Haus der Naturwissenschaften
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Energie S e i t e n SPEKTRUM PHYSIK Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK – Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau – Inhalte Fachwissen Erkenntnisgewinnung KC (vollständig nach 2.3.3) KC (fett, vollständig nach 2.3.3) – Ausdifferenziert gemäß Buchseite SPEKTRUM PHYSIK (nicht fett) 8 Projekt: Die Welt der Dinge E die Relation von Gegenstand und Leere aufzeigen 8 Projekt: Energiebedarf einer Familie 9 Projekt: Energie im Haushalt 9 Projekt: Energieformen und Energiemessung E Den Energiebedarf einer Familie analysieren und die Kosten dafür abschätzen E Energienutzungen im Haushalt aufzählen und Ressourcen dazu klären E Den Energiebedarf von Elektrogeräten untersuchen und einordnen 10 Körper – das Anfassbare der Physik 10 „Körper“ physikalisch betrachtet 11 Körper und ihre Zustandsformen 11 Versuche und Aufträge: Körper 12 Körper haben ein Volumen 12 Körper haben eine Temperatur 13 Durchblick: Was heißt „Messen“? 14 Körper haben Masse 15 Versuche und Aufträge: Masse 16 Energie und Energieformen 16 Energie begegnet uns in vielen Formen 17 Versuche und Aufträge: Energie 18 Energieformen 20 Energie – ein umfassendes Konzept 22 Eine Einheit für die Energie 23 Versuche und Aufträge: Energiemessungen 23 Pinnwand: Energiemengen 24 Energieströme 24 Versuche und Aufträge: Energieströme/Wandler 25 Streifzug: Was ist eine Pferdestärke? F Energieformen und Wandlungsmöglichkeiten an Beispielen aufzeigen F die Körpereigenschaften (Stoff, Form, Zustand, Masse, Volumen, Temperatur und Ausschluss der Gleichzeitigkeit an einem Ort) nennen und durch Beispiele ihre jeweiligen Bestimmungsmerkmale belegen F die Merkmale der Zustandsformen fest, flüssig, gasförmig aufzählen und durch Beispiele belegen F 1 Liter als das Normvolumen für die Volumenmessung angeben F Volumina von Quadern berechnen erläutern die Trägheit von Körpern und beschreiben deren Masse als gemeinsames Maß für ihre Trägheit und Schwere verwenden als Maßeinheit der Masse 1 kg und schätzen typische Größenordnungen ab F Schwere und Trägheit eines Körpers unterscheiden Kommunikation K ein Verfahren zur Bestimmung des Ortes eines Gegenstandes entwickeln Bewertung B die Welt der Dinge von anderen Wirklichkeiten abgrenzen E die Merkmale der Zustandsformen fest, flüssig, gasförmig aufzählen und durch Beispiele belegen E die Körpereigenschaften (Stoff, Form, Zustand, Masse, Volumen, Temperatur und Ausschluss der Gleichzeitigkeit an einem Ort) nennen und durch Beispiele ihre jeweiligen Bestimmungsmerkmale belegen E durch Versuche zu Körpereigenschaften die Eigenschaft „Nichtgleichzeitigkeit an einem Ort“ erläutern E das Ausmessen eines vorgegebenen Volumens mithilfe des Normvolumens experimentell durchführen E „messen“ als ein Vergleichen einer Normgröße mit dem zu Messenden definieren E eine physikalische Größe als Produkt aus Zahlenwert und Einheit charakterisieren E die Temperatur als eine Grundeigenschaft von Körpern als das Maß für kalt und warm beschreiben E Messen als Vergleich mit einer Norm und eine physikalische Größe als Produkt aus Zahlenwert und Einheit erläutern E einfache Massebestimmungen mit der Balkenwaage durchführen K die Untereinheiten des Liters aufzählen und Beispiele dafür angeben K unterschiedliche Thermometerformen als dem Zweck der Temperaturmessung entsprechend aufzählen beschreiben entsprechende Situationen umgangssprachlich und benutzen dabei zunehmend Fachbegriffe K das Merkmal Masse von Körpern anhand von Beispielen beschreiben und erläutern E in einfachen Versuchen den Unterschied zwischen schwerer und träger Masse belegen verfügen über einen altersgemäß ausgeschärften Energiebegriff. (Bezüge zu Biologie, Chemie) F Energie als Ursache des Ablaufens von Prozessen (Vorgängen) interpretieren verfügen über einen altersgemäß ausgeschärften Energiebegriff. (Bezüge zu Biologie, Chemie) F unterschiedliche Energieformen mit ihren Fachtermini benennen und ihre Wirkungen beschreiben F die unterschiedlichen Energieformen in Alltagerscheinungen wiedererkennen beschreiben verschiedene geeignete Vorgänge mit Hilfe von Energieübertragungsketten. (Bezüge zu Biologie, Chemie) F den Energiebegriff so interpretieren, dass die eine Energie in verschiedensten Formen auftritt, die sich ineinander wandeln können ordnen der Energie die Einheit 1 J zu und geben einige typische Größenordnungen an F das Erwärmen von Wasser als eine Zufuhr von Energie an das Wasser interpretieren E das Vorhandensein von Energie an Beispielen aufzeigen und anhand ihrer Wirkungen Unterschiede benennen beschreiben bekannte Situationen unter Verwendung der erlernten Fachsprache B alltägliche Beobachtungen unter energetischen Aspekten einordnen und zuordnen, was geschähe, wenn die entsprechende Energie nicht vorhanden wäre stellen diese in Energieflussdiagrammen dar. E beschreiben verschiedene geeignete Vorgänge mithilfe von Energieübertragungsketten geben ihre erworbenen Kenntnisse wieder und benutzen das erlernte Vokabular präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit K Speicherformen von Energie benennen vergleichen Nahrungsmittel im Hinblick auf ihren Energiegehalt (Bezüge zu Biologie) erläutern vorgegebene Energieflussbilder für die häusliche Energieversorgung E unterscheiden zwischen J und kWh als Energieeinheiten E berechnen Energiemengen recherchieren dazu in unterschiedlichen Quellen K ordnen der Energie die Einheit 1J zu und geben einige typische Größenordnungen an K geben die Kilowattstunde als Einheit für elektrische und Joule als Einheit für alle anderen Energieformen an schätzen den häuslichen Energiebedarf und dessen Verteilung realistisch ein E in einfachen Versuchen unterschiedliche Energieformen unterscheiden E die unterschiedlichen Energieformen als Ausprägung einer Energie beschreiben und die Wandlungen der verschiedenen Formen ineinander erläutern E Versuche zur Energiemessung durchführen