Lehrplan Klasse 9_neu_2009 (RB)

9 Physik I
(3-stündig)
9 Physik II/III
(2-stündig)
In dieser Jahrgangsstufe nimmt die Sicherheit der Schüler beim Experimentieren stetig zu, sie
vertiefen die experimentelle Methode zur physikalischen Erkenntnisgewinnung. Sowohl in der
Wärme- als auch in der Elektrizitätslehre wird das einfache Teilchenmodell aus der letzten
Jahrgangsstufe erweitert, um weitere Phänomene erklären zu können. (II/III: Der Energiebegriff wird
ausgeweitet und der Energieerhaltungssatz in allgemeiner Form als Erfahrungstatsache postuliert.)
Durch die Ausweitung des Energiebegriffs ist es möglich, den Energieerhaltungssatz für
abgeschlossene Systeme mit dem 1. Hauptsatz der Wärmelehre allgemein gültig zu formulieren.
Die Schüler lernen, sich vom Bildhaften zu lösen und arbeiten auch abstrahierend mit der deduktiven
Methode, z. B. bei der Einführung der absoluten Temperatur und bei der Herleitung der
Gasgleichung.
Ausgehend von Erscheinungen beim Magnetismus und der Einführung der elektrischen Ladung als
Grundgröße lernen die Schüler den Feldbegriff als neues Modell kennen und erhalten fundierte, in
unserer technisierten Welt notwendige Kenntnisse über die Zusammenhänge in der Elektrizitätslehre.
Das im Fachprofil dargestellte Grundwissen wird der Jahrgangsstufe entsprechend angebahnt, geübt
und gefestigt.
Das Grundwissen wird erweitert um:
• das Teilchenmodell auf thermische Prozesse anwenden
• wissen, dass Arbeit und Wärme die beiden Möglichkeiten sind, Energie von einem
System auf ein anderes zu übertragen
• den ersten Hauptsatz der Wärmelehre kennen
• die grundlegende Funktionsweise von Wärmemaschinen erfassen
• magnetische Phänomene mit der Modellvorstellung des Ferromagnetismus erklären
• den Begriff des Feldes als Modellvorstellung zur Beschreibung von Wechselwirkungen
bzw. von Kraftwirkungen zwischen Körpern kennen und anwenden
• wissen, dass bewegte elektrische Ladung ein Magnetfeld zur Folge hat, und grundlegende
technische Anwendungen dieses Prinzips verstehen
• die Grundgröße elektrische Ladung und die abgeleiteten Größen Stromstärke und Spannung
mit ihren Einheiten
• die Gefahren des elektrischen Stroms und Schutzmöglichkeiten kennen
Bedeutung der verschiedenen Markierungen:
- grau hinterlegt
 ist nur in Gruppe I enthalten
- orange Schrift
Abweichung von anderer Wahlpflichtfächergruppe
( siehe Kommentar)
Ph 9.1 Wärmelehre
(ca. 40 Std.)
(ca. 22 Std.)
Die Schüler erfahren, dass zur Erklärung des thermischen Verhaltens von Körpern das
Teilchenmodell erweitert werden muss, indem den Teilchen kinetische und potenzielle Energien
zugeschrieben werden. Arbeit und Wärme stellen die beiden Möglichkeiten dar, Energie auf einen
Körper zu übertragen, was eine Änderung der kinetischen und potenziellen Energien der Teilchen
bzw. eine Änderung der inneren Energie des Körpers bedeutet. Damit werden die Schüler befähigt,
thermische Phänomene sowie Beispiele aus der Natur und technische Anwendungen in adäquater
Weise zu beschreiben.
Innere Energie, Wärme, Temperatur (ca. 6 Std.) (ca. 7 Std.)
