Schulcurriculum für die Sekundarstufe II (Gymnasiale Oberstufe)
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Schulinterner Lehrplan des Faches Physik Ursulinenschule Hersel Lehrplan E (Einführungsphase) Die Anordnung der Themen ist nicht zwingend chronologisch zu verstehen. Auch fächerübergreifende Aspekte aus der vierten Spalte sind variabel handhabbar. Themen Fachliche Kontexte und inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Fächerübergreifende Themen/ Bezug zum Schulprogramm 1. Kinematik Gesetze der gleichförmigen und gleichmäßig Bewegungen Kontext: Bewegungsvorgänge im alltäglichen Leben (Sport, Straßenverkehr und Technik) Erkenntnisgewinnung: Bewegungsabläufe im Sport Fakultativ: Allgemeine Bewegungsgesetze und differenzieller Zusammenhang Bezugssystem - Inertialsystem, GalileiTransformation Freier Fall (ohne und mit Luftreibung) Bewegungsgesetze des Wurfs (waagerechter, schiefer, senkrechter) ungestörte Überlagerung) 2. Dynamik Träge Masse, Trägheitssatz Kraft, Grundgleichung Mechanik Impuls, Impulserhaltung Fakultativ: Newton'sche Axiome Modell Massepunkt, Galilei Transformation Kraftstoß und Impulsänderung 3. Arbeit und Energie Lageenergie und Hubarbeit Bewegungsenergie und Beschleunigungsarbeit Spannenergie und Spannarbeit Energieentwertung und Reibungsarbeit Energiebilanzierung bei Übertragung und inhaltsbezogene Kompetenzen zu1.: Die Schülerinnen können • die beteiligten Größen mit verschiedenen Messverfahren messen • die betrachteten Bewegungsvorgänge differenzieren und beschreiben • die Bewegungsgleichungen verstehen und entsprechend der Fragestellung umformen • die Bewegungsgleichungen innerhalb des fachlichen Kontextes anwenden zu2.: Die Schülerinnen können • den Zusammenhang zwischen Kraft und Beschleunigung beschreiben • die betrachteten Bewegungsvorgänge, Übergänge von Impuls und Energie beschreiben und auch rechnerisch untersuchen zu3.: Die Schülerinnen können • den verschiedene Energieformen unterscheiden • können die betrachteten Bewegungsvorgänge, Übergänge von Impuls und Energie beschreiben und auch rechnerisch untersuchen Die Schülerinnen • beobachten, messen und beschreiben Bewegungsvorgänge • wenden dabei verschiedene Arten von Bewegungsprotokollen an (wiederholte Durchführung eines Bewegungsablaufs und Messung jeweils eines Punktes, computergestützte Bewegungsaufnahme, Video) • stellen den Zusammenhang zwischen den Beobachtungen und den Bewegungsgesetzen und den zugehörigen mathematischen Beschreibungen her. • nutzen verschiedene Auswertemethoden (selbstgezeichnete Diagramme, Tabellenkalkulationsprogramm) • vergleichen die realen Bewegungsvorgänge mit Simulationen • lernen Gefahrensituationen im Straßenverkehr besser einzuschätzen Kommunikation: Die Schülerinnen • stellen Vermutungen auf • beschreiben Bewegungsvorgänge, Impulsund Energieübergänge mit passenden Fachbegriffen • argumentieren für Deutungen realer Bewegungsvorgänge • erläutern sich gegenseitig Vorgänge und Begriffe Bewusste Behandlung von technischen Themen, die eher dem männlichen Interessenbereich zugeordnet werden. Schulinterner Lehrplan des Faches Physik Umwandlung - Erhaltung und Entwertung der Energie Stoßvorgänge Die Schülerinnen • prüfen die Vermutungen ihrer Mitschülerinnen • nehmen kritisch Stellung • schätzen die Fehlergrößen bei Messversuchen ab • unterscheiden zwischen systematischen und statistischen Fehlern Fakultativ: Arbeitsintegral Energiebilanz: Federpendel, Maxwellsches Rad Elastischer und unelastischer Stoß 4. Rotation Kreisbewegung Zentripetalkraft Fakultativ: Bewegungsgesetze der gleichförmigen und beschleunigten Drehbewegung Trägheitskräfte (Zentrifugalkraft, Corioliskraft) Trägheitsmoment, Drehmoment, Drehimpuls, Drehimpulserhaltungserhaltung, Kreisel 5. Gravitation