F erklären Energiewandlungen durch Energieströme E bezeichnen die Energiestromstärke als Leistung E ordnen der Energiestromstärke die Einheit Watt zu und geben einige typische Größenordnungen an E berechnen Leistungen E Energieströme in einfachen Versuchen realisieren und berechnen K Größenordnungen von Energien abschätzen K ordnen der Energiestromstärke die Einheit Watt zu und geben einige typische Größenordnungen an K stellen Energieströme durch Energieflussdiagramme dar K die Einheit PS benennen und ihren historischen Hintergrund wiedergeben B begründen, warum das PS eine veraltete Energieeinheit ist Pinnwand: Energiespeicher 28 Energietransport 28 Energie auf Reisen 29 Streifzug: Energie kommt auf vielen Wegen zu uns 30 Energieerhaltung 30 Energie entsteht nicht – verschwindet nicht 30 Versuche und Aufträge: Energieerhaltung 31 Energiebilanz 31 Versuche und Aufträge: Energieerhaltung 32 Temperatur und innere Energie 32 K Unterschiedliche technische Möglichkeiten der Energiespeicherung aufzeigen F verschiedene Energieträger benennen erläutern das Prinzip der Energieerhaltung unter Berücksichtigung des Energiestroms in die Umgebung F das Energieerhaltungsprinzip als ein grundlegendes Naturgesetz darstellen Temperatur und innere Energie sind zweierlei! unterscheiden Temperatur und innere Energie eines Körpers (Bezüge zur Chemie) 33 Wärmeenergie ist Energie unterwegs F Wärmeenergie gegen innere Energie abgrenzen 34 Die Richtung des Wärmeenergie-Stroms erläutern anhand von Beispielen, dass Energie von allein nur vom Gegenstand höherer Temperatur zum Gegenstand niedrigerer Temperatur übertragen wird F den selbstständigen Übergang von Wärmeenergie vom wärmeren zum kälteren Körper beschreiben und Beispiele nennen 34 Versuche und Aufträge: Thermometer und Temperatur 35 Streifzug: Geschichte des Thermometers 36 Energieentwertung 36 Energie, die keinem mehr nützt erläutern, dass Vorgänge in der Regel nicht umkehrbar sind, weil ein Energiestrom in die Umgebung auftritt verwenden in diesem Zusammenhang den Begriff Energieentwertung F den Begriff der Energieentwertung an Beispielen entwickeln F den Begriff des Wirkungsgrades erläutern und den Wirkungsgrad definieren als das Verhältnis der eingesetzten Energie zu der gewandelten Energie 37 Versuche und Aufträge: Energieentwertung 38 Reibung F Reibung als eine der Bewegung entgegenstehende Kraft interpretieren 39 Das Energiekonto 42 Einbahnstraße Energieentwertung 42 Energie im Haushalt und im Verkehr stellen qualitative Energiebilanzen für einfache Übertragungs- bzw. Wandlungsvorgänge auf erläutern, dass Vorgänge in der Regel nicht umkehrbar sind, weil ein Energiestrom in die Umgebung auftritt F den Begriff der Energieentwertung am Beispiel springender Ball ausschärfen F reversible und irreversible Vorgänge voneinander unterscheiden F ein Energieflussschema über den Energiebedarf eines Haushaltes auch quantitativ aufschlüsseln F Energiesparmaßnahmen begründen 46 veranschaulichen die Bilanzen grafisch K Energiebilanzen in einem Energieschema unter Berücksichtigung des Energiestroms in die Umgebung darstellen E eine Temperaturkurve durch das Erhitzen von Eis bei gleichmäßiger Energiezufuhr bis zum Verdampfen von Wasser aufnehmen E zwischen Wärmeenergie als „Energie unterwegs“ und innerer Energie als „Energie in einem Körper gespeichert“ unterscheiden E den Richtung gebundenen, selbständigen Wärmeenergieübergang von warm nach kalt bis zum Temperaturausgleich als ein grundlegendes Naturgesetz einordnen E aus dem Energieflussschema einer Energiewandlung ableiten, dass bei Energiewandlungen nicht die gesamte Energie in die gewünschten Energieformen gewandelt wird K den selbstständigen Wärmeenergie-Übergang gekoppelt mit dem Temperaturausgleich grafisch darstellen K den nicht mehr verwendbaren Teil der Energie bei Energiewandlungsprozessen als entwertete Energie bezeichnen E Wirkungsgrade berechnen E Einfache Versuche zur Energieentwertung durchführen E Reibung als einen Vorgang der Energiewandlung von Bewegungsenergie in innere Energie der Umgebung beschreiben E den Reibungsmechanismus erläutern E Energiewandlungen, bei denen Entwertung auftritt, als nicht umkehrbar, also richtungsgebunden beschreiben K darstellen, dass bei der Energiewandlung durch Reibung die abgegebene Wärmeenergie als innere Energie der Umgebung entwertet ist veranschaulichen die Bilanzen grafisch K Energiekonten für Wandlungsvorgänge erstellen K die Richtungsgebundenheit von Energiewandlungsprozessen mit Entwertung grafisch darstellen K Möglichkeiten des Energiesparens in verschiedenen Lebensbereichen aufzählen und begründen K historische Versuche zum Perpetuum mobile beschreiben B abschätzen, dass und in welchem Maße Energiesparmaßnahmen immer auch im individuellen Interessenkontext zu beurteilen sind benutzen ihre Kenntnisse zur Beurteilung von Energiesparmaßnahmen B den physikalischen Kontext des Beispiels eines Perpetuum mobiles bewerten B Energie im täglichen Gebrauch als ein kostbares Gut einordnen Pinnwand: Energie Versuche und Aufträge: Lernzirkel Energiesparen K das Temperaturverlaufsdiagramm beim Erwärmen von Wasser interpretieren K die waagerecht verlaufenden Teile der Temperaturkurve den Phasen der Umwandlungen von fest nach flüssig und von flüssig nach fest zuordnen erläutern am Beispiel, dass zwei Gegenstände trotz gleicher Temperatur unterschiedliche innere Energie besitzen können K Die Geschichte der Thermometer referieren und dabei die Funktionsweise historischer Thermometer und die Bestimmung von Nullpunkten erläutern Wirkungsgrad 45 E In einfachen Versuchen die Erhaltung der Energie in ihrer mechanischen Form darstellen E Versuche zur Verwendung von Thermometern und zur Identifizierung von Energieströmen durchführen 37 Streifzug: Perpetuum mobile – bewegt es sich ewig? K das Energieerhaltungsprinzip formulieren E In einfachen Versuchen die Erhaltung der Energie in ihrer mechanischen Form darstellen 33 44 E am