Kompetenzplan Klassen 9/10

Schuleigener Kompetenzplan Physik 9/10
Z
e
i
t
Inhaltliche Aspekte
Standards für den
Kompetenzbereich
Fachwissen
Anmerkungen,
Unterrichtsbeispiele,
Unterrichtsideen
Die Schülerinnen und
Schüler …
34
Standards für den
Kompetenzbereich
Erkenntnisgewinnung
Standards für den
Kompetenzbereich
Kommunikation
Standards für den
Kompetenzbereic
h Bewertung
Die Schülerinnen und
Schüler …
Die Schülerinnen und
Schüler …
Die Schülerinnen
und Schüler …
Methoden,
Unterrichtspri
nzipien,
Unterrichtste
chniken
Elektrizität 3
 Voraussetzung (evtl. Whd.
nötig):
 Stromkreismodell
(Vorschlag:
„Huckepackmodell“ Damit
lassen sich Stromstärke,
Spannung und Energie bzw.
der Energiestrom gut
erklären und unterscheiden)
 Vorstellung von Stromstärke
und Spannung
 Energiestrom P=U*I
3
elektrischer Energiebegriff
W=P*t
Berechnen Energiekosten
verschiedener Geräte
Energiequelle Nahrung
2
elektrischer Leistungsbegriff
 verwenden die
Energieeinheiten Joule
und Wattsekunde
 Energiemessung und
Kostenberechnung für
verschiedene Geräten
 wenden die Einheiten bei
Berechnungen in Tabellen
usw. an.
 Vergleich verschiedener
Nahrungsmittel bezüglich
ihres Energiegehaltes und
Vergleich der Energie aus
Lebensmitteln mit dem
Energiebedarf von
elektrischen Geräten.
 berechnen die
Energiekosten elektrischer
Geräte aus ihrem Umfeld
auch unter
Berücksichtigung des
Wirkungsgrades.
 ermitteln den
Zusammenhang zwischen
Stromstärke, Spannung
und elektrischer Leistung.
Eigenschaften von Magnet
und Spule
 Magneteigenschaften,
Magnetfeld, Pole
 bewerten
Energieeinsparmöglichkeiten
 Messungen
 Daten
sammeln
und
auswerten
 Mathematisi
eren
 ermitteln den
Zusammenhang
zwischen elektrischer
Leistung, Zeit und
Energie.
 vergleichen Leistungen
von verschiedenen
elektrischen Geräten.
2
 schätzen die
Größenordnungen
ein.
 Mathematisi
eren
2
Bewegung eines Magneten
in einer Spule
Funktionsweise eines
Generators/ Dynamos
 erklären die magnetische
Wechselwirkung an
Elektromotor und
Generator.
 beschreiben Elektromotor
und Generator als
Energiewandler.
2
Ein Wechselstromgenerator
kann eine
Wechselspannung erzeugen
 erklären die magnetische
Wechselwirkung an
Elektromotor und
Generator.
3
Der Elektromotor
Aufbau und Funktionsweise
 erklären die magnetische
Wechselwirkung an
Elektromotor und
Generator.
 beschreiben Elektromotor
und Generator als
Energiewandler.
1
2
(2)
 Induktionsspannung wird
qualitativ untersucht
 Abhängigkeit der Richtung
vom eingeschobenen Pol
 Abhängigkeit des Betrags
von Geschwindigkeit und
Windungszahl
 Nachvollzug der Vorgänge in
der Spule, die zur
Entstehung einer
Wechselspannung führen
 Wechselspannung auf dem
Ozilloskop
 Bau eines vereinfachten
Elektromotors
 Schüler erklären die
Energieumwandlungen am
Generator und Elektromotor
 beschreiben die
Wirkungsweise
eines Generators.
 recherchieren in
verschiedenen
Quellen zu
unterschiedlichen
technischen
Lösungen der
Stromerzeugung,
dokumentieren und
diskutieren die
Ergebnisse ihrer
Arbeit.
 recherchieren den
Wirkungsgrad von
Maschinen und
technischen Anlagen
z.B. von Kraftwerken
und Motoren.
 vergleichen und
bewerten
technische
Lösungen zur
Stromerzeugung.
