Fachcurriculum - Klaus-Groth
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Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 6 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Themen/ Inhalte Kompetenzen Beispiele/ Methoden Energie und physikalisches Arbeiten F - Energieformen und –träger Energieumwandlung an Hand einfacher Grundexperimente - Energieumwandlung und Energieerhaltung (Solarzelle, Glühlampe, Elektromotor, usw.) - Energie im Alltag - Durchführung von Versuchen Anfertigen von Versuchsprotokollen Unfallsicherheit (Verantwortungsbewusster Umgang mit Materialien) Geradlinige Lichtausbreitung Licht und Schatten - Sehen und gesehen werden - Geradlinige Ausbreitung des Lichtes - Schatten; Lichtbündel und Lichtstrahl - Finsternis am Himmel - Lochkamera - Evtl. bereits Reflexion Projektthema - Bau einer Lochkamera E E, F Experimente so kurz und übersichtlich, dass die Schüler sie innerhalb einer Schulstunde bearbeiten können. Dazu gehört das Auf- und Abbauen des Versuches sowie das Anfertigen des Versuchsprotokolls Modellbildung: Lichtbündel, Lichtstrahl, Formen der Bündel, wie konvex, konkav, parallel. Sicherheit im Straßenverkehr, Speichenreflektoren, Sichtbereich „toter Winkel“, Abgrenzung von Fehlvorstellungen des Sehens: „Sehstrahl“, „Blick werfen“ Finsternisse, Kern- und Halbschatten, Sonnenofen, Parabolspiegel-Prinzip, Abbildungsprinzip: Strahlengang an Lochkamera Magnetismus Magnetfeld, Feldlinienbilder - Magnetfeld, Feldlinienbilder, Wirkung des Magnetfelds auf Magnete Magnetfeld der Erde, Kompass, Magnetisieren, Entmagnetisieren, Modellvorstellung der Elementarmagnete E, B K Feldlinienbilder zeichnen, Versuch mit mehreren unterschiedlichen Magneten, Untersuchung der Einflussgrößen: Magnetstärke, Abstand, Richtung / Polung in Kleingruppen Orientierung von Vögeln, Seekarten, als Projektarbeit 012 Pfadfinder, 5.2 Ra Kompass Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 7 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Themen/ Inhalte E-Lehre Elektrische Beleuchtung Kompetenzen Beispiele/ Methoden K ● Der elektrische Stromkreis E (F = Bezeichnungen) ● Leiter und Isolatoren, Schalter E, B ● Serien- und Parallelschaltung (halbquantitativ) Anfertigen eines Versuchsprotokolls/Plakates Vorgabe LK Aufbau einer Puppenhausbeleuchtung in Kleingruppen Untersuchung einer Lichterkette, Fahrradbeleuchtung usw. in Kleingruppen ● Teilströme Bahnschienen, Brücken, Stationenarbeit zum Thema Volumenänderung Temperatur und Wärme Hitze, Kälte und Wärmeisolierung verschiedene Thermometertypen: Gasdruck-, Flüssigkeits-, Bimetallthermometer ● Wärme und Temperatur ● Volumenänderung ● Temperaturmessung Eichung eines Thermometers F, E, K ● Temperaturdifferenz als Antrieb für den Wärmestrom B ● Wärmeleitung, Wärmestrahlung, Wärmetransport und Wärmewiderstand (rein quantitativ) Konstruktion und Kalibrierung eines Thermometers Thermoskanne, Wärmeflasche, Hausisolation, Kleidung im Winter und Sommer Temperaturerhöhung durch Sonnenstrahlung, Rotlichtlampe, Heizungskreislauf, Golfstrom, Wetter, fächerübergreifendes Arbeiten mit Geographie Projektthema Das Peltierelement als Wärmepumpe 012 5.2 Ra Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 7 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Themen/ Inhalte Bewegungen Bewegungen und Kraft ● Weg, Zeit, Geschwindigkeit Kompetenzen F E Beispiele/ Methoden Fachmethoden: Dreischritt "Experiment, Tabelle, Graph" Beschreibung/Interpretation von Bewegungsdiagrammen, Proportionalität von Weg und Zeit als ausgezeichneter Zusammenhang ● Geschwindigkeit im Vergleich Proportionalität von Kraft und Beschleunigung