Planungsvorlage Kursstufe
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Schulcurriculum Physik 11/12 (4-stündiger Kurs) – Entwurfsvorlage Elektrodynamik: Elektromagnetische und mechanische Schwingungen und Wellen: Quantenphysik und Struktur der Materie: Kerncurriculum 140 Stunden 55 50 35 Schulcurriculum 70 Stunden ??? ??? ??? Klausuren 30 Stunden Kerncurriculum (2/3 der Zeit) Thema (im Sinne Inhalt des Fachwissens – (mit Angabe der Behandlungstiefe) Kompetenznummern 7–13) 8. Grundlegende physikalische – Elektrische, mechanische und thermische Größen Größen – Strom-Antrieb-Konzept Die Schülerinnen und Schüler Neben dynamischen (mindestens einen Vergleich analoger elektr., mech. können zwischen Beobachtung Betrachtungsweisen kennen die und therm. Systeme) und physikalischer Erklärung Schülerinnen und Schüler vor – Erhaltungssätze (Impuls, Ladung, Energie, unterscheiden; zwischen ihrer allem die Erhaltungssätze und Drehimpuls qualitativ) Erfahrungswelt und deren können sie vorteilhaft zur Lösung physikalischer Beschreibung physikalischer Fragestellungen – Entropieerzeugung unterscheiden; die physikalische einsetzen. Die Schülerinnen und – mechanische, elektrische und thermische Beschreibungsweise anwenden; Schüler kennen technische Energiespeicher und Energietransporte an Beispielen erläutern, dass Möglichkeiten zum naturwissenschaftliche Gesetze Energiesparen“ und zur – Kennlinien von Geräten und Modellvorstellungen Reduzierung von Grenzen haben. „Entropieerzeugung“. Die Schülerinnen und Schüler 2. Physik als theoriegeleitete können mit weiteren Erfahrungswissenschaft grundlegenden physikalischen Größen umgehen Die Schülerinnen und Schüler können die 9. Strukturen und Analogien naturwissenschaftliche Arbeitsweise Hypothese, Die Schülerinnen und Schüler Vorhersage, Überprüfung im können das magnetische und Experiment, Bewertung, ... elektrische Feld als anwenden und reflektieren; ein physikalisches System Modell erstellen, mit einer beschreiben und die Grundlagen geeigneten Software bearbeiten der Maxwelltheorie verstehen, in und die berechneten Ergebnisse der die Elektrodynamik auf vier reflektieren. Aussagen zurückgeführt wird; ihre Vorstellungen und 5. Anwendungsbezug und Ausdrucksweisen über Kompetenzen (im Sinne der Fachmethoden – Kompetenznummern 1–6) 1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten Schulcurriculum Physik 9/10 – Entwurfsvorlage Seite 1 von 8 Hinweis: Alle Inhalte der Bildungsstandards Physik für die Klassen 7–10 sind auch im Bildungsstandard für die Kursstufe 11–12 aufgeführt. Daher werden die Grundlagen der Bildungsstandards bis Klasse 10 vorausgesetzt. Die in diesem Kerncurriculum aufgeführten Inhalte (3. Spalte) werden in der Kursstufe vertieft behandelt. Schulcurriculum (1/3 der Zeit) Stun Halbj Stun Mögliche Ergänzungen und Vertiefungen den ahr den Methodisch-didaktische Hinweise Zusammenarbeit mit anderen Fächern 08.04.2017 gesellschaftliche Relevanz der Schwingungen und Wellen in Physik eine angemessene Fachsprache und mathematische Die Schülerinnen und Schüler Beschreibung überführen. können Fragen selbstständig erkennen, die sie mit Methoden der Physik bearbeiten und lösen; physikalische Grundkenntnisse und Methoden für Fragen des Alltags sinnvoll einsetzen; Zusammenhänge zwischen lokalem Handeln und globalen Auswirkungen erkennen und dieses Wissen für ihr eigenes verantwortungsbewusstes Handeln einsetzen. Die Schülerinnen und Schüler kennen charakteristische Werte der behandelten physikalischen Größen und können sie für sinnvolle physikalische Abschätzungen anwenden. 