Pendelversuch das Energieerhaltungsprinzip erläutern und es auf andere Fälle übertragen stellen qualitative Energiebilanzen für einfache Übertragungs- bzw. Wandlungsvorgänge auf F das Prinzip der Energieerhaltung unter Berücksichtigung des Energiestroms in die Umgebung formulieren und erläutern. F die Folgen der Zufuhr von Wärmeenergie als Temperaturerhöhung und/oder Zustandsänderung unterscheiden Möglichkeiten zur Reduzierung des Energiebedarfs K Energien und Energieträger einander zuordnen und Licht als die einzige trägerfreie Energieform angeben K Transportwege von Energie erörtern E die Wege der Energie von der Sonne zum Nutzer darstellen E die Entstehung der Energieressourcen der Erde erläutern Energiezufuhr bewirkt Temperaturerhöhung und Zustandsänderungen 42 E anhand des ZV den Unterschied zwischen Energie und Energieträger erläutern E unterschiedliche Aspekte von Energien in Versuchen aufweisen und Erläuterungen finden 48 50 Grundwissen: Energie Vertiefung: Energie © 2014 SCHROEDEL, Braunschweig Elektronenstrom – Energiestrom S e i t e n SPEKTRUM PHYSIK Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK – Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau – Inhalte Fachwissen Erkenntnisgewinnung KC (vollständig nach 2.3.3) KC (fett, vollständig nach 2.3.3) – Ausdifferenziert gemäß Buchseite SPEKTRUM PHYSIK (nicht fett) 54 Vorwissen 55 Projekt: Elektrizität und elektrische Ladungen 55 Projekt: Messgeräte für elektrische Ströme 56 Stromkreise übertragen Energie 56 Der Wasserstromkreis als Modell für den elektrischen Stromkreis F geeignete Modelle zur Beschreibung von Stromkreisen nutzen 57 Geräte – Wandler elektrischer Energie 57 Streifzug: Die Fahrradkette als Energietransporter beschreiben elektrische Stromkreise in verschiedenen Alltagssituationen anhand ihrer Energie übertragenden Funktion F die Funktion der Elemente eines Stromkreises beschreiben 58 Die elektrische Ladung 58 Elektrische Kräfte 59 Eine Einheit für die Ladung 60 Ladungen entstehen nicht – verschwinden nicht 61 Streifzug: Der Bandgenerator 61 Versuche und Aufträge: Elektrische Ladung 62 Atombau und Ladung 63 E Experimente zur statischen Elektrizität entwickeln und durchführen E Ein Messgerät für elektrische Ladungen selber bauen und damit Versuche durchführen E Die Wirkungsweisen unterschiedlicher Strommessgeräte experimentierend und recherchierend erarbeiten nennen Anziehung bzw. Abstoßung als Wirkung von Kräften zwischen geladenen Körpern F Ladungen experimentell nachweisen und als Körpereigenschaft beschreiben F für Ladungen ein Erhaltungsprinzip formulieren deuten die Vorgänge im elektrischen Stromkreis mit Hilfe der Eigenschaften elektrischer Ladungen F elektrostatische Erscheinungen mithilfe des Kern-Hülle-Modells erklären Streifzug: „Geisterhafte“ Bewegungen durch elektrische Kräfte Kommunikation Bewertung K Elektrische Phänomene aus Alltag und Natur recherchieren E einen Wasserstromkreis als Modell für den elektrischen Stromkreis als Energieüberträger deuten E eine grafische Darstellung des elektrischen Stromkreises mit seiner energetischen Komponente interpretieren E die Analogie „Fahrradkette“ – „Stromkreis“ interpretieren E die Begriffe „neutral“ und „geladen“ in Bezug auf Ladung demonstrieren und die unterschiedlichen Wirkungen geladener Körper aufeinander unterscheiden E positive bzw. negative Ladungen als einen Mangel bzw. Überschuss an Elektronen auf einem Körper beschreiben E anhand eines Experimentes darauf schließen, dass Ladungen nicht erzeugt oder vernichtet, sondern nur verschoben werden können E die Funktionsweise eines Bandgenerators nach Lesen eines Textes erklären E Experimente zu elektrostatischen Versuchen durchführen und die Ergebnisse zueinander in Beziehung setzen E ein Elektroskop selber bauen und damit Versuche durchführen verwenden dabei geeignete Modellvorstellungen unterscheiden zwischen alltagsund fachsprachlicher Beschreibung entsprechender Phänomene K ein Stromkreisschema grafisch darstellen zeigen anhand von Beispielen die Bedeutung elektrischer Energieübertragung für die Lebenswelt auf K für die Größe Ladung das Formelzeichen Q und als Einheit 1 C angeben und die Funktion des Elektroskops als Nachweisgerät für Ladungen erklären K das Kern-Hülle-Modell zeichnerisch darstellen und die dabei verwendeten Termini richtig anwenden E das Kern-Hülle-Modell zur Erklärung von Influenz und Polarisation nutzen 64 Streifzug: Homo electrificatus 65 Streifzug: Blitz und Blitzschutz 66 Die elektrische Stromstärke 66 Fließende Elektronen im Stromkreis 67 Eine Einheit für die elektrische Stromstärke 68 Messung der elektrischen Stromstärke 68 Werkzeug: Umgang mit dem Strommessgerät 69 Pinnwand: Elektrische Ströme … und geben typische Größenordnungen an 70 Stromstärken in Stromkreisen erläutern Knoten- … regel und wenden … (sie) auf einfache Beispiele aus dem Alltag an F Reihen- und Parallelschaltung bezüglich der Stromstärken an unterschiedlichen Stellen der Stromkreise unterscheiden E Blitze bei Gewittern als elektrostatisches Phänomen einordnen deuten die Vorgänge im elektrischen Stromkreis mit Hilfe der Eigenschaften bewegter Elektronen in Metallen F den elektrischen Strom als eine Bewegung von Elektronen als Deutung eines experimentellen Befundes interpretieren verwenden für die elektrische Stromstärke die Größenbezeichnung I … und geben typische Größenordnungen an F Stromstärke als fließende Ladung pro Zeit definieren (I = Q / t) F den Einbau eines Strommessgerätes in einen Stromkreis richtig ausführen K Historische Beispiele zum Umgang mit elektrischen Ladungen beschreibend nachvollziehen verwenden dabei geeignete Modellvorstellungen. (Bezüge zu Chemie) E die Richtung des Elektronenflusses von – nach + anhand des Experimentes belegen K beschreiben, dass elektrischer Strom eine Bewegung von sehr vielen Ladungsträgern ist E die Analogie zu Wasser zur Erklärung der elektrischen Stromstärke nutzen legen selbständig geeignete Messtabellen an und