Gravitationsgesetz, -konstante, -feld, Energie und Arbeit im Gravitationsfeld Fakultativ: Weltbilder, Kepler'sche Gesetze Potential, Planeten im Sonnensystem Ursulinenschule Hersel Bewerten: Kontext: Bewegungsvorgänge in Himmelsmechanik und Weltraumfahrt inhaltsbezogene Kompetenzen zu4.: Die Schülerinnen können • Kreisbewegungen erkennen • die auftretenden Kräfte als Scheinkräfte einordnen • die Bewegungsgleichungen verstehen und entsprechend der Fragestellung umformen • die Bewegungsgleichungen innerhalb des fachlichen Kontextes anwenden zu5.: Die Schülerinnen können • das Konzept der gegenseitigen Massenanziehung verstehen • können die dadurch hervorgerufenen Phänomene einordnen und rechnerisch untersuchen Erkenntnisgewinnung: Die Schülerinnen • beobachten, messen und beschreiben die Bewegungsvorgänge • wenden dabei verschiedene Arten von Bewegungsprotokollen an • stellen den Zusammenhang zwischen den Beobachtungen und den Bewegungsgesetzen und den zugehörigen mathematischen Beschreibungen her. • nutzen verschiedene Auswertemethoden • lernen die Bewegungen und Phänomene aus der Rolle von unterschiedlichen Beobachtern (mitbewegt / im Inertialsystem ruhend) zu betrachten • lernen Gefahrensituationen im Straßenverkehr besser einzuschätzen • informieren sich in verschiedenen Medien über Weltbilder, Weltraumfahrt ... Kommunikation: Die Schülerinnen • stellen Vermutungen auf • beschreiben Bewegungsvorgänge mit passenden Fachbegriffen • argumentieren für Deutungen realer Bewegungsvorgänge • erläutern sich gegenseitig Vorgänge und Begriffe • halten Kurzreferate über die von ihnen gesammelten Informationen Philosophie: Weltbilder Sozialwissenschaft/Wirtschaft: Bedeutung von Satteliten für die Erde (Kommunikation, Datenerhebung ...) Schulinterner Lehrplan des Faches Physik Ursulinenschule Hersel Bewerten: Die Schülerinnen • vergleichen die verschiedenen Betrachtungsweisen • nehmen kritisch Stellung • bewerten unterschiedliche theoretische Ansätze ob sie als Grundlage für eine Theorie geeignet sind • unterscheiden die verschiedenen Informationsquellen nach Zuverlässigkeit 6. Struktur: Schwingungen und Wellen Schwingungsvorgänge und -größen Harmonische Schwingung Nichtlineare Schwingungen Entstehung und Ausbreitung von Transversalund Logitudinalwellen Beugung Interferenz von Wellen Fakultativ: Überlagerung von Schwingungen Erzwungene Schwingung, Resonanz Gedämpfte Schwingung, Erzeugung ungedämpfter Schwingungen, Rückkoppelung, gekoppelte Schwingungen Wellengleichung Huygenssches Prinzip, Reflexion Brechung, Stehende Wellen Schall (Ultraschall, Infraschall), Eigenschwingungen, Dopplereffekt, Kontext: Schwingungsvorgänge in Uhren Wellen auf Seilen, dem Wasser und Schallwellen inhaltsbezogene Kompetenzen zu6.: Die Schülerinnen können • Schwingungen und Wellen in verschiedenen Gegenständen und Medien erkennen • Frequenz eine Schwingung feststellen • Frequenz, Wellenlänge und Typ einer Welle bestimmen • die Wellenphänomene Beugung und Interferenz erkennen Erkenntnisgewinnung: Die Schülerinnen • beobachten, messen und beschreiben die Vorgänge bei Schwingungen und Wellen • wenden dabei verschiedene Arten von Messverfahren an • lernen verschiedene Phänomene in unterschiedlichen Medien mit einem Konzept zu begreifen • lernen, das Wellen sich ungestört durchdringen können Kommunikation: Die Schülerinnen • stellen Vermutungen auf • beschreiben Bewegungsvorgänge mit passenden Fachbegriffen • argumentieren für Deutungen realer Bewegungsvorgänge • erläutern sich gegenseitig Vorgänge und Begriffe Bewerten: Die Schülerinnen • vergleichen objektiven Messungen mit subjektiven Hörwahrnehmungen Klausuren: 1 Klausur pro Halbjahr Sonstige Mitarbeit mündliche Beiträge (Unterrichtsgespräch, vorgetragene Hausaufgaben, Wiedergabe