als ausgezeichneter Zusammenhang ● Geschwindigkeitsänderungen und Kräfte Fachmethode: Messungen mit Logger-Pro und Viana ● Kraft als Ursache der Änderung des Bewegungszustandes und einer Verformung Proportionalität von Kraft und Beschleunigung als ausgezeichneter Zusammenhang ● Funktionsweise eines Kraftmessers Proportionalität von Kraft und Längenänderung als ausgezeichneter Zusammenhang einer Feder Projektthema Ein Rennwagen mit Feder- oder Gummiantrieb Begriff Gegenkraft an Beispielen wie Ruderboot, SkateboardFahrerIn 012 5.2 Ra Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 8 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Themen/ Inhalte Kompetenzen Dichte und Druck Dichte, Druckdifferenz als Antrieb ● Masse und Dichte Normierungen, Einheiten, Gewichtskraft Messungen von Masse und Volumen Definition der Dichte Berechnungen ● Schwimmen, Sinken, Schweben F Beispiele/ Methoden Vergleiche zwischen z.B.: Styropor, Ziegelstein, MilchTetrapack, etc. E K Vergleich Erde, Mond, Raumschiff in Schwerelosigkeit, Filmanalyse mit VIANA Schwimmblase bei Fischen, U-Boot, Archimedessches Prinzip, Tiefgang von Schiffen, Projektthemen ● Bau eines Heißluftballons ● Cartesischer Taucher Bildentstehung und optische Geräte Bildentstehung und Abbildungen ● Brechung des Lichtes Abhängigkeit des Brechungswinkels vom Einfallswinkel und vom Material Totalreflexion ● Optische Abbildungen durch Linsen B/G=b/g Bildentstehung durch Linsen ● Linsengleichung 1/f = 1/g + 1/b Konstruktion von Linsenabbildungen ● Das menschliche Auge Augenfehler und Brillen oder Optische Geräte und das Auge ● Farben Infrarot und Ultraviolett Projektthemen ● Farbphotographie ● Verschiedene Verfahren der Stereoskopie ● Stereophotographie F Blick durch Glas, Wasser, etc. Dispersion und Totalreflexion am Regentropfen, Abbildungsprinzip an Linsen, E b-g-Diagramme als Hauptmethode des Schließens Mikroskop, Teleskop / Fernrohr. Von der Lochkamera zum modernen Fotoapparat, B Augenfehler, -krankheiten: Kurz- und Weitsichtigkeit und ihre Ursachen, Augenfehlerkorrektur durch: Brillen (vereinfacht als Linse einer Brechebene), konkav, konvex, Kontaktlinsen, Korrektur der Hornhaut durch Laser-OP, Farbspektrum, Farbmischung: Schwerpunkt additive Mischung Sonnenbrand, Härtung von Klebstoffen (z.B. Zahnarzt), a Sonnenbrille, Sonnencreme, -R 12 0 2 Fächerübergreifendes Arbeiten mit Biologie 5. Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 8 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Themen/ Inhalte E-Lehre Steuerung elektrischer Energietransporte ● Einführung der Spannung Einheit Beispiele für gebräuchliche Werte ● Spannung als Antrieb für den elektrischer Strom ● Knoten- und Maschenregel Elektrischer Widerstand ● R = U/I; R = r*l/A ● Parallel- und Serienschaltung 1/Rg = 1/R1 + 1/R2; Rg = R1 + R2 ● Nichtelektrische Stromkreise ● Modellvorstellung des elektrischen Stroms Elektronen Glühelektrischer Effekt Elektronenstrahlröhre Kompetenzen Beispiele/ Methoden EKBF Entwicklung eines Modells anhand des Energiebegriffes E Muss von der Fachschaft noch entwickelt bzw. vereinheitlicht werden Prop. Zuordnungen, Graphen, Steigung als Anwendung mathematischer Verfahren Siehe Modell oben Siehe Modell oben Siehe Modell oben Projektthema Zerlegen eines Elektrogeräts Kraft und Energie ● Kraft und Geschwindigkeitsänderung pro Zeit ● Bremsweg, Bremskraft ● Impuls ● Sicherheit und Trägheit ● Die Energie ● mechanische Leistung ● Richtung von Kraft und Weg ● Vektoreigenschaft der Kraft Projektthema Anfahren und Bremsen Verkehrssicherheit: Unfallbeschreibung, Bremsweg, Knautschzone, Airbag, Integralhelm