präsentieren ihre Ergebnisse K die Einheit der Stromstärke mit 1A angeben und ihre Bedeutung erläutern unterscheiden die Verwendung eines Vielfachmessgeräts als Voltmeter von der als Amperemeter experimentieren sachgerecht und angeleitet mit Volt- und Amperemeter zwischen analog und digital anzeigenden Messgeräten unterscheiden und sie richtig ablesen untersuchen experimentell die elektrische Stromstärke in unverzweigten und verzweigten Stromkreisen begründen diese Regeln anhand einer Modellvorstellung E Parallel- und Reihenschaltung K Größenordnungen für charakteristische Stromstärken nennen veranschaulichen diese Regeln anhand von geeigneten Skizzen B die Gefahren für Leib- und Leben bei einem Gewitter beschreiben und entsprechende Sicherheitsregeln einhalten erläutern die Zweckmäßigkeit der elektrischen Schaltungen im Haushalt B Fehler in Parallel- und Reihenschaltung beurteilen können 72 Versuche und Aufträge: Elektrische Stromstärke 72 Streifzug: Parallelschaltung im Haushalt 73 Stromkreise im Haushalt 74 Die elektrische Spannung 74 Die Spannung – der Antrieb der Elektronen im Stromkreis 75 Batterien 76 Messung der elektrischen Spannung 76 Werkzeug: Umgang mit dem Spannungsmessgerät 77 Streifzug: Von der Volta-Säule zur Brennstoffzelle 78 Spannungen in Stromkreisen 80 Durchblick: Quellenspannung und Teilspannungen 80 Versuche und Aufträge: Spannungsmessung 81 Pinnwand: Spannung 82 Streifzug: Elektrische Quellen in Natur und Medizin 83 84 84 Durchblick: Wasserstromkreis – elektrischer Stromkreis beschreiben elektrische Stromkreise in verschiedenen Alltagssituationen … F sich über die Stromversorgung in einem Wohnhaus eine Übersicht verschaffen verwenden die Größenbezeichnung U und deren Einheit und geben typische Größenordnungen an F das Antriebs-Hemmungs-Konzept als Modell nutzen F das Antriebskonzept zum Verständnis von Parallel- und Reihenschaltung von Batterien anwenden unterscheiden die Spannung der Quelle von der Spannung zwischen zwei Punkten eines Leiters erläutern … Maschen-regel und wenden …(sie) auf einfache Beispiele aus dem Alltag an legen selbständig geeignete Messtabellen an und präsentieren ihre Ergebnisse die Elemente des häuslichen Leitungsnetzes nennen und ihre Funktion beschreiben E aus der Gegenüberstellung von Alltagsbeispielen aus der Mechanik und elektrischen Schaltungen die Begriffe „Antrieb“ und „Spannung“ veranschaulichen . E experimentell nachweisen, dass zwischen zwei unterschiedlichen Metallplatten in einem Elektrolyt eine Spannung entsteht, durch die eine Lampe zum Leuchten gebracht wird unterscheiden die Verwendung eines Vielfachmessgeräts als Voltmeter von der als Amperemeter experimentieren sachgerecht und angeleitet mit Volt- und Amperemeter E technische Geräte zur Spannungserzeugung früher und heute im Aufbau erklären E aus einer Tabelle herausfinden, dass gebräuchliche Batterien unterschiedlich aufgebaut sein können begründen diese Regeln anhand einer Modellvorstellung Spannung als Fachbegriff für den Antrieb in elektrischen Stromkreisen verwenden K als Einheit für die Spannung 1 V angeben und Größenordnungen dazu nennen K 1 V als die willkürliche Festlegung der Einheit der Spannung anhand einer bestimmten Elektrodenwahl in einer Batterie angeben veranschaulichen diese Regeln anhand von geeigneten Skizzen E Unterscheidung zwischen Quellenspannung und Teilspannungen legen selbständig geeignete Messtabellen an und präsentieren ihre Ergebnisse F die Analogie Wasserstromkreis – elektrischer Stromkreis erläutern E Unterschiedliche Realisierungen von Spannungen aufzeigen E Beispiele für die Anwendung elektrischer Quellen nennen und erläutern begründen diese Regeln (Knoten- und Maschenregel) anhand einer Modellvorstellung Elektrischer Strom und Energiestrom Elektrische Energiestromstärke 86 Elektrische Energie 86 Durchblick: Spannung – neu verstanden 87 Streifzug: „Stromrechnung“ 88 Energiestromstärke, Leistung und Wirkungsgrad 89 Streifzug: Energiesparen zuhause 90 erkennen und aufbauen können E Versuche zu Stromstärken in Reihen- und Parallelschaltungen durchführen E Die häusliche Stromversorgung als eine Realisierung von Parallelschaltungen interpretieren Durchblick: Energieströme 92 Grundwissen: Elektronenstrom – Energiestrom 94 Vertiefung: Elektronenstrom – Energiestrom © 2014 SCHROEDEL, Braunschweig identifizieren in einfachen vorgelegten Stromkreisen den Elektronenstrom und den Energiestrom verwenden … für die Energiestromstärke die Größenbezeichnung P sowie deren Einheiten und geben typische Größenordnungen an bestimmen die Energiestromstärke in elektrischen Systemen kennzeichnen die elektrische Spannung als Maß für die je Elektron übertragbare Energie Bestimmen die Energiestromstärke in elektrischen Systemen F die Begriffe „Leistung“ und „Wirkungsgrad“ für den Transport elektrischer Energie interpretieren F Ströme für unterschiedliche Energieformen vergleichen E elektrische Ströme und die mit ihnen verbundenen Energieströme unterscheiden E die elektrische Energie aus den Definitionen von mechanischer und elektrischer Leistung ableiten und als Eel = U I t berechnen E Spannung in zweierlei Formen interpretieren: als U = E / Q (statisch) und U = E / t 1 / I (dynamisch) E Leistung, Energiestromstärke und Energiewandlungsrate als Begriffe für den gleichen physikalischen Vorgang unter unterschiedlichen Gesichtspunkten unterscheiden E Unterschiede („Potenzialdifferenzen“) als Ursache von Energieströmen und Energieströme als Ursache von Unterschieden („Potenzialdifferenzen“) interpretieren K Formelzeichen und Einheit für Energieströme fachgerecht anwenden K die Kosten der Bereitstellung elektrischer Energie anhand der Stromrechnung nachvollziehen K den Wirkungsgrad eines elektrischen Gerätes durch eine Formel und zeichnerisch darstellen K Praktische Möglichkeiten des Energiesparens im häuslichen Bereich aufzählen erläutern die Zweckmäßigkeit der elektrischen Schaltungen im Haushalt Elektrotechnik S e i t e n