LEHRPLAN FÜR DAS FACH PHYSIK (GRUNDLAGENFACH)
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LEHRPLAN FÜR DAS FACH PHYSIK (GRUNDLAGENFACH) A. STUNDENDOTATION Klasse Wochenstunden 1. 2. 3. 4. 0 2 2 2 B. DIDAKTISCHE KONZEPTION (1) Beitrag des Faches zur gymnasialen Bildung Die Physik erforscht die experimentell erfassbaren und mathematisch beschreibbaren Erscheinungen in der Natur. Der Unterricht im Grundlagenfach Physik vermittelt einen Überblick über die experimentellen und theoretischen Methoden zur Erforschung der Natur. Er ermöglicht Einblicke in die technischen Anwendungen der Physik. Die Schülerinnen und Schüler werden befähigt, die Naturphänomene und Prozesse der Technik mathematisch und sprachlich zu beschreiben. Sie lernen den Umgang mit Modellvorstellungen und das Denken in kausalen Zusammenhängen. Sie lernen Experimente zur Erkenntnisge- winnung einzusetzen. Der Unterricht schafft inhaltliche und arbeitstechnische Voraussetzungen, um ein Studium aufzunehmen. Er vermittelt allgemeinbildende Aspekte und zeigt die kulturelle Bedeutung von Physik und Technik für die moderne Gesellschaft auf. Er befähigt die Schülerinnen und Schü- ler, bei technischen Fragen sachkompetent an gesellschaftlichen und politischen Diskussionen teilzunehmen. Schliesslich gibt der Unterricht auch Einblick in die historische Entwicklung des physikalischen Denkens. Er befähigt dazu, Möglichkeiten und Grenzen der Naturwissenschaf- ten zu erkennen. (2) Überfachliche Kompetenzen Das Grundlagenfach Physik fördert besonders Reflexive Fähigkeiten: - Hypothesen bilden und überprüfen - Sachverhalte auf das Wesentliche reduzieren und mathematisch formalisieren - Grössenordnungen richtig abschätzen und Resultate auf Plausibilität prüfen • Sprachkompetenz: • - Sachverhalte verständlich formulieren und erklären - Gesetze und Diagramme als Kommunikationsmittel sinnvoll einsetzen - Sich präzise in der Fachsprache ausdrücken • • Praktische Fähigkeiten und IKT-Kompetenzen: Experimente planvoll aufbauen und durchführen Messwerte manuell oder mithilfe von Rechnern auswerten Interessen: - Neugierde für naturwissenschaftlich-technische Fragestellungen und Phänomene - Interesse für die kulturelle Bedeutung der Technik (3) Leistungsbewertung gemäss internem Reglement (4) Querverbindung zu anderen Fächern (5) Massnahmen zum geschlechtergerechten Unterricht (6) Vorbereitung der Lernenden auf die Maturitätsarbeit C. KLASSEN-LEHRPLÄNE 2. Klasse 1. Lerngebiet: Grundlagen Grobinhalte • • • • • Zehnerpotenzen & Dezimalvorsätze Signifikante Ziffern Phys. Grössen und Einheiten Naturwissenschaftliche Methode zur Erkenntnisgewinnung Dichte fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • Dezimalvorsätze in Zehnerpotenzen umwandeln u.u. • die Genauigkeit einer Berechnung abschätzen und Resultate mit sinnvoller Genauigkeit angeben. • physikalische Grössen und Einheiten unterscheiden. • die naturwissenschaftliche Methode zur Gewinnung von Erkenntnissen erklären. • die Definitionsgleichung der Dichte angeben. • die Dichte einiger wichtiger Stoffe (z.B. Wasser/Luft) auswendig angeben. 2. Lerngebiet: Technik: Geometrische Optik Grobinhalte • • • • • Reflexion Brechung Linsen Abbildungen Anwendungen (optische Geräte) fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • das Reflexionsgesetz in einer Konstruktion sinnvoll anwenden. • den Weg des Lichts bei Brechung an einer Grenzfläche bestimmen. • die Ausbreitung von Lichtstrahlen durch Sammel- und Streulinse mithilfe von Brennweite/Brennpunkt konstruieren. • das Bild eines Objektes konstruieren und charakterisieren. • das Bild eines Objektes berechnen. • die Funktionsweise optischer Geräte erklären. 3. Lerngebiet: Mechanik - Bewegungslehre Grobinhalte fachliche Kompetenzen 2 • • • • • Gleichförmige Bewegung Gleichmässig beschleunigte geradlinige Bewegung Mittlere Geschwindigkeit und Momentangeschwindigkeit t-s-, t-v- und t-a-Diagramme Freier Fall und Fallbeschleunigung Die • • • Schülerinnen und Schüler können Bewegungen mathematisch beschreiben. Bewegungen messtechnisch erfassen. Diagramme erstellen, korrekt beschriften und sinnvoll skalieren. • die Bedeutung der Steigung und der Fläche des im t-v-Diagramm erklären. • aus einer Aufgabenstellung Gleichungen ableiten und lösen. 4. Lerngebiet: Mechanik – Ursachen der Bewegung Grobinhalte • • • • • • Masse / Trägheit Newton’sche Gesetze Gewichtskraft und Schwerelosigkeit Reibung Kräfte als Vektoren statische und dynamische Anwendungen im Alltag fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • den Effekt der Trägheit in Alltagssituationen erklären. • den Zusammenhang zwischen dem Bewegungszustand und den wirkenden Kräften herstellen. • den Zusammenhang zwischen der Verformung und der wirkenden Kraft erklären. • Kräfte als vektorielle Grössen handhaben. • in Experimenten Kräfte und ihre Wirkungen untersuchen. 