von Gelerntem, Kurzreferate) schriftliche Beiträge (Lösungen im Heft, schriftliche Übungen, Stunden- und Versuchsprotokolle) Bewertung: punktuelle oder zusammenfassende Beurteilung eines längeren Zeitraums, Quartalsfeststellungen Kriterien: Korrektheit, Darstellung, Umfang, Selbständigkeit, Kontinuität Musik: Musikinstrumente physikalische Beschreibung von Höreindrücken: Lautstärke, Tonhöhe, Ton, Geräusch ... Geographie: Erdbeben, Erkundung des Erdinneren Schulinterner Lehrplan des Faches Physik Ursulinenschule Hersel Lehrplan Q1 (Qualifikationsphase 1) Die Anordnung der Themen ist nicht zwingend chronologisch zu verstehen. Die Reihenfolge der Hauptkapitel ist aber in Q1 verbindlich (Wiederholer!). Auch fächerübergreifende Aspekte aus der vierten Spalte sind variabel handhabbar. Themen Fachliche Kontexte und inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Fächerübergreifende Themen/ Bezug zum Schulprogramm 1. Elektrostatik elektrisches Feld, elektrische Feldstärke E LK: Zentralsymmetrisches Feld, Coulombsches Gesetz Potentielle Energie im E-Feld, Spannung, Kapazität Kontext: Auf den Spuren des Elektrons Erkenntnisgewinnung: Sozialwissenschaft/Wirtschaft: Bedeutung von der Erforschung und Anwendung von E- und BFeldern in der Wissenschaft und der Wirtschaft Fakultativ: Millikan-Versuch, Potential, elektrische Feldkonstante, Dielektrikum, Dielektrizitätszahl, Arbeit im E-Feld, Elektrisches Feld als Energieträger, Energiedichte 2. Magnetostatik Magnetisches Feld, magnetische Feldgröße B, Lorentzkraft Fakultativ: Magnetische Feldkonstante, Ferromagnetismus, Permeabilität, Halleffekt 3. Ladungen in Feldern Bewegungen von elektrischen Ladungen in elektrischen und magnetischen Feldern Fakultativ: Erzeugung eines Elektronenstrahls, Glühelektrischer Effekt, e/mBestimmung, elektrische Leitungsvorgänge in festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen inhaltsbezogene Kompetenzen zu1.: Die Schülerinnen können • das Feldkonzept beschreiben • die Rolle der Elektronen (und anderer Ladungsträger) als Quelle des E-Feldes nennen • die Wirkungen und Nachweismethoden für E-Felder beschreiben zu2.: Die Schülerinnen können • die Gemeinsamkeiten und Unterschiede des Gravitations-, elektrischen- und magnetischen Feldes beschreiben • die Bewegung von Elektronen (und anderen Ladungsträgern) als Quelle des magnetischen Feldes beschreiben. • Anwendungen von Magnetfeldern beschreiben zu3.: Die Schülerinnen können • die Bewegung von Ladungen auf die herrschenden Felder zurückführen • aus den gegebenen Feldern die Bewegung der Elektronen berechnen • mehrere Anwendungen von E- und BFeldern beschreiben Die Schülerinnen • planen, beobachten und beschreiben Versuche • werten Daten aus Versuchen aus • lernen verschiedene Messgeräte und -verfahren kennen • ordnen verschiedene Phänomene in ein theoretische Konzept ein und stellen dadurch Beziehungen zwischen sehr unterschiedlichen Bereichen her • lernen makroskopische Effekte von verborgenen Vorgängen her zu erklären • lernen, wie man durch makroskopische Messungen auf Eigenschaften des Elektrons (und anderer Teilchen) schließen kann Kommunikation: Die Schülerinnen • stellen Vermutungen auf • beschreiben Versuchsaufbauten und - abläufe • argumentieren für Modelle, die die Beobachtungen erklären könnten • erläutern sich gegenseitig Vorgänge und Begriffe Bewerten: Die Schülerinnen • prüfen die Vermutungen ihrer Mitschülerinnen • nehmen kritisch Stellung • diskutieren Grenzen von physikalischen Modellen Biologie: Elektrische Vorgänge im Körper (Nerven, Steuerung von Muskeln, EEG) Schulinterner Lehrplan des Faches Physik 4. Elektromagnetismus Elektromagnetische Induktion, Induktionsgesetz, Selbstinduktion, Induktivität Fakultativ: Lenz'sche Regel, Magnetfeld als Träger von Energie, Energiedichte, Erzeugung von Wechselspannung, Transformator, Übertragung elektrischer Energie, Wechselstromwiderstände, Reihen- u. Parallelschaltung, Leistung 5. Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Elektromagnetischer Schwingkreis (Analogie zum Federpendel) Elektromagnetische Wellen LK: Hertzscher Dipol Kontext: Auswirkungen bewegter Ladungen im elektrischen und magnetischen Feld und deren Anwendung inhaltsbezogene Kompetenzen zu4.: Die Schülerinnen können • die gegenseitige Beeinflussung von wechselnden E- und B-Feldern beschreiben zu5.: Die Schülerinnen können • die Entstehung von elektromagnetischen Schwingungen und Wellen erläutern • verschiedene Anwendungen der Elektromagnetischen Wellen beschreiben Fakultativ: Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen Maxwellsche Gleichungen 6. Thermodynamik 1.Hauptsatz der Thermodynamik, Entropie, 2.Hauptsatz der Thermodynamik, dissipative Strukturen Fakultativ: Wärmekraftmaschinen (Energie und Entropiestrom) Heißluftmotor und Wärmepumpe, Kraftwerke Kontext: Wärmekraftwerke - Diskussion um die Energieerzeugung inhaltsbezogene Kompetenzen zu6.: Die Schülerinnen können • beschreiben, warum sich Wärme nicht vollständig in mechanische Energie verwandeln lässt • die Auswirkungen bei der Energieversorgung benennen Ursulinenschule Hersel Erkenntnisgewinnung: Die Schülerinnen • planen, beobachten und beschreiben Versuche • werten Daten aus Versuchen aus • lernen verschiedene Messgeräte und -verfahren kennen • lernen durch Analogiebildung physikalische Modelle zu bilden • informieren sich in verschiedenen Medien über Anwendungen von Induktion und elektromagnetischen Wellen. Die Schülerinnen • stellen Vermutungen auf • beschreiben mit passenden Fachbegriffen • erläutern komplexe Vorgänge mit Hilfe grundlegender Gesetzmäßigkeiten • erläutern sich gegenseitig Vorgänge und Begriffe • halten Kurzreferate über die von ihnen gesammelten Informationen Erkenntnisgewinnung: Die Schülerinnen • lernen, das Wärme eine besondere Energieform ist • informieren sich über die verschiedenen Arten der Energiegewinnung Kommunikation: Die Schülerinnen • diskutieren verschiedenen Auswirkungen des 2.Hauptsatzes Die Schülerinnen • bewerten verschiedene Wege der Energiegewinnung und -nutzung unter dem Aspekt des Entropiezuwachses Sonstige Mitarbeit: siehe E Biologie: Untersuchung von elektrischen Vorgängen im Körper durch nichtinvasive, induktive Methoden Kommunikation: Bewerten: Klausuren: 2 Klausuren pro Halbjahr Sozialwissenschaft/Wirtschaft: Bedeutung der elektromagnetischen Wellen für die Kommunikation Sozialwissenschaft/Wirtschaft: Zusammenhänge Energieerzeugung - Wirtschaft Geschichte: Industrialisierung und Energieerzeugung Schulinterner Lehrplan des Faches Physik Lehrplan Q2 (Qualifikationsphase 2) Ursulinenschule Hersel Die Anordnung der Themen ist nicht zwingend chronologisch zu verstehen. Auch fächerübergreifende Aspekte aus der vierten Spalte sind variabel handhabbar. Themen Fachliche Kontexte und inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen 1. Wellenoptik Ausbreitung von Licht Beugung, Interferenz Kontext: Modellvorstellung von Licht und Materie; Einführung in die Quantenphysik Erkenntnisgewinnung: Fakultativ: UV und IR-Strahlung, Strahlungsgesetze, Reflexion, Brechung, Polarisation, Informationsübertragung, Holographie 2. Relativitätstheorie Relativistische Mechanik Äquivalenz von Masse und Energie Fakultativ: Invarianz der Newton'schen Mechanik bei Inertialsystemwechsel, Ätherhypothese und Michelsonversuch, Lorentztransformation, Gleichzeitigkeit, Zeitdil., Längenkon. Erhaltungssätze in der relativistischen Dynamik, Invarianz der elektrischen Ladung, Transformation elektrischer und magnetischer Felder 3. Atom- und