SPEKTRUM PHYSIK Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK – Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau – Inhalte 98 Vorwissen 99 Projekt: Elektrogeräte und Energieversorgung 99 Projekt: Sicherheit im Haushalt Fachwissen Erkenntnisgewinnung KC (vollständig nach 2.3.3) KC (fett, vollständig nach 2.3.3) – Ausdifferenziert gemäß Buchseite SPEKTRUM PHYSIK (nicht fett) E unterschiedliche Formen des Einsatzes elektrischer Energie erkunden E den Umgang mit elektrischem Strom als Gefährdungspotential beschreiben und am Modell eines menschlichen Körpers demonstrieren 100 Der elektrische Widerstand 100 Kennlinien elektrischer Geräte F das Antriebs-Hemmungs-Konzept mithilfe experimentell ermittelter Daten quantifizieren nehmen entsprechende Kennlinien auf E erklären, dass die Kennlinie eine Aussage macht über das Verhältnis von Spannung und Stromstärke, das sich bei einem Bauteil einstellt 102 Das Ohm’sche Gesetz 103 Der elektrische Widerstand unterscheiden die Definition des elektrischen Widerstands vom ohmschen Gesetz F das Ohm’sche Gesetz als den Sonderfall darstellen, wenn die Kennlinie eines Bauteils eine Ursprungsgerade ist verwenden für den Widerstand die Größenbezeichnung R und dessen Einheit F das Verhältnis von Spannung und Stromstärke als charakteristische Größe eines Gerätes angeben und es Widerstand nennen werten die gewonnenen Daten mit Hilfe ihrer Kenntnisse über proportionale Zusammenhänge aus ….(Bezüge zu Mathematik) wenden das ohmsche Gesetz in einfachen Berechnungen an E Ohm’sche Widerstände berechnen E den Quotienten aus Spannung und Stromstärke als Widerstand berechnen 104 Werkzeug: Von der Proportionalität zur Formel 104 Pinnwand: Elektrischer Widerstand 105 Versuche und Aufträge: Widerstände 106 Der Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und Widerstand 107 Durchblick: Spannung ist mehr als Antrieb 108 Widerstände in Parallel- und Reihenschaltungen 109 Versuche und Aufträge: Parallel- und Reihenschaltungen 110 Streifzug: Spannungsteiler machen Spannungen einstellbar 110 Versuche und Aufträge: Widerstände in Anwendungen Werkzeug: Auswertung von Messergebnissen 111 112 Motor und Generator als Energiewandler Elektromotor und Generator im Vergleich 113 Pinnwand: Motor und Generator 114 Wirkungsgrad von Motor und Generator 115 Versuche und Aufträge: Motor und Generator 116 Streifzug: Zwei besondere Motoren 117 117 Versuche und Aufträge: EigenbauElektromotor Streifzug: Wind-Energie-Anlage (WEA) 118 Der Transformator 118 Gleichspannung – Wechselspannung 118 Streifzug: Lautsprecher und Mikrofon 112 Kommunikation Bewertung K mit einem Erwachsenen den häuslichen Stromkreis erkunden K Regeln für den Umgang mit elektrischen Geräten erarbeiten dokumentieren die Messergebnisse in Form geeigneter Diagramme E die Beziehung von Stromstärke und Spannung in einem Diagramm als Kennlinie der zugehörigen Hemmung darstellen und darauf hinweisen, dass dies nicht zwangsläufig eine Gerade sein muss K Spannungen und Stromstärken für ein Gerät aus einer Kennlinie ermitteln B nach Diagrammen und Berechnung beurteilen, ob ein Ohm’scher Widerstand vorliegt K das vorhandene Repertoire an Schaltsymbolen um das des Widerstands ergänzen K dem Widerstand die Einheit 1 Ω zuordnen E „Quotientengleichheit“ und „Ursprungsgerade“ als Indikatoren für Proportionalität gebrauchen K Anwendungen von elektrischen Widerständen aufzählen F den Zusammenhang zwischen Widerstand, Stromstärke und Spannung mit den Begriffen Antrieb und Hemmung beschreiben F Widerstände in Reihen- und Parallelschaltungen experimentell durch Messung von Stromstärke und Spannung ermitteln und daraus Regeln entwickeln E Versuche zur Ermittlung von elektrischen Widerständen durchführen E das Zusammenspiel von Antrieb durch die Quelle (Spannung U) und Hemmung durch das Gerät (Widerstand R) als Regulierung der Stromstäke in einem Stromkreis interpretieren E die Maschenregel neu interpretieren und dazu ein Modell aus der Mechanik verwenden E ein Widerstandsmessgerät sachgerecht verwenden E resultierende Widerstände bei Reihen und Parallelschaltungen berechnen E Versuche zur Ermittlung von Widerständen in Reihen- und Parallelschaltungen durchführen E das Prinzip zur Regelbarkeit von Spannungen durch Spannungsteilung erläutern E Versuche zur Anwendung von Widerständen durchführen K den Zusammenhang von Spannung zur Stromstärke und von Widerstand zur Stromstärke als Je-Desto-Beziehung wiedergeben K die Formeln für die Berechnung von Gesamtwiderständen in Reihen- und Parallelschaltung aus den Messergebnissen herleiten K die Auswertung von tabellarisch dargestellten Messergebnissen in den Formen „Papier und Bleistift“, „Tabellenkalkulation“ und „automatische Messwerterfassung“ anwenden beschreiben Motor und Generator … als black-boxes anhand ihrer Energie wandelnden … Funktion F Generator und Motor vergleichen und als technisch identische Energiewandler einordnen E die beiden identischen Geräte Motor und Generator als Energiewandler in je eine Richtung (elektrische Energie ↔ mechanische Energie) beschreiben B Elektromotoren als wirkungsvolle Energiewandler beurteilen K Anwendungsformen von Motor und Generator kennenlernen F den Wirkungsgrad eines Systems Elektromotor – Generator experimentell bestimmen B den Wirkungsgrad als eine Größe beschreiben, die die Beurteilung der Energie wandelnden Funktion eines Motors/Generators ermöglicht E Versuche zur Energiewandlung von mechanischer zu elektrischer Energie (Generator) und umgekehrt (Motor) durchführen E die Funktionsweise von Gleichstrom- und Schrittmotor erläutern E einfache Gleichstrommotoren selbst anfertigen E die Energiewandlung in einer Windkraftanlage erläutern nennen alltagsbedeutsame Unterschiede von Gleich- und Wechselstrom F Gleichspannung und Wechselspannung am Oszilloskop sichtbar machen E Gleichspannungen und Wechselspannungen unterscheiden und ihr Zustandekommen begründen K Typenschilder für Elektrogeräte bezüglich der