 Experiment
 bewerten den
Wirkungsgrad
unter
ökologischen
und
ökonomischen
Aspekten.
 Deduktives
Vorgehen
 Protokoll
 Textarbeit
Informieren
(verschieden
e Medien
möglich)
 Textarbeit
 Informieren
 Recherchier
en
(verschiedene
Medien
möglich
Kommutator
Wie kann ein
Gleichstrommotor an
Wechselstrom betrieben
werden?
Die Diode und ihre
Gleichrichtfunktion
Z: Brückengleichrichter
 erläutern die
Gleichrichterwirkung der
Diode.
 Untersuchung einer (Leucht)Diode an Gleichstrom
 Schüler erkennen
Durchlassrichtung und
Sperrrichtung
 Darstellung am Oszilloskop
 -> Problem der
Energienutzung
 Schüler überlegen auf der
Grundlage der Kenntnisse
über die Diode eine
Schaltung, die einen
Wechselstrom gleichrichtet
und die gesamte Energie
nutzt.
 Überprüfung durch Versuch
und Oszilloskop
 Experiment
 Messungen
 Protokoll
 Präsentieren
2
2
5
2
Der Transformator
Einsatz von
Transformatoren im
Wechselstromnetz
Bedeutung der
Hochspannung für den
Energietransport
Anwendungsaufgaben zu
den verschiedenen Themen
Woher kommt die
elektrische Energie?
Das Wärmekraftwerk
 beschreiben die Funktion
des Transformators auch
im
Energieversorgungsnetz.
 beschreiben die Funktion
des Transformators auch
im
Energieversorgungsnetz.
 Schüler untersuchen den
Aufbau eines
Transformators, benennen
die Bauteile und dessen
Aufgabe.
 Schüler bauen
Transformator nach und
untersuchen die
Sekundärspannung in
Abhängigkeit der
Primärspannung bzw. der
Windungen.
 Lehrerdemonstrationsversuc
h zum Energietransport mit
Hochspannung
 Untersuchen
(alte
Generatoren)
 Deduktives
Vorgehen
 Protokoll
 Präsentieren
 stellen
Energieumwandlunge
n u.a. am Beispiel
von
Wärmekraftwerken
dar.
 recherchieren den
Wirkungsgrad von
Maschinen und
technischen Anlagen
z.B. von Kraftwerken
und Motoren.
4
alternative Energien
 recherchieren in
verschiedenen
Quellen zu
unterschiedlichen
technischen
Lösungen der
Stromerzeugung,
dokumentieren und
diskutieren die
Ergebnisse ihrer
Arbeit.
 vergleichen und
bewerten
technische
Lösungen zur
Stromerzeugung
 diskutieren und
vergleichen
Möglichkeiten
nachhaltiger
Energieversorgung.
 vergleichen
Kraftwerkstypen
unter
ökologischen
bzw.
ressourcenschon
en-den
Aspekten.
 Diskutieren
 Argumentier
en
 bewerten den
Wirkungsgrad
unter
ökologischen
und
ökonomischen
Aspekten.
 Evtl.
Rollenspiel
 recherchieren in
verschiedenen
Quellen zu
unterschiedlichen
technischen
Lösungen der
Stromerzeugung,
dokumentieren und
diskutieren die
Ergebnisse ihrer
Arbeit.
 Textarbeit
 Informieren
(verschiedene
Medien
möglich)
 Präsentieren
 Dokumentier
en
 Präsentieren
 wenden ihre
physikalischen
Kenntnisse in
Diskussionen
über den
verantwortungsv
ollen Umgang
mit Energie an.
