Stoffverteilung Mathematik Klasse 5/6 auf Grundlage der

Jahresplan Physik Klasse 9 auf Grundlage des Lehrplans 2007
Impulse Physik BY 9
Klettbuch 3-12-772464-6
In der Jahrgangsstufe 9 erwerben die Schüler folgendes Grundwissen:
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Sie kennen Modellvorstellungen vom Aufbau der Materie und können sie zur Erklärung von Naturphänomenen heranziehen.
Sie verstehen technische Anwendungen, die auf der Lorentzkraft bzw. auf der Induktion basieren.
Sie können das Prinzip der Energieerhaltung in der Atom- und Kernphysik anwenden und die bei der Kernspaltung bzw. -fusion frei werdende Energie abschätzen.
Sie kennen die Strahlenarten radioaktiver Stoffe, ihre Nachweismethoden und ihre jeweilige Wirkung auf Lebewesen.
Sie können Bewegungsabläufe (auch aus dem eigenen Erfahrungsbereich) anhand von Bewegungsdiagrammen analysieren und in einfachen Fällen durch mathematische
Funktionen beschreiben.
Sie haben ein vertieftes Verständnis für den Zusammenhang von Kraft, Masse und Beschleunigung.
Sie kennen die Grundlagen der Kern- bzw. Energietechnologie und können sich bei der Diskussion darüber kompetent beteiligen.
Ph 9.1 Elektrik (ca. 16 Std.)
Der Feldbegriff eröffnet den Schülern eine Möglichkeit, Kraftwirkungen im Raum zu beschreiben. Bei der Einführung der Feldlinien erkennen sie eine weitere Art der
Modellbildung. Die Jugendlichen verstehen, wie die Funktionsweise zahlreicher Geräte, z. B. des Elektromotors oder der Fernsehbildröhre, auf den Kräften basiert, die in elektrischen
und magnetischen Feldern auf Ladungen wirken. Mit der Induktion erschließt sich ihnen ein physikalisches Phänomen, das beim Generator zur Erzeugung elektrischer Energie
genutzt wird.
Ph 9.2 Atome (ca. 21 Std.)
Die Schüler gewinnen einen Einblick in den Aufbau der Atomhülle und des Atomkerns. Sie lernen, dass Atome Licht und Röntgenstrahlung nur in ganz bestimmten Portionen
emittieren und absorbieren können. Dabei vollziehen sie auf einem elementaren Niveau nach, dass das Emissions- und Absorptionsverhalten von Stoffen zu deren Identifikation
genutzt werden kann. Die Jugendlichen bekommen einen Überblick über die Strahlungsarten radioaktiver Kerne, über Nachweismethoden der radioaktiven Strahlung und über
Grundaussagen des Strahlenschutzes. Hierbei lernen sie auch die Auswirkung von Strahlung auf Lebewesen kennen und erwerben somit notwendiges Wissen, um zu verstehen,
warum radioaktive Stoffe in Medizin, Biologie und Technik eingesetzt werden. Schließlich lernen sie, dass die universelle Äquivalenz von Masse und Energie die Grundlage für die
Energiegewinnung durch Spaltung bzw. Fusion von Atomkernen ist. Sie erfahren, dass der Traum der Alchimie, Elemente ineinander umzuwandeln, durch Kernumwandlungen
zumindest für einzelne Atome verwirklicht werden kann.
Ph 9.3 Kinematik und Dynamik geradliniger Bewegungen (ca. 14 Std.)
Anknüpfend an Grundbegriffe aus der Jahrgangsstufe 7 lernen die Schüler, durch Deutung von Bewegungsdiagrammen den zeitlichen Verlauf von Bewegungen zu analysieren. Bei
der Behandlung von Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit bzw. mit konstanter Beschleunigung wird deutlich, dass sich idealisierte Vorgänge durch mathematische
Funktionen beschreiben lassen und dass so Vorhersagen möglich werden. An weiterführenden Beispielen zum Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung gewinnen
die Jugendlichen ein tieferes Verständnis des Kraftbegriffs.