4. Spezifisches 10. Naturerscheinungen und Methodenrepertoire der Physik technische Anwendungen Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen untersuchen; Experimente selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen; selbstständig Strukturen erkennen und Analogien hilfreich einsetzen; computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen; die Methoden der Deduktion und Induktion anwenden; geeignete Größen bilanzieren. – Informationstechnologie und Elektronische Schaltungen Die Schülerinnen und Schüler können weitere Erscheinungen in der Natur und wichtige Geräte funktional beschreiben. Schulcurriculum Physik 9/10 – Entwurfsvorlage Seite 2 von 8 08.04.2017 1. Physik als Naturbetrachtung 8. Grundlegende physikalische – unter bestimmten Aspekten Größen – Die Schülerinnen und Schüler Neben dynamischen – können zwischen Beobachtung Betrachtungsweisen kennen die und physikalischer Erklärung Schülerinnen und Schüler vor – unterscheiden; zwischen ihrer allem die Erhaltungssätze und Erfahrungswelt und deren können sie vorteilhaft zur Lösung physikalischer Beschreibung physikalischer Fragestellungen – unterscheiden; die physikalische einsetzen. Die Schülerinnen und Beschreibungsweise anwenden; Schüler kennen technische – an Beispielen erläutern, dass Möglichkeiten zum naturwissenschaftliche Gesetze Energiesparen“ und zur – und Modellvorstellungen Reduzierung von Grenzen haben. „Entropieerzeugung“. Die Schülerinnen und Schüler – 3. Formalisierung und können mit weiteren Mathematisierung in der – grundlegenden physikalischen Physik Größen umgehen. – Die Schülerinnen und Schüler 9. Strukturen und Analogien – können den funktionalen Zusammenhang zwischen Die Schülerinnen und Schüler – physikalischen Größen können das magnetische und erkennen, grafisch darstellen und elektrische Feld als – Diagramme interpretieren; physikalisches System funktionale Zusammenhänge beschreiben und die Grundlagen zwischen physikalischen Größen, der Maxwelltheorie verstehen, in die zum Beispiel durch eine der die Elektrodynamik auf vier – Formel vorgegeben werden, Aussagen zurückgeführt wird; verbal beschreiben und ihre Vorstellungen und interpretieren; funktionale Ausdrucksweisen über Zusammenhänge selbstständig Schwingungen und Wellen in – finden; vorgegebene (auch eine angemessene Fachsprache bisher nicht im Unterricht und mathematische – behandelte) Formeln zur Lösung Beschreibung überführen. von physikalischen Problemen – 10. Naturerscheinungen und anwenden. technische Anwendungen – 4. Spezifisches Die Schülerinnen und Schüler Methodenrepertoire der Physik – können weitere Erscheinungen in Die Schülerinnen und Schüler der Natur und wichtige Geräte können Zusammenhänge funktional beschreiben. – zwischen physikalischen Größen Schulcurriculum Physik 9/10 – Entwurfsvorlage Gravitationsfeldstärke Elektrische Feldstärke Magnetische Flussdichte Visualisierung von Feldstärkeverteilungen (auch Feldlinien) Magnetisches Feld und magnetische Flussdichte einer langgestreckten Spule Unterscheidung zwischen dem physikalischen System Feld und Feldstärke bzw. Flussdichte Analogiebetrachtungen zwischen elektrischem, magnetischem und Gravitationsfeld Elektrische Feldkonstante Magnetische Feldkonstante Kondensator, Kapazität Kapazität des Plattenkondensators Potenzial und Spannung im elektrischen Feld Quantitativer Zusammenhang zwischen Spannung und elektrischer Feldstärke im homogenen elektrischen Feld Elektrisches, magnetisches Feld und Gravitationsfeld als Energiespeicher (quantitativ für Plattenkondensator, Spule, Gravitationsfeld im homogenen Bereich) Quantisierung