29
Mechanik 2
 Schüler planen Experimente
zur Geschwindigkeitsbestimmung (Bsp.: Tip-TopLäufer, Fußball, Aufziehauto,
Skateboardfahrer…)
 Zeit und Weg wird gemessen
 Durchschnittsgeschwindigkeit berechnet
 Diskussion über
Aussagekraft der
Durchschnittsgeschwindigkeit
 Weg-Zeitmessung
 graphische Darstellung
 Steigung im s/ t-Diagramm
als Geschwindigkeit
erkennen und berechnen
 Formel und
Gesetzmäßigkeiten
 auch Umrechnungen von
Einheiten
Geschwindigkeitsbegriff
2
2
3
gleichförmigen Bewegung
(aus Mechanik 1)
gleichmäßig beschleunigte
Bewegung
 beschreiben gleichmäßig
beschleunigte
Bewegungen anhand von
t-s- und t-v- Diagrammen
 Weg-Zeitmessung
 graphische Darstellung
 Schüler vermuten aufgrund
des Graphen einen
quadratischen
Zusammenhang
 Berechnung der
Durchschnittsgeschwindigkeit in kleinen
Intervallen -> Einlegen einer
Geraden im v/t Diagramm
 Steigung im v/t Diagramm
als Beschleunigung
erkennen und berechnen
 Experiment
 messen
 Protokoll
 untersuchen
beschleunigte bzw.
verzögerte
Bewegungen im
Experiment und
ermitteln
Zusammenhänge aus
den Messdaten.
 interpretieren
Diagramme zu
Beschleunigung und
Verzögerung.
 dokumentieren die
Ergebnisse ihrer
Arbeit in Form
geeigneter
Diagramme und
tauschen sich über
die gewonnenen
Erkenntnisse und
deren
Anwendungen unter
angemessener
Verwendung der
Fachsprache aus.
 dokumentieren die
Ergebnisse ihrer
Arbeit in Form
geeigneter
Diagramme und
tauschen sich über
die gewonnenen
Erkenntnisse und
deren
Anwendungen unter
angemessener
Verwendung der
Fachsprache aus.
 Experiment
 (Daten
erheben,
auswerten)
 Mathematisi
eren
 Diagramme
erstellen
 Protokoll
 Experiment
 (Daten
erheben,
auswerten)
 Mathematisi
eren
 Diagramme
erstellen
 Protokoll
2
2
 Gesetzmäßigkeiten und
Formeln
 Schüler erkennen, dass sich
ein Körper (gleichmäßig)
beschleunigt bewegt, wenn
eine konstante Kraft wirkt.
Falls die gleichmäßig
beschleunigte Bewegung mit
Hilfe von Gewicht und
Umlenkrolle erzeugt wurde
kann hier auch schon die
dynamische Kraftdefinition
F=m*a
erarbeitet werden.
freier Fall
1
Reaktionszeit
2
Bremsvorgänge
2
Verkehrssicherheit
 Sonderform einer
gleichmäßig beschleunigten
Bewegung mit konstanter
Beschleunigung g
 Auch hier ist konstante Kraft
nötig Fg.
 Fallrohrversuch
 Fallschnüre
 Bestimmung der
Reaktionszeit mit Hilfe eines
fallenden Lineals und den
Gesetzen des freien Falls
 beschreiben anhand von
Merkmalen gleichmäßig
beschleunigte und
verzögerte Bewegungen.
 Bremsvorgang als
Umkehrung der gleichmäßig
beschleunigten Bewegung
erkennen und
Gesetzmäßigkeiten ableiten
 Anhalteweg =
Reaktionsweg+Bremsweg
 erstellen und interpretieren
von Diagrammen
 Sicherheitsabstand
 Faustformel Bremsweg
 evtl. Sicherheitsgurt,
Nackenstütze, Airbag
 evtl. Trägheitsbegriff
wiederholen
 Experiment
 Qualitativ
 Argumentier
en
 Protokoll
 interpretieren
Diagramme zu
Beschleunigung und
Verzögerung.
