (Magnete)
Sender Fahrradtacho, el. und 8 (Elektrik) zurück.
Zahnbürste, Münzerkennung, Wirbelstrombremse Möglichkeit für Referate
Motoren
Hybridantrieb
Stirlingmotor
Wärmepumpe
Gut geeignet für Berechnungen zum Standby-Betrieb, Energiesparlampen, großen "Energieverbrauchern" im Haushalt
Ganz raus aus dem Lehrplan: Wärmelehre 9!
5