• innere Energie (Ei ) als Speichergröße; Änderung der inneren Energie eines Körpers durch
Verrichten von mechanischer Arbeit oder durch Zufuhr bzw. Abgabe von Wärme;
Temperaturänderung, Volumenänderung, Druckänderung, Änderung des Aggregatzustandes als
Folge der Änderung der inneren Energie; Wärme (Wth)als Übertragungsgröße
• Temperatur als Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen eines Körpers (aus der
Geschichte: Lord Kelvin); Temperaturänderung (Änderung der mittleren kinetischen Energie
der Teilchen) Grundwissen
• Volumenänderung von Körpern bei Erwärmung und Abkühlung (Änderung der mittleren potenziellen
und kinetischen Energie der Teilchen)
(II/III: Anomalie des Wassers qualitativ : Beispiele aus der Natur)
• Festlegung der Grundgröße Temperatur durch ein Messverfahren, Temperaturskalen;
Temperaturdifferenz, Temperaturmessgeräte (aus der Geschichte: A. Celsius)
Wärmeübertragung (ca. 4 Std.) (ca. 4 Std.)
• Wärmeleitung (Wärmeleitung in festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen)
• Wärmestrahlung (Emission, Absorption)
Konvektion (ca. 2 Std.) (ca. 1 Std.)
Verhalten der Körper bei Temperaturänderung (ca. 6 Std.)
• Längenänderung von Festkörpern ( l   l0   ; Längenausdehnungskoeffizient)
• Volumenänderung von Festkörpern (Volumenausdehnungskoeffizient;   3   ; V    V0   )
• Volumenänderung von Flüssigkeiten bei Temperaturänderung (analog zur Volumenänderung von
Festkörpern)
• Anomalie des Wassers (qualitativ); Beispiele aus der Natur (II/III: siehe innere Energie)
Temperatur, Druck und Vol. als Zustandsgrößen eines eingeschl. Gases (ca. 6 Std.)
• quantitativer Zusammenhang zwischen Temperatur und Volumen bei konstantem Druck analog zur
Volumenänderung von Festkörpern (Gesetz von Gay-Lussac; Volumenausdehnungskoeffizient für
Gase; Temperaturskala nach Kelvin)
• allgemeine Gasgleichung
Erwärmungsgesetz, spezifische Wärmekapazität (ca. 7 Std.) (ca. 7 Std.)
• Erwärmungsgesetz; spezifische Wärmekapazität
• Leistung einer Wärmequelle
• Energieaustausch bei Körpern unterschiedlicher Temperatur (Wthab + Wthauf = 0)
(II/III: W th,ab = W th,auf)
Verdampfen (ca. 4 Std.)
• Siedetemperatur von Flüssigkeiten; (ϑ-W th-Diagramm; spezifische Verdampfungswärme)
• Erklärung für den Siedevorgang
• Abhängigkeit der Siedetemperatur vom Druck [GE, VSE]
• Verdunsten
Erster Hauptsatz der Wärmel. (ca. 5 Std.) (II/ III: Energieerhaltungss.) (ca. 3 Std.)
• Ausdehnungsarbeit WVol = p  V bei der Volumenänderung einer eingeschlossenen Gasmenge
• erster Hauptsatz der Wärmelehre: Wth = Ei  WVol ;
(II/III: allgemeiner) Energieerhaltungssatz (aus der Geschichte: H. Helmholtz, P. Joule, R. Mayer)
• Bau und Funktionsweise von Wärmemaschinen (Dampfturbine oder Strahltriebwerk, Otto- und
Dieselmotor), Art und Ausmaß von Umweltbelastungen [UE]
Ph 9.2 Elektrizitätslehre
(ca. 44 Std.)
(ca. 34 Std.)
Aufbauend auf dem Wissen über den Magnetismus und über die elektrische Ladung als Grundgröße
lernen die Schüler den elektrischen Stromkreis als Energieübertragungssystem kennen. Sie
erarbeiten die Wirkungen des elektrischen Stroms und vertiefen ihre Kenntnisse anhand
verschiedener Anwendungen.
Mit den abgeleiteten Größen elektrische Stromstärke und elektrische Spannung verstehen die
Schüler die Grundlagen der Elektrizitätslehre.
Magnetismus (ca. 6 Std.) (ca. 5 Std.)