5. Lerngebiet: Mechanik – Erhaltungssätze Grobinhalte • • • • • Arbeit Leistung Energie Wirkungsgrad Energieerhaltung im abgeschlossenen System fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • die Begriffe Arbeit, Leistung, Energie definieren. • die verschiedenen Einheiten der Energie (J und kWh) ineinander umrechnen. • den Wirkungsgrad einer Maschine ermitteln. • die Erhaltung der Energie in konkreten Situationen formulieren. 3. Klasse 1. Lerngebiet: Mechanik – Kreisbewegung Grobinhalte • • Kinematische Grössen der Kreisbewegung Zentripetalbeschleunigung und -kraft fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • Fachbegriffe wie Frequenz, Winkelgeschwindigkeit korrekt verwenden. • die Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn beschreiben. • die Dynamik einer Kreisbewegung mithilfe der Zentripetalkraft erklären. • die gefundenen Gesetzmässigkeiten experimentell überprüfen. 3 2. Lerngebiet: Mechanik – Gravitation Grobinhalte • • • • Weltbilder Gravitationsgesetz Planetenbewegung (Kreisbahnen) Fallbeschleunigung g(r) fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können 2 • die 1/r -Abhängigkeit qualitativ und quantitativ erklären. • die Kepler’schen Gesetze in Fragestellungen anwenden. • das Gravitationsgesetz anwenden, um Bewegungsgrössen von Himmelskörpern zu berechnen. 3. Lerngebiet: Elektrizitätslehre Grobinhalte • • • • • • Ladung Spannung, Stromstärke Elektrische Leistung Ohm’scher Widerstand Serie- und Parallelschaltung Elektrisches Feld und Coulombgesetz fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • bestimmen, ob ein Körper geladen ist. • die Bedeutung von Spannung und Strom anhand einer Analogie erklären. • die historische und kulturelle Bedeutung der Elektrifizierung verstehen. • Schaltungen aufbauen und ausmessen. • die Ersatzwiderstände und die umgesetzte Leistung berechnen. • erklären was eine Kennlinie ist. • die Kräfte zwischen Punktladungen mit Hilfe des Coulombgesetzes berechnen. • den Feldbegriff erklären. • ein Feld grafisch darstellen. 4. Lerngebiet: Magnetismus Grobinhalte • • • • Permanentmagnet, Erdmagnetfeld Magnetisches Feld um einen stromführenden Draht und in einer Spule, Rechte-Hand-Regel Kraft auf bewegte Ladungen und Ströme, Drei-Finger-Regel Induktion fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • das Erdmagnetfeld skizzieren. • das Magnetfeld um einen stromführenden Draht bzw. in einer Spule darstellen und quantifizieren. • Betrag und Richtung der Lorentzkraft bestimmen. • ausgewählte Phänomene/technische Anwendungen (z.B. Elektromotor) qualitativ erklären. 5. Lerngebiet: Periodische Vorgänge: Schwingungen Grobinhalte fachliche Kompetenzen 4 • • Grundbegriffe Bewegungsgleichung des harmoni) schen Oszillators: y = y⋅ sin(ωt) • • • Federpendel Fadenpendel Gedämpfte und erzwungene Schwingung Die Schülerinnen und Schüler können • Fachbegriffe wie Frequenz, Winkelgeschwindigkeit, Amplitude, Phase korrekt verwenden. • Schwingungen in Diagrammen darstellen. • Extrema für y, v und a in Diagrammen identifizieren und den Zus.hang zur Differentialrechnung verstehen. • die Beziehung zwischen der Schwingungsdauer und den charakteristischen Grössen eines Oszillators angeben. • das Resonanzphänomen erklären. • die gefundenen Gesetzmässigkeiten experimentell überprüfen. 4. Klasse 1. Lerngebiet: Periodische Vorgänge: Wellen Grobinhalte • • • Longitudinal- und Transversalwellen Wellengeschwindigkeit Wellenphänomene fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • Begriffe wie Wellenlänge und Frequenz anwenden. • die Licht- und die Schallgeschwindigkeit angeben. • den Unterschied zwischen Wellen und Schwingungen erklären. 2. Lerngebiet: Wärmelehre Grobinhalte • • • • • • Temperatur & deren mikroskopische Interpretation Wärme & Innere Energie Druck & Ideale Gase Wärmekapazität & Phasenübergänge Hauptsätze der Wärmelehre Wärmearbeitsmaschinen und thermodynamischer Wirkungsgrad fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • Methoden zur Temperaturmessung benennen. • Temperaturangaben von Celsius in Kelvin umrechnen u.u. • die Begriffe Wärme und Temperatur unterscheiden. • p, V und T eines idealen Gases in Beziehung setzen und Zustandsänderungen in Diagrammen darstellen. • die Grössenordnungen der Wärmemengen für Schmelzen, Erwärmen und Verdampfen von Wasser benennen. • die kulturelle und politische Bedeutung der Wärmearbeitsmaschinen verstehen. • die Umsetzung von Wärme in Arbeit in Kreisprozessen erklären. • die gefundenen Gesetzmässigkeiten 5 experimentell überprüfen. 3. Lerngebiet: Neuere Physik Grobinhalte • • Kernphysik Halbleiterphysik fachliche Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler können • die 3 Strahlungsarten sowie die Einheiten für die wichtigsten Messgrössen in der Dosimetrie erklären. • die besonderen Eigenschaften der Halbleiter benennen und ihren Nutzen in einer Schaltung erklären. 6
