Schulinterner Lehrplan Sek. I

Selbstständige UnterrichtsvorhabenBerufswahlorientierungEinsatz moderner Medien Umwelt- und GesundheitserziehungFächerübergreifender Unterricht

Das Fachcurriculum Physik listet folgende Basiskonzepte auf, die bei den Kompetenzen in Klammern angegeben werden: En: Energie StrMat: Struktur der Materie Sys: System WW: Wechselwirkung Die Fachgruppe Physik fördert vor dem Hintergrund des Schulprogramms die naturwissenschaftliche Grundbildung (scientificliteracy) in allen Jahrgangsstufen durch die folgenden Methoden:

• Erkennen von naturwissenschaftlichen Phänomenen

• Entwickeln von naturwissenschaftlichen Fragestellungen

• Aufstellen und Überprüfen von Hypothesen

• Experimenteller Zugang zu Themenbereichen und Problemlösungen

• Gewinnung und Anwendung physikalischer Gesetze

• Einübung von Versuchsprotokollen

• Erstellung von Messwerttabellen und Graphiken

• Einführung und angemessene Nutzung von Begriffen und Modellen

• Anwendung in der Technik (Alltagsbeobachtungen) und geschichtliche Entwicklungen zur Lösung von Problemen

• Entwicklung einer ethisch-moralischen Kompetenz durch Bewertung der Folgen naturwissenschaftlicher Forschung

• Handlungsorientierter Unterricht durch Schülerexperimente/Schülergruppenversuche

• Kooperative Lehr- und Lernformen

• Gewinnung und Anwendung physikalischer Gesetze

• Medienrecherche und Präsentation

Fach Physik Jahrgangsstufe 5

Inhaltsfelder Fachliche Kontexte konzeptbezogene Kompetenzen Experimente/Methoden/Ideen Elektrizität Elektrizität messen, verstehen,

anwenden

sicherer Umgang mit Elektrizität, Stromkreise, Leiter & Isolator, UND-, ODER-, Wechselschaltung, Nennspannungen von elektrischen Quellen & Verbrauchern, Wärmewirkung des elektrischen Stroms, Sicherung, Dauermagnete& Elektromagnete

• Schülerinnen & Schüler experimentieren mit einfachen Stromkreisen

• Was der Strom alles kann (Geräte im Alltag)

• Messgeräte erweitern die Wahrnehmung

• Elektrische Geräte im Haushalt, Elektroinstallation & Sicherheit im Haus

• an Beispielen aus dem Alltag verschiedene Wirkungen des elektrischen Stromes aufzeigen & untersuchen (WW)

• an Beispielen erklären, dass das Funktionieren von Elektrogeräten einen geschlossenen Stromkreis voraussetzt (Sys)

• einfache elektrische Schaltungen planen & aufbauen (Sys)

• geeignete Maßnahmen für den sicheren Umgang mit elektrischem Strom beschreiben (WW)

• beim Magnetismus erläutern, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben (WW)

• (Schüler-)Experimente zur Leitfähigkeit

• Schülerexperimente mit „Lüsterklemmenverdrahtung“

• (Schüler-)versuch zur Schmelzdrahtsicherung

• Schülerversuche mit Magneten und Kompassnadeln

• (Schüler-)Experiment zur Klingel

• Modellbildung des elektrischen Stroms

Temperatur & Energie Sonne-Temperatur-Jahreszeiten Thermometer, Temperaturmessung, Volumen-/ Längenänderung bei Erwärmung & Abkühlung Aggregatzustände (Teilchenmodell), Energieübergang zwischen Körpern verschiedener Temperatur, Einführung der Energie über Energiewandler und Energietransportketten, Anomalie des Wassers

• Was sich mit der Temperatur alles ändert

• Leben bei verschiedenen Temperaturen

• Die Sonne – unsere wichtigste Energiequelle

• an Beispielen beschreiben, dass sich bei Stoffen die Aggregatzustände durch Aufnahme bzw. Abgabe von Wärme verändern (StrMat)

• an Vorgängen aus ihrem Erfahrungsbereich Speicherung, Transport & Umwandlung von Energie aufzeigen (En)

• den Sonnenstand als eine Bestimmungsgröße für die Temperatur auf der Erdoberfläche erkennen (Sys)

• subjektives Temperaturempfinden

• Kalibrieren eines Thermometers

• Demoversuche zur Wärmeausdehnung

• Versuche zur Wärmeübertragung (Wärmetransport, Wärmeleitung, Wärmestrahlung)

• Teilchenmodell der Aggregatzustände

• Energieversorgung eines Haushalts

• Energiebedarf eines Menschen

• Selbstständiges Unterrichtsvorhaben: Konstruktion eines Energiesparhauses

Licht und Schall Sehen und Hören

Licht & Sehen, Lichtquellen & Lichtempfänger, geradlinige Ausbreitung des Lichts,Schatten, Tag & Nacht, Jahreszeiten (Sonnenstand), Mondphasen, Finsternisse, Spiegel, Schallquellen & Schallempfänger, Schallausbreitung, Tonhöhe & Lautstärke

• Erde & Mond auf der Bahn um die Sonne

• Ein Blick in den Spiegel • Physik & Musik • Sicher im Straßenverkehr!