• Magnete und magnetische Grunderscheinungen
• magnetische Influenz; remanenter und permanenter Magnetismus
• Modellvorstellung zum Ferromagnetismus
• Magnetfeld; Begriff, Struktur, Abschirmung, Überlagerung; Magnetfeld der Erde
Ruhende elektrische Ladung, el. Ladung als Grundgröße (ca. 6 Std.) (ca. 5 Std.)
• Kraftwirkung zwischen elektrisch geladenen Körpern
• portionsweises Aufladen und Entladen von Körpern; Gleichheit und Vielfachheit von Ladungen
• Elementarladung; Einheit als ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung (aus der Geschichte:
Ch. Coulomb)
• Neutralisation von Ladungen; neutraler Leiter
• Verteilung ruhender Ladungen auf einem geladenen metallischen Körper
• Ladungstrennung durch eine Elektrizitätsquelle (Verschiedenartigkeit der Pole einer
Elektrizitätsquelle), Ladungstrennarbeit, Ladungserhaltung
• Kontaktelektrizität
• Anwendungen: Fotokopierer, Laserdrucker, Entstaubung von Rauchgasen [GE]
Elektrisches Feld (ca. 3 Std.) (ca. 2 Std.)
• elektrische Influenz bei Metallen und Nichtmetallen
• Begriff, Nachweis, Struktur
Bewegte elektrische Ladung; elektrischer Strom (ca. 8 Std.) (ca. 5 Std.)
• Stromkreis (Schaltsymbole, Schaltskizze; Leiter und Nichtleiter)
• Elektrizitätsleitung in Metallen (Elektronenstromrichtung), Flüssigkeiten und Gasen
• Erklärung des elektrischen Stromes mithilfe der Kraftwirkung auf elektrisch geladene, bewegliche
Teilchen im elektrischen Feld; Erklärung der Wärmeentwicklung in einem stromdurchflossenen
Metalldraht
• Stromstärke als abgeleitete Größe, I 
Q
(aus der Geschichte: A. Ampère)
t
• Gefahren des elektrischen Stromes (der menschliche Körper als Leiter, die besondere Schaltung
des Stromnetzes; Kurzschluss, Körperschluss, Erdschluss; das Schutzkontaktsystem) [GE, VSE]
Magnetfeld stromdurchflossener metallischer Leiter (ca. 3 Std.) (ca. 2 Std.)
• Magnetfeld eines geraden metallischen Leiters (aus der Geschichte: H. Ch. Oersted)
• Magnetfeld einer Spule; Elektromagnet
Kraftwirkung auf stromdurchfl. metallische Leiter im Magnetfeld (ca. 7 Std.) (ca. 8 Std.)
• Kraftwirkung auf einen stromdurchflossenen geraden metallischen Leiter im Magnetfeld
• Lorentzkraft, UVW-Regel der linken Hand
• Kraftwirkung auf eine stromdurchflossene Spule im Magnetfeld
• Prinzip des Drehspulinstruments
• Aufbau und Funktionsweise des Gleich- und Wechselstrommotors
Elektrizitätsleitung im Vakuum (ca. 3 Std.)
• glühelektrischer Effekt
• Elektronenstrahl (geradlinige Ausbreitung, Beschleunigung und Ablenkung im elektrischen Feld
und im magnetischen Feld; Anwendungen: Kathodenstrahloszilloskop, Bildröhre beim
Fernsehgerät) [ME, GE]
El. Arbeit – el. Energie – el.Spannung – el.Leistung (ca. 8 Std.) (ca. 7 Std.)
• elektrische Arbeit
• Zu- oder Abnahme der elektrischen Energie beim Verrichten elektrischer Arbeit
• Messung der elektrischen Arbeit
• der elektrische Stromkreis als System der Energieübertragung
• elektrische Spannung als abgeleitete Größe
• Umwandlung elektrischer Energie in andere Energieformen
• elektrische Leistung als abgeleitete Größe
Vorschlag für mögliche Projekte
• Temperaturmessgeräte
• Elektromotoren selbst gebaut
• Betriebserkundung bei der Bahn AG oder einem Motorenhersteller