Aussagen zur Spannungsart lesen und interpretieren K Lautsprecher und Mikrofon als Geräte interpretieren, bei denen 120 Der Transformator als Spannungswandler 121 Pinnwand: Besondere Trafos 122 Der Transformator als Energieüberträger 123 Streifzug: Die elektrische Zahnbürste 124 Übertragung elektrischer Energie durch Hochspannung 126 Gefahren und Schutzmaßnahmen 126 Erdschluss und Schutzerdung 127 Streifzug: Sicherheit im Haushalt E den FI-Schalter im Haus als zusätzliches Sicherheitselement vor Unfällen mit elektrischen Strom und seine Wirkungsweise beschreiben 128 Streifzug: Wirkungen des elektrischen Stroms auf den Menschen E die Wirkungen des elektrischen Stroms auf menschliche Organe beschreiben 129 Streifzug: Die Väter der Elektrik 130 Grundwissen: Elektrotechnik 132 Vertiefung: Elektrotechnik © 2014 SCHROEDEL, Braunschweig beschreiben … Transformator als black-boxes anhand (seiner) Energie … übertragenden Funktion F den Transformator als ein Gerät beschreiben, das Spannungen von Wechselströmen verändern kann F erläutern, was unter dem Wirkungsgrad eines Transformators zu verstehen ist F die Spannungstransformation als Voraussetzung für lange Übertragungswege erklären F die Erdung als eine technische Möglichkeit des öffentlichen Leitungsnetzes beschreiben E die Spannungstransformation experimentell untersuchen E den Wirkungsgrad eines Transformators bestimmen wechselnde Spannungszustände zur Informationsübermittlung genutzt werden K Messwerte zur Spannungstransformation tabellarisch darstellen und die Zusammenhänge mathematisch entwickeln K Beispiele für die Nutzung der Spannungstransformation bei elektrischen Geräten beschreiben K das landesweite Elektrizitätsnetz anhand einer Karte darstellen und das Grundproblem der Verteilung elektrischer Energie wegen der Nichtspeicherbarkeit dieser Energieform aufzeigen E die Verwendung eines Transformators in einer elektrischen Zahnbürste erklären E die Spannungstransformation für das landesweite Energieversorgungsnetz experimentell nachvollziehen E beschreiben, wie der Schutzkontakt den für den Menschen gefährlichen Erdschluss oft verhindert B die Effektivität der Energiewandlung eines Transformators anhand seines Wirkungsgrades beurteilen erläutern die Bedeutung des Transformators für die Energieübertragung im Verteilungsnetz der Elektrizitätswirtschaft B die Bedeutung und Bedingungen von Spannungstransformation für den Transport elektrischer Energie über größere Entfernungen einschätzen K darstellen, wie ein Erdschluss an einem elektrischen Gerät zustandekommt K Die Entdeckungen von VOLTA, AMPÈRE und OHM referieren B den Sinn der Maßnahme bewerten, dass Schutzkontaktstecker und Schutzkontaktdosen ein vorgeschriebenes Muss beim Einsatz elektrischer Geräte im Haushalt sind B den Eurostecker als europäische Norm für elektrische Anschlüsse beschreiben und aufzählen, welchen Einschränkungen er bei technischen Anwendungen unterliegt B Das Gefahrenpotential des elektrischen Stroms aus seinen Wirkungen auf verschieden Körperorgane des Menschen abschätzen Bewegungen S e i t e n SPEKTRUM PHYSIK Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK – Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau – Inhalte Fachwissen Erkenntnisgewinnung KC (vollständig nach 2.3.3) KC (fett, vollständig nach 2.3.3) – Ausdifferenziert gemäß Buchseite SPEKTRUM PHYSIK (nicht fett) 136 Projekt: Geschwindigkeitsmessung E Geschwindigkeitsmessungen im öffentlichen Verkehr beobachten 136 Projekt: Bremswege E durch geeignete Messungen Bremswege ermitteln 136 Projekt: Grafische Darstellung von Bewegungen 137 Projekt: Bewegungen in Sport, Alltag und Natur E Unterschiedlichste Bewegungen ermitteln 137 Projekt: Windgeschwindigkeiten E Ein Windmessgerät bauen, skalieren und erproben 138 Bewegungen 138 Geradlinige Bewegung – krummlinige Bewegung – Hin- und Herbewegung F Bewegungen aufgrund ihrer Bahnlinien unterscheiden und Beispiele anführen 139 Beschreibung von Bewegungen F die physikalische Beschreibung einer Bewegung erläutern 140 Versuche und Aufträge: Bewegungen 140 Die Geschwindigkeit 141 Versuche und Aufträge: Geschwindigkeit 142 Von der Durchschnittsgeschwindigkeit zur Momentangeschwindigkeit 142 Versuche und Aufträge: Durchschnittsund Momentangeschwindigkeit 143 Streifzug: Bewegung ist relativ 144 Werkzeug: Erstellen und Interpretieren von Diagrammen 145 Werkzeug: Messen – Darstellen – Interpretieren 146 verwenden lineare t-s-… Diagramme zur Beschreibung geradliniger Bewegungen erläutern die entsprechenden Bewegungsgleichungen nutzen diese Kenntnisse zur Lösung einfacher Aufgaben verwenden lineare t-s-… Diagramme zur Beschreibung geradliniger Bewegungen nutzen diese Kenntnisse zur Lösung einfacher Aufgaben F Den Unterschied zwischen der Durchschnittsgeschwindigkeit und der Momentangeschwindigkeit eines Körpers erläutern E Messungen zu Wegen und Zeiten einer Bewegungen durchführen und daraus Geschwindigkeiten berechnen E Methoden benennen und erklären, mit denen die Momentangeschwindigkeit eines Körpers festgestellt werden kann E aus selbst erhobenen Messgrößen Durchschnitts- und Momentangeschwindigkeiten bestimmen E aus eigenen Erfahrungen die Relativität von Bewegungen bezüglich des Beobachterstandpunktes beschreiben E Bewegungen analysieren K die Ergebnisse der Beobachtungen in angemessenen Diagrammen darstellen K Bekannte Bewegungsabläufe in eine angemessene Darstellung umsetzen K die ermittelten Bewegungen in angemessene Darstellungsformen umsetzen K Die Skalierung der BeaufortSkala als auf Beobachtungsdaten beruhende beschreiben K für Weg und Zeit einer Bewegung die Formelzeichen und Einheiten richtig verwenden verwenden selbst gefertigte Diagramme und Messtabellen zur Dokumentation und interpretieren diese tauschen sich über die gewonnenen Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellung aus K Bewegungen, bei denen zu jedem Zeitpunkt eine gleiche Geschwindigkeit herrscht, als gleichförmig bezeichnen K