der elektrischen Ladung, Bewegung geladener Teilchen im elektrischen Längsfeld Materie im elektrischen Feld, r Materie im Magnetfeld, r Lorentzkraft, Betrag und Richtung Bewegung geladener Teilchen im homogenen Magnetfeld (qualitativ) Kräftegleichgewicht zwischen elektrischer und magnetischer Kraft Seite 3 von 8 08.04.2017 untersuchen; Experimente selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen; selbstständig Strukturen erkennen und Analogien hilfreich einsetzen; computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen; die Methoden der Deduktion und Induktion anwenden; geeignete Größen bilanzieren. – Magnetischer Fluss – Induktion, Induktionsgesetz – Induktivität – Induktivität der langgestreckten Spule – Erzeugung sinusförmiger Wechselspannungen, Generatorprinzip – Phänomen des Energietransports durch elektromagnetische Felder – Grundlegendes Prinzip eines Transformators – Grundlagen der Maxwelltheorie, in der die Elektrodynamik auf 4 Aussagungen zurückgeführt wird: – Positive Ladung als Quelle und negative Ladung als Senke des E-Feldes – Quellenfreiheit des magnetischen B-Feldes – Ein sich veränderndes B-Feld erzeugt ein E-Feld (Induktion) – Ein elektrischer Strom bzw. ein sich veränderndes E-Feld erzeugt ein B-Feld 1. Physik als Naturbetrachtung 7. Wahrnehmung und Messung unter bestimmten Aspekten Die Schülerinnen und Schüler Die Schülerinnen und Schüler können den Zusammenhang und können zwischen Beobachtung den Unterschied zwischen der und physikalischer Erklärung Wahrnehmung beziehungsweise unterscheiden; zwischen ihrer Sinneswahrnehmung und ihrer Erfahrungswelt und deren physikalischen Beschreibung bei physikalischer Beschreibung folgenden Themenstellungen unterscheiden; die physikalische reflektieren. Beschreibungsweise anwenden; 8. Grundlegende physikalische an Beispielen erläutern, dass Größen naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Neben dynamischen Grenzen haben. Betrachtungsweisen kennen die Schülerinnen und Schüler vor 3. Formalisierung und allem die Erhaltungssätze und Mathematisierung in der können sie vorteilhaft zur Lösung Schulcurriculum Physik 9/10 – Entwurfsvorlage – Beispiele für mechanische und elektromagnetische Schwingungen – Herleitung der entsprechenden Differenzialgleichungen und Lösungen harmonischer Schwingungen – Frequenz – Periodendauer – Amplitude – Analogie der Größen und Bauteile bei mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen – Energiebilanzen in schwingenden Systemen – Dämpfung: Energie- und Entropiebilanz – Mechanische Welle als Phänomen Seite 4 von 8 08.04.2017 Physik physikalischer Fragestellungen einsetzen. Die Schülerinnen und Die Schülerinnen und Schüler Schüler kennen technische können den funktionalen Möglichkeiten zum Zusammenhang zwischen Energiesparen“ und zur physikalischen Größen Reduzierung von erkennen, grafisch darstellen und „Entropieerzeugung“. Die Diagramme interpretieren; Schülerinnen und Schüler funktionale Zusammenhänge können mit weiteren zwischen physikalischen Größen, grundlegenden physikalischen die zum Beispiel durch eine Größen umgehen. Formel vorgegeben werden, verbal beschreiben und 9. Strukturen und Analogien interpretieren; funktionale Die Schülerinnen und Schüler Zusammenhänge selbstständig können das magnetische und finden; vorgegebene (auch elektrische Feld als bisher nicht im Unterricht physikalisches System behandelte) Formeln zur Lösung beschreiben und die Grundlagen von physikalischen Problemen der Maxwelltheorie verstehen, in anwenden. der die Elektrodynamik auf vier 4. Spezifisches Aussagen