 dokumentieren die
Ergebnisse ihrer
Arbeit in Form
geeigneter
Diagramme und
tauschen sich über
die gewonnenen
Erkenntnisse und
deren
Anwendungen unter
angemessener
Verwendung der
Fachsprache aus.
 beschreiben und
vergleichen
Reaktionsweg,
Bremsweg und
Anhalteweg bei
unterschiedlichen
Geschwindigkeiten.
 erkennen den
Zusammenhang von
Sicherheitsabstand
und
 Experiment
 Versuchspla
nung
 Protokoll
 mathematisi
eren
 Mathematisi
eren
 Diagramme
erstellen
 Interpretiere
n
 bewerten die
Risiken von zu
geringem
Sicherheitsabsta
nd.
 Lernzirkel
Geschwindigkeit.
5
Anwendungsaufgaben zu
den jeweiligen Inhalten
 wenden Gleichungen an,
formen sie um und nutzen
sie zur Lösung einfacher
Aufgaben.
 wenden ihre Kenntnisse
bei beschleunigten und
verzögerten Bewegungen
an.
 Anwendung der
Gesetzmäßigkeiten und
Formel
 Berechnungen und
Interpretation von
Diagrammen
 erkennen die
mathematischen
Zusammenhänge
durch Berechnung
von Zeit, Weg,
Geschwindigkeit und
Beschleunigung.
 Mathematisi
eren
 Diagramme
zeichnen,
übersetzen
 vergleichen die
verschiedenen
Geschwindigkeitseinheite
n.
1
aus Energie- Wärmelehre 2
mechanische Energieformen
Wkin
Wpot
 verwenden die
Energieeinheiten
Newtonmeter (Joule und
Wattsekunde werden in
Elektrizität 3 erörtert)
 Voraussetzung:
Energiebegriff W=F*s
 (sollte dies nicht der Fall sein
müsste dies hier nachgeholt
werden)
 Herleitung von
Wkin 
 wenden die Einheiten bei
Berechnungen in Tabellen
usw. an.
1
 m v2
2
 beurteilen die
Gefahren im
Straßenverkehr
im
Zusammenhang
mit der
kinetischen
Energie.
über F =
 mathematisi
eren
m*a und
W pot  m  g  h
am
Beispiel einer
Energieumwandlungskette
möglich.

1
aus Energie- Wärmelehre 2
Energieumwandlungsketten
beschreiben und
Umrechnungen zwischen
Wpot und W kin
durchführen
2
Energiebetrachtung an
bewegten Körpern
 beschreiben
Energieumwandlungskette
n.
 beschreiben und
berechnen die
Umwandlung von
potenzieller Energie in
kinetischer Energie und
umgekehrt.
 Anhand des Diagrammes
Buch S.142 werden der
cW-Wert erläutert und
Wkin ~ v 2 bezüglich
Verkehrssicherheit
interpretieren
 Energieerhaltung
thematisieren
 beschreiben an
Beispielen
Energieumwandlung
en und begründen
auftretende
Energiedifferenzen.
 mathematisi
eren
 Diagramme
interpretiere
n
Energieverluste
thematisiert.
 Dabei werden
Abhängigkeit des
Benzinverbrauchs von der
Geschwindigkeit und
Möglichkeiten des
Benzinsparens deutlich.
4
Anwendungsaufgaben
19
Atom- und
Kernphysik
2
Das Atommodell (KernHülle-Modell)
2
 wenden das Kern- HülleModell an.
Strahlungsarten (α-, β-, γ- ,
Röntgen- und UV-Strahlen)
Abschirmbarkeit
Reichweite
Bestandteile
 verwenden die
Fachbegriffe
Elektron, Neutron
und Proton im Sinne
des Atommodells.
 Textarbeit
(verschiede
ne Medien
möglich)
 Arbeiten mit
Modellen
 Informieren
 Präsentieren
 verwenden die
Fachbegriffe
Elektron, Neutron
und Proton im Sinne
des Atommodells.