Gurtsystem, Sprungkissen Videoanalyse: Dummies, etc. Transport beim Umzug, Kaloriebedarf von Sportlern Fachmethode: Kräfteparallelogramm, schiefer Ebene, Drei-Personen-Tauziehen 012 5.2 Ra Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 9 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Kompetenzen Themen/ Inhalte Wärme und Klima Temperatur, Wärme, Klimaänderung ● Temperatur T, Temperaturdifferenz und Wärme, Temperatur in K einfache, quantitative Beispiele zum Fließgleichgewicht ● Wärmewiderstand (quantitativ) Werte für ausgewählten Stoffe und konkrete Bauelemente ● Wärmewiderstand für Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge ● Die Oberflächentemperatur der Erde im Fließgleichgewicht Projektthemen Ein verbessertes Klimamodell: ● Konvektion in der Atmosphäre. ● Der Transport von Wärme durch Wasserdampf in der Atmosphäre. ● Ergebnisse von Modellrechnungen zum Klimaschutz F Aufgriff und Trennung der Begriffe Temperatur und Wärme/Entropie E K Abhängigkeiten des Wärmewiderstands: Material, Dicke, Querschnittsfläche, Methode: Stationenlernen Verantwortungsbewusster Umgang mit Energie: Gebäudeisolation, Passivhaus, Wärmepumpe, Methode: Projektarbeit, Lernen an außerschulischen Orten B Erde als thermisches System: Energiebilanzierung fächerübergreifendes Arbeiten mit Technik: Regelprozess Backofenbau / Isolation, Geographie: Treibhauseffekt E-Lehre Elektronische Schaltungen, Funktion, Anwendung ● Die Diode, der Feldeffekt-Transistor als Schalter F ● Steuerungen mit Sensoren Spannungsteiler mit LDR, NTC u. a. Sensoren ● Messung und Ausgabe von Analogwerten ● Automatisiertes Messen physikalischer Größen Auswertung von Messdaten Projektthemen ● Wetterstation mit elektronischer Messwerterfassung ● Bau eines Modellcomputers ● Bau einer Heizungssteuerung mit Temperaturfühler ● Lebensqualität und Elektronik Beispiele/ Methoden E EKB Halbleiter (Atommodell), Dotierung Aufbau einer Diode und eines Transistors als Lehrervortrag Aufnahme einer Diodenkennlinie (mit Logger-Pro) als Schülerversuch in Partnerarbeit Untersuchung und Aufbau von Transistorschaltungen als Stationsarbeit in Kleingruppen 2- Ra 1 Siehe Technikunterricht – Vorstellung 5der .20 Projektarbeiten Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 9 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Themen/ Inhalte E-Lehre Elektromotoren verändern unser Leben ● Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule ● Unterscheidung der Pole einer elektrischen Energiequelle ● Magnetfeld eines stromdurchflossenen geraden Leiters ● Elektrische Stromstärke, Messung, Einheit ● Orientierung des Magnetfeldes und Windungssinn bei einer stromdurchflossenen Spule ● Rechte-Faust-Regel ● UVW-Regel mit Prinzip des Lautsprechers Prinzip des Drehspulinstruments Lorenzkraft Kompetenzen Beispiele/ Methoden K E B Hebemagnet auf einem Schrottplatz UG (Film) Modell aus Spulen nachbauen in Kleingruppen Vergleich mit Dauermagneten in Kleingruppen Untersuchung der Polung in Kleingruppen K Lehrerversuch Anfertigen eines Versuchsprotokolls F Leiterschaukel, Stromwaage, Drehspuleninstrument, Lautsprecher als Lehrerversuch Projektthema Bau eines Elektromotors E-Lehre Versorgung mit elektrischer Energie ● Grundversuche zur Induktion Historische und aktuelle Aspekte Magnetfeldänderungen durch Bewegung oder Elektromagnete ● U ~ Magnetfeldänderung pro Zeit bei stückweise linearen Änderungen Konstruktion des zeitlichen Verlaufs von B aus den Meßergebnissen von U ● Regelung von Bmax für konstante Induktionsspannung ● Elektrische Energieübertragung ● P = U I, E = U I t, ● Transformatoren bei der Energieübertragung P = R I2 Hochspannung Projektthemen ● Erkundung der lokalen Energieversorgung ● Energiespar-Schaltnetzgeräte EK K K B B KB Schülerversuche: - Magnet in Spule (Logger-Pro) - 2 Spulen (Variation der Kenngrößen) Fallrohr Lehrerversuch Wirbelstrombremse beim ICE als Internetrecherche bzw. als Film Hochstromtransformator (Schweißgerät) als Lehrerversuch Hochspannungstransformator als Lehrerversuch Überlandleitungen Film o.