zurückgeführt wird; Methodenrepertoire der Physik ihre Vorstellungen und Ausdrucksweisen über Die Schülerinnen und Schüler Schwingungen und Wellen in können Zusammenhänge eine angemessene Fachsprache zwischen physikalischen Größen und mathematische untersuchen; Experimente Beschreibung überführen. selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch 10. Naturerscheinungen und veranschaulichen und einfache technische Anwendungen Fehlerbetrachtungen vornehmen; Die Schülerinnen und Schüler selbstständig Strukturen können weitere Erscheinungen in erkennen und Analogien hilfreich der Natur und wichtige Geräte einsetzen; computerunterstützte funktional beschreiben. Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen; die Methoden der Deduktion und Induktion anwenden; geeignete Größen bilanzieren. – Eigenschaften von Wellen 1. Physik als Naturbetrachtung 10. Naturerscheinungen und unter bestimmten Aspekten technische Anwendungen – Alltagsbezug elektromagnetischer Strahlung, Chancen und Risiken technischer Entwicklungen Schulcurriculum Physik 9/10 – Entwurfsvorlage – Lineare harmonische Querwelle – Wellenlänge – Ausbreitungsgeschwindigkeit – Lösungen der Wellengleichung: Auslenkung s(x,t) des Wellenträgers, Beispiele entweder in Abhängigkeit des Ortes oder der Zeit – Elektromagnetische Welle als Phänomen – Licht als elektromagnetische Welle – Analogie mechanischer und elektromagnetischer Wellen, insbesondere Vergleich von Schall und Licht – Reflexion – Streuung (qualitativ) – Brechung (qualitativ) – Beugung – Polarisation (qualitativ) – Ausbreitungsgeschwindigkeit mechanischer und elektromagnetischer Wellen – Überlagerung von Wellen (Interferenz, stehende Welle, Eigenschwingung) – Einzelspalt, Doppelspalt, Mehrfachspalt, Gitter – Wahrnehmung von Helligkeit, Messung von Intensitätsverteilungen – Spektren verschiedener Strahler und Spektrallampen (Zusammenhang und Unterschied zwischen Frequenz und Farbe) – Überblick über das elektromagnetische Spektrum – Strahlungsbilanz der Erde Seite 5 von 8 08.04.2017 Die Schülerinnen und Schüler können zwischen Beobachtung und physikalischer Erklärung unterscheiden; zwischen ihrer Erfahrungswelt und deren physikalischer Beschreibung unterscheiden; die physikalische Beschreibungsweise anwenden; an Beispielen erläutern, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben. 5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der Physik Die Schülerinnen und Schüler – 2 Beispiele aus den folgenden: können weitere Erscheinungen in WLAN, Mobiltelefon, Hochspannungsleitung, der Natur und wichtige Geräte Mikrowellenofen, schnurlose Telefone, Trafos in funktional beschreiben. Wohnräumen 12. Technische Entwicklungen und ihre Folgen Die Schülerinnen und Schüler können bei weiteren technischen Entwicklungen Chancen und Risiken abwägen; Möglichkeiten reflektieren, durch die negative Folgen für Mensch und Umwelt minimiert werden. Die Schülerinnen und Schüler können Fragen selbstständig erkennen, die sie mit Methoden der Physik bearbeiten und lösen; physikalische Grundkenntnisse und Methoden für Fragen des Alltags sinnvoll einsetzen; Zusammenhänge zwischen lokalem Handeln und globalen Auswirkungen erkennen und dieses Wissen für ihr eigenes verantwortungsbewusstes Handeln einsetzen. Die Schülerinnen und Schüler kennen charakteristische Werte der behandelten physikalischen Größen und können sie für sinnvolle physikalische Abschätzungen anwenden. 