Anmerkung zum Stoffverteilungsplan:
Der Lehrpan geht (ohne NTG) von 26 Wochen/51 Stunden Pflichtinhalten aus; es wurden weitere 9 Wochen/18 Stunden so verplant, dass sich insgesamt 35
Wochen Unterrichtszeit, also 70 Stunden pro Schuljahr ergeben. Hierbei wird von einem Stundengrundstock ohne zusätzliche NTG-Inhalte ausgegangen. Die NTGInhalte des Buches sind am Schluss des Stoffverteilungsplanes aufgeführt.
Im Themengebiet Atome wird gemäß Lehrplan das Thema Strahlungsarten vor Kernzerfall im Stoffverteilungsplan aufgeführt. Mit Impulse Physik ist es aber möglich,
diese beiden Themen in der Reihefolge zu tauschen.
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Kapitel: Elektrizitätslehre
Themenbereich Elektrik:
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Magnetisches und elektrisches Feld
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Lorentzkraft
Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld
Lautsprecher
Kräfte auf freie Ladungen im elektrischen und magnetischen Feld
Fernsehbildröhre
Vertiefung: Teilchenbeschleuniger, elektrostatischer Staubfilter
Elektromotor
•
•
•
•
Induktion
Erzeugen von Induktionsspannungen, Generator, Transformator
Regel von Lenz mit Anwendungen (z. B. Wirbelstrombremse)
Vertiefungsmöglichkeiten: Informationsspeicherung,
Magnetschwebebahn, dynamisches Mikrophon
9-18, 10, 19-28, Magnetisches Feld,
24, 25 Elektrisches Feld
12 Kraftwirkung im Magnetfeld
12
15
26
12
30 ff.; 43
32 ff.
33, 34 f., 37 f.
33; 41;
42, 43
Themenbereich Atome
•
•
•
•
•
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•
•
•
•
Aufbau der Atome
Abschätzung des Atomdurchmessers
Rutherford-Streuung, Größenordnung des Atomkernradius
Aufbau des Atomkerns (Protonen/Neutronen), Hinweis auf Existenz
von Quarks
Aufnahme und Abgabe von Energie
Demonstration optischer Emissionsspektren, Interpretation als
Abgabe diskreter Energiemengen durch die Atomhülle, Photonen
Absorption von Photonen als Umkehrprozess d. Emission, diskrete
Energiestufen
Röntgenstrahlung: Einblick in die zugrunde liegenden Vorgänge bei
der Entstehung des diskreten Spektrums, Analogie zu diskreten
optischen Spektren
Technische und medizinische Anwendungen, z. B. Spektroskopie,
Röntgenuntersuchung in der Medizin
Vertiefungsmöglichkeiten: Sonnenspektrum, Absorptionsspektren,
Identifikation von Schadstoffen in der Atmosphäre, Identifikation
von Elementen in Sternen
Bewegte Elektronen im Magnetfeld
Anwendungen in der Technik
Anwendungen in der Technik
Kraftwirkung im Magnetfeld
Elektromotoren; Aufnahme, Speicherung und Wiedergabe von Daten
Die elektromagnetische Induktion
Spannung durch Induktion, Generatoren, Transformatoren
Regel von Lenz, Wirbelströme
Berührungsfrei Bremsen und Beschleunigen; Aufnahme,
Speicherung und Wiedergabe von Daten
4 Wochen
7 Wochen
Kapitel: Atome
75 ff., 77 f.
76
77
78, 80
Atome, Aufbau der Atome
Abschätzung des Atomdurchmessers
Aufbau der Atome
Der Atomkern, Quarks
82 ff. Woher kommen die Farben?