t-s-Diagramme für gleichförmige Bewegungen zeichnen und interpretieren, auch für Bewegungsabläufe mit verschiedenen gleichförmigen Bewegungen verwenden selbst gefertigte Diagramme und Messtabellen zur Dokumentation und interpretieren diese tauschen sich über die gewonnenen Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellung aus K Geräte des Alltags benennen, mit denen Geschwindigkeitsmessungen durchgeführt werden und dabei unterscheiden, ob die Durchschnitts- oder die Momentangeschwindigkeit gemessen wird K Bewegungen in Zeit-WegDiagrammen darstellen K Vorgegebenen Zeit-WegDiagrammen entsprechende Bewegungen zuordnen E die Schrittfolge vom Messen zum Darstellen analysieren und wiedergeben Die Beschleunigung verwenden lineare t-s- und t-vDiagramme zur Beschreibung geradliniger Bewegungen F den Begriff „Beschleunigung“ als Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit erläutern und zu gegebenen Beispielen die Beschleunigung berechnen 148 E Weg und Zeit als die bestimmenden Größen zur messenden Erfassung von Bewegungen benennen und begründen, dass gerade diese beiden Größen in Verbindung mit der Form einer Bewegung diese charakterisieren E in geeigneten Experimenten die Größen Weg und Zeit bestimmen und damit Bewegungen beschreiben werten gewonnene Daten anhand geeignet gewählter Diagramme aus (zweckmäßige Skalierung der Achsen, Ausgleichsgerade) interpretieren und bestimmen Geschwindigkeit … als Steigung (Bezüge zu Mathematik) E aus dem ZV heraus das Verhältnis von zurückgelegtem Weg s und der Dauer einer Bewegung t als Geschwindigkeit v eines sich bewegenden Körpers interpretieren E die Einheiten m/s und km/h als Einheiten der Geschwindigkeit angeben Kommunikation Bewegungsgleichungen erläutern die entsprechenden Bewegungsgleichungen nutzen diese Kenntnisse zur Lösung einfacher Aufgaben F zwischen gleichförmigen und gleichförmig beschleunigten Bewegungen unterscheiden und die werten gewonnene Daten anhand geeignet gewählter Diagramme aus (zweckmäßige Skalierung der Achsen, Ausgleichsgerade) interpretieren und bestimmen Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung als Steigung (Bezüge zu Mathematik) E unterscheiden zwischen positiver Beschleunigung (Schnellerwerden) und negativer Beschleunigung (Bremsen) verwenden selbst gefertigte Diagramme und Messtabellen zur Dokumentation und interpretieren diese beschriebene Bewegungen in t-vDiagramme umsetzen bzw. aus gegebenen t-v-Diagrammen Bewegungen beschreiben tauschen sich über die gewonnenen Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellung aus K Beispiele für beschleunigte Be- Bewertung B aus den Beobachtungen und Darstellungen zu den Geschwindigkeitsmessungen wertende Schlüsse ziehen bezüglich des Problems „Geschwindigkeiten im Straßenverkehr“ für diese beiden Bewegungsformen geltenden Gesetze richtig anwenden 149 150 151 152 wegungen im Alltag benennen Pinnwand: Beschleunigungen und Verzögerungen Versuche und Aufträge: Messen wie die Fledermäuse – das CBR Versuche und Aufträge: Beschleunigungen E Beispiele von Beschleunigungen und Verzögerungen analysieren E Messungen mit dem CBR durchführen E Versuche zu beschleunigten Bewegungen durchführen Streifzug: Geschwindigkeit im Straßenverkehr E eigene Erfahrungen mit Geschwindigkeiten physikalisch interpretieren und die Erkenntnisse auf Situationen des Straßenverkehrs anwenden 154 Grundwissen: Bewegungen 156 Vertiefung: Bewegungen © 2014 SCHROEDEL, Braunschweig B sich ein physikalisch begründetes Urteil zu Geschwindigkeiten im Straßenverkehr bilden Kräfte S e i t e n SPEKTRUM PHYSIK Bausteine für ein Schulcurriculum auf der Grundlage von SPEKTRUM PHYSIK – Inhalte für einen fachbezogenen Kompetenzaufbau – Inhalte Fachwissen Erkenntnisgewinnung KC (vollständig nach 2.3.3) KC (fett, vollständig nach 2.3.3) – Ausdifferenziert gemäß Buchseite SPEKTRUM PHYSIK (nicht fett) 160 Vorwissen 161 Projekt: Schneller – Höher – Weiter E mit der Videokamera Bewegungsabläufe aufnehmen 161 Projekt: Kräfte im Brückenbau E die Kräfteverteilung bei verschiedenen Brückentypen propädeutisch unterscheiden 161 Projekt: „Kraft“ in der Sprache 162 Kräfte und ihre Wirkungen 162 Bewegungsänderungen 162 Formänderungen 163 Beispiele für Kräfte 163 Reibung identifizieren Kräfte als Ursache von Bewegungsänderungen … F Kraftwirkung als Wechselwirkung zwischen mindestens zwei Körpern beschreiben identifizieren Kräfte als Ursache von … Verformungen F Kraft als Wechselwirkung zwischen mindestens zwei Körpern beschreiben F an alltäglichen Beispielen die Wirkung von „Bewegungs-“ und „Formänderung“ einer Kraft auf Körper erläutern F aus dem mechanischen Vorgang des „Verhakens“ zweier Oberflächen die Entstehung der Reibungskraft ableiten 163 Versuche und Aufträge: Reibung 164 … und wenn keine Kräfte wirken? 164 Ein Körper – zwei Kräfte 165 Streifzug: Verkehrssicherheit 166 Kraftmessung 166 Wie groß ist eine Kraft? verwenden als Maßeinheit der Kraft 1 N und schätzen typische Größenordnungen ab F ein Verfahren zum Kräftevergleich selbstständig entwickeln F Kräfte mit einem Federkraftmesser messen F die verformende Wirkung der Kraft als Grundlage für ihre Messung heranziehen und den Aufbau eines Kraftmessers erklären 167 Das Hooke‘sche Gesetz geben das Hooke‘sche Gesetz an F das Hooke’sche Gesetz als den proportionalen Zusammenhang zwischen Dehnung s einer Feder und dafür aufzuwendender Kraft F formulieren 168 169 Versuche und Aufträge: Dehnung von Federn und Drähten Kennzeichen von Kräften 169 Kraftdarstellung durch Pfeile 170 Besondere Kräfte 170 Die Gewichtskraft 171 Eine Kraft, die nur nach unten wirkt 171 Streifzug: Schwerelosigkeit 172 Masse und Gewichtskraft 173 F die Bedeutung des Trägheitssatzes für physikalische Bewegungsabläufe darstellen durch Erläuterung von Beispielen F ein Kräftegleichgewicht zwischen zwei Kräften an unterschiedlichen Beispielen erläutern Streifzug: Wie genau nehmen wir es mit Zahlen? 