1. Physik als Naturbetrachtung 13. Modellvorstellungen und unter bestimmten Aspekten Weltbilder Die Schülerinnen und Schüler können zwischen Beobachtung und physikalischer Erklärung unterscheiden; zwischen ihrer Erfahrungswelt und deren – geschichtliche Entwicklung von Modellen und Weltbildern Die Schülerinnen und Schüler können Grenzen der klassischen Physik benennen; die grundlegenden Gedanken der Quanten- und Atomphysik, Schulcurriculum Physik 9/10 – Entwurfsvorlage Seite 6 von 8 08.04.2017 physikalischer Beschreibung Untersuchungsmethoden und unterscheiden; die physikalische erkenntnistheoretische Aspekte Beschreibungsweise anwenden; formulieren. an Beispielen erläutern, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben. 6. Physik als ein historischdynamischer Prozess Die Schülerinnen und Schüler können an Beispielen selbstständig darstellen, dass physikalische Begriffe und Vorstellungen nicht statisch sind, sondern sich in einer fortwährenden Entwicklung befinden; welche Faktoren zu Entdeckungen und Erkenntnissen führen (Intuition, Beharrlichkeit, Zufall, ...). 1. Physik als Naturbetrachtung 13. Modellvorstellungen und unter bestimmten Aspekten Weltbilder Die Schülerinnen und Schüler können zwischen Beobachtung und physikalischer Erklärung unterscheiden; zwischen ihrer Erfahrungswelt und deren physikalischer Beschreibung unterscheiden; die physikalische Beschreibungsweise anwenden; an Beispielen erläutern, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben. – Photoeffekt – Planck’sches Wirkungsquantum Die Schülerinnen und Schüler – Quantenobjekte: können Grenzen der klassischen Zusammenhang Energie–Frequenz Physik benennen; die grundlegenden Gedanken der – Quantenobjekte: Quanten- und Atomphysik, Zusammenhang Impuls–Wellenlänge Untersuchungsmethoden und erkenntnistheoretische Aspekte – Quantenobjekte: Interferenzfähigkeit (Superposition der Möglichkeiten) formulieren. – Quantenobjekte: Komplementarität (Ort-Impuls-Unbestimmtheit und Welcher-Weg-Information) 6. Physik als ein historischdynamischer Prozess Die Schülerinnen und Schüler können an Beispielen selbstständig darstellen, dass Schulcurriculum Physik 9/10 – Entwurfsvorlage – Quantenobjekte: Stochastisches Verhalten – Quantenobjekte: Verhalten beim Messprozess (Präparation von Quantenobjekten, Determiniertheit der Wellenfunktion, Kollaps der Wellenfunktion) Seite 7 von 8 08.04.2017 physikalische Begriffe und Vorstellungen nicht statisch sind, sondern sich in einer fortwährenden Entwicklung befinden; welche Faktoren zu Entdeckungen und Erkenntnissen führen (Intuition, Beharrlichkeit, Zufall, ...). – Quantenobjekte: Nichtlokalität, insbesondere Verschränktheit 1. Physik als Naturbetrachtung 11. Struktur der Materie unter bestimmten Aspekten Die Schülerinnen und Schüler Die Schülerinnen und Schüler können Teilchenmodelle an können zwischen Beobachtung geeigneten Stellen anwenden und physikalischer Erklärung und kennen deren jeweilige unterscheiden; zwischen ihrer Grenzen; die Struktur der Materie Erfahrungswelt und deren auf der Basis einer physikalischer Beschreibung quantenphysikalischen unterscheiden; die physikalische Modellvorstellung beschreiben. Beschreibungsweise anwenden; an Beispielen erläutern, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben. – Linearer Potenzialtopf Schulcurriculum Physik 9/10 – Entwurfsvorlage – Quantenobjekte: Erkenntnistheoretische Aspekte formulieren – Atomhülle und Energiequantisierung – Linienspektren – Grundlegende Gedanken der Schrödingergleichung und ihre Bedeutung für die Atomphysik – Atomkern – Aspekte der Elementarteilchenphysik im Überblick: – Leptonen, Hadronen, Quarks – Untersuchungsmethoden (Spektren, hochenergetische Strahlen, Detektoren) Seite 8 von 8 08.04.2017