ä. als Unterrichtsgespräch a 012 5.2 R Erweiterung des Modells aus Klassenstufe 8. Besuch der lokalen Stadtwerke möglich Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 9 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Themen/ Inhalte Kernenergie Kernenergie - Verantwortung, Chancen, Risiken Nachweis radioaktiver Strahlung Geschichte der Kernphysik Entwicklung der Kernenergienutzung ● Abschirmung von Strahlung, Absorptionsgesetz, N = No*(0,5)^(d/dh) Strahlungsarten ● Kernbausteine p, n ● Natürlicher Zerfall Kernkräfte Massenzahl, Kernladungszahl, Isotope Konstante Zerfallsrate bei N = const. Zerfallsgesetz, N = N0*(0,5)^(t/th) ● Kernwaffen Ungeregelte Kettenreaktion Gefahren ● Kernkraftwerk Geregelte Kettenreaktion U(235), U(238), Pu(239) U(235) + n -> Ba(144) + Kr(89) + 3n + g Energiebereitstellung in Abhängigkeit von den regionalen Ressourcen Entsorgung der Spaltprodukte Risiken und Chancen ● Die Sonne als Fusionsreaktor Risiken und Chancen ● Biologische Strahlenwirkung Medizinische Diagnose Kompetenzen F B E Beispiele/ Methoden Curie, Hahn, Rutherford, Nachweis durch Ionisationswirkung: GMZ, Nebelkammer K Lehrer-Experimente zur Abschirmung / Abstandsgesetz Analog-Experimente zum Abschirmungsgesetz für Licht, Würfelexperimente Atommodell: Aufnahme der Teilaspekte des chemischen Atommodells: Kernbestandteile p,n, Elektronen nicht auf Bahnen lokalisiert (Absprache mit Chemie)! Fachmethode: Darstellung auf logarithmischem Papier Projektarbeit: Kernenergie: Reaktortypen, Wiederaufbereitung, Castor-Transport, Endlagerproblematik, politische Positionen Kernwaffen, kalter Krieg medizinische Risiken und Anwendungen fachübergreifender Unterricht mit Chemie, Biologie, WiPo und Geschichte Fachmethode: Energie-Nukleonenzahl-Diagramm Fusionsreaktoren Bestrahlung eines Tumors Sterilisierung, z. B. von Lebensmitteln 012 5.2 Ra Klaus-Groth-Schule - Neumünster Fachcurriculum Physik Jahrgang 9 F: Fachwissen; E: Erkenntnisgewinnung; K: Kommunikation; B: Bewertung Themen/ Inhalte Energieversorgung „Energieverbrauch“ und Energieerhaltung Dieses Thema wird in den übrigen Themen mitbehandelt und sollte sich als Leitthema durch den gesamten Physikunterricht ziehen. Mögliche Beispiele: ● Quantitative Betrachtungen zu Energieumwandlungen ausgewählte Energieumwandlungen Quantitative Beispiele der lokalen Energieversorgung ● Wärmeenergie Wärmekapazität von Wasser ● Energiespeicherung und lokaler Energiemangel in physikalischen, chemischen und biologischen Systemen ● Energietransport und Antrieb Fehlender Antrieb oder fehlende Umsetzer bei Energiemangel ● Gegenwärtige Situation der Energieversorgung Quantitative Angaben zum lokalen und globalen Energieumsatz ● Konsequenzen für das lokale und globale Klima Klimaprognosen Kompetenzen B E K Beispiele/ Methoden Darstellungsmethode: Energiestromdiagramme Begriff des Wirkungsgrades, Vergleich von Motortypen, Beleuchtungssystemen Solarzellen als Energiewandler für Straßenbeleuchtung, Bremsenergie-Rückgewinnungssysteme, Biogasanlagen, Müllverbrennung, alternative Energieformen Energiekostenrechnung und Energiebilanz des eigenen Haushalts CO2-Problematik Projektthema Elektroautos in Schleswig-Holstein und in Kalifornien 012 5.2 Ra