83, 84 Emission und Absorption von Licht, Energieniveaus und Photonen
3 Wochen
5 Wochen
83, 84 Emission und Absorption von Licht, Energieniveaus und Photonen
87, 88 Röntgenstrahlung, Entstehung der Röntgenstrahlung
85, 89 Spektralanalyse, Röntgen in der Medizin
85, 91, 92 Werkstatt: Ein einfaches Spektrometer, Der Laser in Umwelt und
Technik, Spektralanalyse in der Astronomie
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Themenbereich
•
•
•
•
•
Strahlung radioaktiver Nuklide
Strahlungsarten und ihre grundlegenden Eigenschaften
Funktionsprinzip eines Nachweisgeräts
Zerfall radioaktiver Stoffe, Halbwertszeit
Biologischer Strahlenwirkung; Strahlenschutz; Radioaktivität in
Medizin, Biologie und Technik
•
Vertiefungsmöglichkeiten: Altersbestimmung, Nutzung des
Computers zur Messwerterfassung und zur Simulation des
radioaktiven Zerfalls
Kernumwandlungen
Kernzerfall, Prinzip der Kernspaltung und Kernfusion
Energiebilanz Kernspaltung/Kernfusion: Äquivalenz
Masse/Energie, einfache Beispiele
Vertiefungsmöglichkeit: Energieerzeugung und Strahlungsleistung
der Sonne, Bedeutung der Kernfusion und -spaltung für die
Energieversorgung
•
•
•
•
Themenbereich Kinematik und Dynamik geradliniger Bewegungen
•
•
Darstellung von Bewegungsabläufen in Diagrammen
qualitative Deutung von Bewegungsverläufen im Alltag anhand von
Zeit-Ort- und Zeit-Geschwindigkeits-Diagrammen
•
Untersuchung einer Bewegung mit nicht-konstanter
Geschwindigkeit
(z. B. Pendel, schiefe Ebene)
Vertiefungsmöglichkeiten: weitergehende Untersuchungen von
Beispielen aus Verkehr oder Sport (z. B. Kraft- und
Energiebetrachtungen, Videoanalyse und Messwerterfassung mit
dem Computer)
Bewegungsfunktionen (Zeit-Ort, Zeit-Geschwindigkeit, ZeitBeschleunigung) für Bewegungen unter kon-stan-ter
Krafteinwirkung
•
•
Seiten
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Schulauf
Zeitraum
gabe
105 ff.
108 ff.
106
100
111, 112, 113
114,
Unsichtbare Strahlung
Weitere Eigenschaften radioaktiver Strahlung
Nachweis radioaktiver Strahlung
Das Zerfallsgesetz
Strahlungsbelastung des Menschen, Strahlenwirkung und
Strahlenschutz, Nutzen radioaktiver Strahlung, Werkstatt: Wir
messen die Radioaktivität unserer Umgebung,
100 Altersbestimmung mit der C-14-Methode
115 Werkstatt: Radioaktives Gas in Wohnungen
7 Wochen
96 ff. Kernzerfall
96, 97, 98 Kernzerfall, Masse und Energie des Atomkerns
98, 99 Masse und Energie des Atomkerns, Freisetzen von Kernenergie
101 f., 103 f. Energie aus Kernkraftwerken, Energie aus Kernfusion
Kapitel: Kinematik
4 Wochen
121 ff. Kinematik
122, 123, 124, 125, Gleichförmige Bewegungen im Diagramm, Grafische Darstellung als
126 Hilfsmittel, Gleichmäßig beschleunigte Bewegungen im Diagramm,
Ungleichmäßig beschleunigte Bewegungen im Diagramm, Diagramm
von Bewegungen interpretieren
124, 125, 136 Gleichmäßig beschleunigte Bewegungen im Diagramm,
Ungleichmäßig beschleunigte Bewegungen im Diagramm, Werkstatt
Die Energie bei der schiefen Ebene
127, 128, 132, 133 Werkstatt: Messwerterfassung mittels Videoanalyse, Werkstatt:
Messwerterfassung mittels Videoanalyse – Schiefe Ebene,
Anwendungen der Bewegungsgleichungen
129 f., 132, 133 Bewegungsgesetze, Anwendungen der Bewegungsgleichungen
5 Wochen
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Themenbereich
•
•
Ermitteln der Bewegungsfunktionen ausgehend vom Kraftgesetz
Vergleich mit experimentell gewonnenen Diagrammen
•
Gewichtskraft und freier Fall
Seiten
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Energietechnik: regionale und globale
Energieversorgungssysteme, Hochspannungstechnik zur
Energieübertragung, Kraftwerkstechnik, Einsatz regenerativer
Energiequellen, Kraft-Wärme-Kopplung, Auswirkungen auf die