Quantenphysik Atommodelle, Lichtelektrischer Effekt und Lichtquantenhypothese, Linienspektren und Energiequantelung des Atoms, De Broglie-Theorie des Elektrons, Grenzen der Anwendbarkeit klassischer Begriffe in der Quantenphysik, inhaltsbezogene Kompetenzen zu1.: Die Schülerinnen können • beschreiben, wie sich Licht unter verschiedenen Umständen ausbreitet • die Interferenz von Licht beschreiben und begründen zu2.: Die Schülerinnen können • die wichtigsten Ergebnisse der speziellen Relativitätstheorie beschreiben • kennen einige Stellen, an denen das Newtonsche Weltbild erneuert werden musste zu3.: Die Schülerinnen können • einige der grundlegenden Versuche, die zur Lichtquantenvorstellung führen bzw. nur mit ihr richtig gedeutet werden können beschreiben • die Quantelung der Energiezustände im HAtom beschreiben • einige der modernen Anwendungen der Quantenphysik angeben Die Schülerinnen • planen, beobachten und beschreiben Versuche • werten Daten aus Versuchen aus • lernen verschiedene Messgeräte und -verfahren kennen • ordnen verschiedene Phänomene in ein theoretische Konzept ein und stellen dadurch Beziehungen zwischen sehr unterschiedlichen Bereichen her • lernen makroskopische Effekte von verborgenen Vorgängen her zu erklären • lernen, wie man durch makroskopische Messungen auf Eigenschaften des Elektrons (und anderer Teilchen) schließen kann Kommunikation: Die Schülerinnen • stellen Vermutungen auf • beschreiben Versuchsaufbauten und Abläufe • argumentieren für Modelle, die die Beobachtungen erklären könnten • erläutern sich gegenseitig Vorgänge und Begriffe Bewerten: Die Schülerinnen • prüfen die Vermutungen ihrer Mitschülerinnen • nehmen kritisch Stellung • diskutieren Grenzen von physikalischen Modellen Fächerübergreifende Themen/ Bezug zum Schulprogramm Schulinterner Lehrplan des Faches Physik Ursulinenschule Hersel LK: Heisenberg'sche Unschärfe Fakultativ: h-Bestimmung, Bohr'sches Atommodell Schrödingergleichung und Anwendung (H-Atom, Tunneleffekt), Franck-HertzVersuch, Quantenobjekte und Messprozesse, Pauli-Prinzip 4. Radioaktivität Ionisierende Strahlung, Strahlungsarten, Nachweismethoden, Radioaktiver Zerfall, Kernspaltung und Kernfusion (Kernbausteine, Bindungsenergie, Kettenreaktion) Fakultativ: Tröpfchenmodell Zerfallsgesetz, Zerfallsprozesse, Spektroskopie (Röntgen, α-, β- und γStrahlung), Teilchenzoo (Standardmodell) Kontext: Einführung in die Kernphysik inhaltsbezogene Kompetenzen zu4.: Die Schülerinnen können • die verschiedenen Strahlungsarten benennen und die zugrunde liegenden Prozesse beschreiben • den radioaktiven Zerfallsprozess beschreiben • die Prinzipien der Energiegewinnungsprozesse Spaltung und Fusion beschreiben Erkenntnisgewinnung: Die Schülerinnen • beobachten und beschreiben Versuche • werten Daten aus Versuchen aus • lernen verschiedene Messgeräte und verfahren kennen • lernen durch Analogiebildung physikalische Modelle zu bilden • informieren sich in verschiedenen Medien über Auswirkungen von Radioaktivität • informieren sich über den aktuellen Stand in der Energiediskussion Kommunikation: Die Schülerinnen • stellen Vermutungen auf • beschreiben mit passenden Fachbegriffen • erläutern sich gegenseitig Vorgänge und Begriffe • halten Kurzreferate über die von ihnen gesammelten Informationen • diskutieren die Vor- und Nachteile der Energiegewinnung aus Kernenergie Bewerten: Die Schülerinnen • prüfen die Informationsquellen kritisch • wägen Vor- und Nachteile der Technik ab • bewerten die Rolle der Physik für Entwicklungen der Gesellschaft Klausuren: 2 Klausuren pro Halbjahr Sonstige Mitarbeit: siehe E Geschichte und Sozialwissenschaft: Militärische und friedliche Nutzung der Kernenergie Biologie: Medizinische radiologische Untersuchungsmethoden Geschichte: C14-Methode