Periodensystem im
Überblick
Perioden, Gruppen
Massezahl, Ordnungszahl
Isotope
3
 brainstorm zum Thema Atom
 Vorkenntnisse aus dem
Chemieunterricht werden
aufgegriffen und ggf. ergänzt
bzw. vertieft.
 mit Hilfe von Vergleichen wird
versucht eine Vorstellung
von den Atombausteinen
und deren Beziehung
zueinander aufzubauen.
 vergleichen
Strahlungsarten
hinsichtlich ihrer
Eigenschaften und
Schutzmaßnahmen.
 nennen die
Einsatzmöglichkeiten der
Strahlungsarten in der
Medizintechnik.
 Die Dezimalangabe der
Massenzahl im
Periodensystem leitet zu den
Isotopen über
 Schüler entnehmen
Quelltexten Informationen
über die Strahlungsarten und
wählen eine geeignete
Darstellung um ihre
Ergebnisse vergleichend zu
präsentieren (Bsp.: Tabelle)
 verwenden die
Fachbegriffe
Elektron, Neutron
und Proton im Sinne
des Atommodells.
 Textarbeit
(verschiedene
Medien
möglich)
 Informieren
 Präsentieren
3
 Durch Strahlung findet eine
Kernumwandlung statt
Kernzerfall Veränderung des
Kerns beim Zerfall
Zerfallsgleichungen
Halbwertszeit
2
Auswirkungen und Gefahren
der Strahlen
4
Atomkraftwerk:
 führen Berechnungen zu
Halbwertszeiten durch.
 erläutern den Aufbau und
die Funktion eines
Kernkraftwerks.
 beschreiben die Vorgänge
bei der Kernspaltung
anhand eines einfachen
Modells.
 vergleichen bei der
Kernspaltung kontrollierte
und unkontrollierte
Kettenreaktion.
 erklären die Bedeutung
von Brenn- und
Regelstäben in
Kernkraftwerken.
 vergleichen
Kernkraftwerke mit
konventionellen
 Experiment
(Hypothese,
Versuch,
Verifizierung,
Falsifizierung)
 Arbeiten mit
Modellen
 Häufige Schülervermutung:
Die Zerfallskurve verläuft
linear
 Überprüfung Versuch: Zerfall
von (alkoholfreiem)
Bierschaum
 Falsifizierung der Vermutung
 Bestimmung der
Halbwertszeit
 Übertragung auf die
Zerfallskurve eines
radioaktiven Stoffes
 Diagramme
zeichnen,
interpretiere
n
 bewerten
Schutzmöglichke
iten für die
Menschen auf
der Grundlage
der
Eigenschaften
und biologischen
Wirkungen der
Strahlungen.
 diskutieren und
begründen
Möglichkeiten
und Grenzen der
Kontrolle von
Kettenreaktionen
(GAU).
 Informieren
(verschiedene
Medien
möglich)
 Diagramme
auswerten
Kraftwerken.
1
Entsorgung radioaktiver
Abfälle
pro und contra Atomenergie
2
 bewerten die möglichen
Gefahren der Nutzung der
Kernenergie für Mensch
und Umwelt.
 geben Beispiele für
medizinische, friedliche
und nichtfriedlichen
Nutzung von Kernenergie.
Vorschlag zur Verteilung auf die Schuljahre:

Klasse 9: Elektrizität 3

Klasse 10: Mechanik 2, Atom- und Kernphysik
 recherchieren und
diskutieren die Vorund Nachteile der
Kernenergie.
 beurteilen Nutzen
und Risiken bei
der Behandlung
und Diagnostik in
der Medizin.
 beurteilen Risiken
und Vorteile der
Nutzung von
Kernenergie
auch hinsichtlich
langer
Halbwertszeiten.
 Evtl.
Rollenspiel
 Diskutieren
 Argumentier
en -> pro/
contra