Umwelt, Nachhaltigkeit
•
•
Haushaltstechnik
elektrischer Herd, Mikrowellenherd, Wirkungsgrad, Laser in CDPlayern, Detektoren für elektrische Leitungen, UV-Lampen,
Schuko-System, Gefahren im Haushalt
Ausgewählte Versuche zur Elektrotechnik
Alarmanlagen, Blinklicht, Elektromotor, Induktionstaschenlampe,
Elektrisieranlage
•
•
Profilbereich (vorläufige Fassung) Halbleiter und Mikroelektronik
•
•
einfaches Modell eines Halbleiters, Heißleiter, Photowiderstand,
Diode, Solarzelle, Transistor als Schalter und Verstärker, Bau
einfacher Schaltungen, z. B. Feuchtigkeitsmelder oder Blinklicht,
Ätzen von Platinen
Grundschaltungen (Und-, Oder-, Nor-Schaltung), Simulation von
Schaltungen mit Hilfe eines geeigneten Programms, Flip-Flop,
Ampelschaltung, Addierwerk, Bau einer einfachen Schaltung
integrativ
31, 36, 39, 44, 45, Elektromotoren ohne Dauermagnete, Generatoren für
46, 67, 101, 102, Gleichspannung, Anwendungen des Transformators, Siegeszug der
104 Elektrizität?, Die Elektrifizierung des Haushaltes, Transport und
Verteilung elektrischer Energie, Fotovoltaik, Energie aus
Kernkraftwerken, Reaktorsicherheit, Künstliche Sonnen:
Fusionskraftwerke
Bau und Anwendung einfacher Messgeräte:
Leitfähigkeitsmessgerät, Photometer, Temperaturmessgeräte,
NTGZusatzstunden
40, 45, 91 Sicherheit im Haushalt, Die Elektrifizierung des Haushaltes , Laser in
Umwelt und Technik
51-72 Unterkapitel Halbleiter und Mikroelektronik
51-72
Unterkapitel Halbleiter und Mikroelektronik
51-72 Unterkapitel Halbleiter und Mikroelektronik
51-72 Unterkapitel Halbleiter und Mikroelektronik
Profilbereich (vorläufige Fassung) Neurobiologie, Medizintechnik und
weitere Anwendungen der
Atom- und Kernphysik
•
Klettbuch 3-12-772464-6
Schulauf
Zeitraum
gabe
130 f. Beschleunigung durch eine konstante Kraft
134, 135, 136 Werkstatt: Bewegungsgleichungen und freier Fall, Werkstatt:
Bestimmung der Fallbeschleunigung, Werkstatt: Die Energie bei der
schiefen Ebene
132, 134, 135 Anwendungen der Bewegungsgleichungen, Werkstatt:
Bewegungsgleichungen und freier Fall, Werkstatt: Bestimmung der
Fallbeschleunigung
Profilbereich (vorläufige Fassung) Elektrotechnik
•
Impulse Physik BY 9
Integrativ
Temperatursensoren, Ein Lichtsensor, Transistorschaltungen,
Heimversuch „Der Blumentopfwächter“
57, 58, 63, 71
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Themenbereich
•
•
•
•
•
Wärmemessung mit Peltierelementen
Photoelektrischer Pulsmesser, Ultraschall- und Röntgendiagnostik,
Kernspin-Tomographie, Signalleitung und -verarbeitung bei Tieren,
nuklearmedizinische Diagnostik, Strahlentherapie
Analytische Methoden
Bau eines einfachen Spektrometers, Nachweis von Stoffen,
Spurenanalyse in der Kriminalistik
Computeranwendungen
Computersimulationen zur Bewegung von geladenen Teilchen in
Feldern oder zum radioaktiven Zerfall, Aufnahme von Messwerten
und Auswertung von Experimenten
Profilbereich (vorläufige Fassung) Transport und Verkehr
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Abschätzungen bei Überholvorgängen, Steuerung und Regelung,
Energiebetrachtungen, Auswirkungen auf die Umwelt, Sicherheit
Seiten
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Schulauf
Zeitraum
gabe
68, 69, 89, 90, 110, Elektronik „mit Herz“, Die „Elektronik“ des menschlichen Körpers,
113 Röntgen in der Medizin, Röntgen-Computertomografie, Einheiten der
radioaktiven Strahlung, Nutzen radioaktiver Strahlung
85, 91, 92 Werkstatt: Ein einfaches Spektrometer, Laser in Umwelt und
Technik, Spektralanalyse in der Astronomie
Werkstätten 114, 115, 127, 128, 134, 135, 136
integrativ
102, 123 Reaktorsicherheit , Grafische Darstellung als Hilfsmittel
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