174 Wechselwirkungskräfte 175 Durchblick: Wechselwirkungskräfte und K Informationen zum Zusammenhang von Kraft und Bewegung suchen K verschiedene Brückentypen recherchieren Bewertung B Bewegungen von Körpern vergleichend beurteilen K zwischen Alltags- und Fachsprache unterscheiden E Bewegungs- und Formänderungen von Körpern als Resultat einer Krafteinwirkung beschreiben K einem Text physikalische Informationen entnehmen E Formänderungen in elastische und plastische unterscheiden unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von Phänomenen E an alltäglichen Beispielen die Wirkung von „Bewegungs-„ und „Formänderung“ einer Kraft auf Körper erläutern E Beispiele für die Wirkungen von Kräften nennen und erläutern E die Reibungskraft als eine der Bewegung entgegenstehende Kraft interpretieren E Versuche zur Reibung durchführen E die Trägheit einer rollenden Kugel im Experiment nachweisen E die Wirkung zweier Kräfte auf einen Körper an Beispielen erläutern die Trägheit als das „Beibehalten eines Bewegungszustandes“ definieren B die Bedeutung der Trägheit im Straßenverkehr physikalisch begründet beurteilen beschreiben diesbezügliche Phänomene und führen sie auf Kräfte zurück führen geeignete Versuche zur Kraftmessung durch E die Abhängigkeit der Dehnung s eines Gummibandes und einer Stahlfeder von der Kraft F experimentell erarbeiten E den proportionalen Zusammenhang zwischen Dehnung s und Kraft F bei einer Feder beschreiben und daraus auf die Eignung der Feder als Kraftmesser schließen führen Experimente zu proportionalen Zusammenhängen am Beispiel des Hooke‘schen Gesetzes durch (Bezüge zu Mathematik) beurteilen die Gültigkeit dieses Gesetzes und seiner Verallgemeinerung E die Federkonstante D als Quotienten aus dehnender Kraft F und Dehnungsweg s interpretieren und berechnen E Versuche zur Dehnung von Federn durchführen K die Einheit Newton als Einheit der Kraft verwenden dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit selbständig K Messreihen auf verschiedene Weise auswerten und Diagramme lesen und im Sachzusammenhang interpretieren und bewerten nutzen ihr physikalisches Wissen über Kräfte, Bewegungen und Trägheit zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaß-nahmen im Straßenverkehr F die eine Kraft bestimmenden Elemente aufzählen stellen Kräfte als gerichtete Größen mit Hilfe von Pfeilen dar F die Gewichtskraft als eine Folge der Erdanziehungskraft durch ihre Wirkung auf andere Körper durch Auflage oder Aufhängung definieren F erläutern, dass die Gewichtskraft als Folge der Erdanziehungskraft zum Erdmittelpunkt hin gerichtet ist erläutern die Trägheit von Körpern und beschreiben deren Masse als gemeinsames Maß für ihre Trägheit und Schwere unterscheiden zwischen Gewichtskraft und Masse F den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft erklären Pinnwand: Einfache Waagen 173 Kommunikation wechseln zwischen sprachlicher und grafischer Darstellungsform K Kraftdarstellungen mittels Pfeilen richtig ausführen E Gewichtskraft von Erdanziehungskraft unterscheiden E „unten“ als zum Erdmittelpunkt hin gerichtet interpretieren E Den Zustand der Schwerelosigkeit als den Zustand eines Körpers ohne Gewichtskraft interpretieren geben die zugehörige Größengleichung an und nutzen diese für Berechnungen E die Proportionalität von Gewichtskraft und Masse im Experiment erfahren E die Abhängigkeit der Größe von g vom Standort begründen E gebräuchliche Waagen analysieren recherchieren zum Ortsfaktor in geeigneten Quellen K g als den ortsabhängigen Proportionalitätsfaktor und die Beziehung zwischen FG und m als FG = m g angeben und ihn als Ortsfaktor bezeichnen B mathematisch ermittelte Zahlen-ergebnisse sinnvoll interpretieren F zwischen Wechselwirkungs- und Gleichgewichtskräften unterscheiden E experimentell nachweisen und erläutern, das es zu jeder Kraft eine gleich große Gegenkraft gibt E zwischen Wechselwirkungs- und K angemessene quantitative Gleichgewichtskräften unterscheiden Gleichgewichtskräfte 176 Streifzug: Zwei ganz besondere Kräfte 177 Pinnwand: Kräfte bei Pflanzen 178 178 Zusammensetzen und Zerlegen von Kräften Zwei Kräfte – eine Wirkung 179 Werkzeug: Kräfteaddition 179 Versuche und Aufträge: Kräfteaddition 180 Eine Kraft – mehrere Komponenten 180 Werkzeug: Kräftezerlegung 181 Streifzug: Segeln gegen den Wind 182 Werkzeug: Dynamische Geometriesoftware 183 Durchblick: Vom Fragen zum Wissen 184 Streifzug: Die Väter der Mechanik 186 Grundwissen: Kräfte 188 Vertiefung: Kräfte © 2014 SCHROEDEL, Braunschweig E die Fliehkraft als Scheinkraft und die Gravitationskraft beschreiben bestimmen die Ersatzkraft zweier Kräfte zeichnerisch F die Addition zweier Kräfte erläutern und zeichnerisch durchführen sowie die Zerlegung als Umkehrung der Kräfteaddition interpretieren unterscheiden zwischen Kräftepaaren bei der Wechselwirkung zwischen zwei Körpern und Kräftepaaren beim Kräftegleichgewicht an einem Körper E die Ersatzkraft zweier an einem Punkt angreifenden Kräfte experimentell und durch das Zeichnen von Kräfteparallelogrammen grafisch bestimmen E Versuche zur Zusammensetzung von Kräften durchführen nutzen ihre Kenntnisse, um alltagstypische Fehlvorstellungen zu korrigieren E die Zerlegung einer Kraft als Umkehrung der Kräfteaddition interpretieren Darstellungen der Bedingungen für ein Gleichgewicht begründen K Kraftwirkungen bei Pflanzen aufzählen K die Ersatzkraft zweier an einem Punkt angreifenden Kräfte experimentell und durch das Zeichnen von Kräfteparallelogrammen grafisch bestimmen K Zerlegung von Kräften grafisch durchführen K Kräfteadditionen zeichnerisch durchführen K Zerlegung von Kräften grafisch durchführen K Kräftezerlegung zeichnerisch durchführen E die Kräftezerlegung beim Segeln nachvollziehen E dynamische Geometriesoftware anwenden F den Weg der Erkenntnisgewinnung in der Physik beschreiben E den Weg der Erkenntnisgewinnung von der Wahrnehmung zum Ergebnis nachvollziehen und interpretieren K Die Entwicklung der Mechanik anhand von markanten Physikern erläutern