Augen und Ohren auf

• Bildentstehung & Schattenbildung sowie Reflexion mit der geradlinigen Ausbreitung des Lichts erklären (WW)

• Schwingungen als Ursache von Schall & Hören identifizieren (WW)

• Sichtbarmachen des Lichtweges

• Lochkamera • Schülerversuche zum

Schatten • Bauen eines Schnurtelefons • Demo-Experiment mit der

Vakuumglocke

Fach Physik Jahrgangsstufe 8

Inhaltsfelder Fachliche Kontexte konzeptbezogene Kompetenzen Experimente/Methoden/Ideen Optik Optik hilft dem Auge auf die

Sprünge

Reflexion & Spiegelbild, Brechung, Totalreflexion, Lichtleiter, Zusammensetzung des weißen Lichts, Aufbau und Bildentstehung beim Auge, Lupe, Fernrohr

• Von der Lochkamera zum Auge

• Lichtleiter in Medizin & Technik

• Die Welt der Farben • Sehhilfen

• die Funktion von Linsen für die Bilderzeugung und den Aufbau einfacher optischer Systeme beschreiben (Sys)

• Lage von Gegenstand und Bild angeben (Sys)

• Absorption und Brechung von Licht beschreiben (Sys)

• Infrarot-, Licht- & Ultraviolettstrahlung unterscheiden und mit Beispielen ihre Wirkung beschreiben (Sys)

• Versuche zur Lage des Spiegelbildes

• Schülerexperimente mit Linsen: Brennpunkt, Bildkonstruktionen

• Schülerexperimente zur Brechung/Totalreflexion

• (Schüler-)Experiment zum Lichtspektrum

• additive, subtraktive Lichtmischung (RGB/Farbmonitor)

• Wirkung von UV- und IR– Strahlung (Recherche)

• „Von der Lochkamera zum Fernrohr“: Basteln eines Galilei-Fernrohrs

• Schülerexperimente mit Augenmodellen

• optische Täuschungen

Mechanik Werkzeuge und Maschinen

Geschwindigkeit, Kraft als vektorielle Größe, Zusammenwirken von Kräften, Gewichtskraft und Masse, Hebel und Flaschenzug, mechanische Arbeit und Energie, (mechanische) Energieerhaltung, Leistung, Druck, Auftrieb in Flüssigkeiten

• Raumfahrt: Schwerelosigkeit und Raketenantrieb [hier auch Auftrieb (Archimedes) möglich]

• Maschinen erleichtern die Arbeit, einfache mechanische Maschinen

• Anwendungen der Hydraulik (hier: Druckbegriff)

• Tauchen in Natur und Technik

• Bewegungsänderungen oder Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen (WW)

• die Beziehung und den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft beschreiben (WW)

• die Wirkungsweisen und die Gesetzmäßigkeiten von Kraftwandlern an Beispielen beschreiben (WW)

• Druck als physikalische Größe quantitativ beschreiben und in Beispielen anwenden (WW)

• Schweredruck und Auftrieb formal beschreiben und in Beispielen anwenden (WW)

• Schülerversuche zur Wirkung von Kräften

• Mediale Recherche zur Raumfahrt

• Versuche zur Trägheit • Animationen zur

Energieerhaltung • Rückstoßantriebe/Wasser-

rakete • Schülerversuche zu

Hebel/Flaschenzug • Messung der persönlichen

körperlichen Leistung • Energiegrundumsatz des

Menschen • Schülerversuche mit

Tauchkörpern • Einsatz von Smartphones

und Tablets als Messinstrument und zur Auswertung

Fach Physik Jahrgangsstufe 9

Inhaltsfelder Fachliche Kontexte konzeptbezogene Kompetenzen Experimente/Methoden/Ideen Elektrizität Elektrizität messen, verstehen,

anwendend

Stromstärke & Ladung, Eigenschaften von Ladung, elektrische Quelle & elektrischer Verbraucher, Unterscheidung und Messung von Spannung & Stromstärke, elektrischer Widerstand, Ohmsches Gesetz, Spannung & Stromstärke bei Reihen- & Parallelschaltung

• Gewitter: Elektrizität in der Atmosphäre

• Elektrische Geräte im Haushalt/Elektroinstallation & Sicherheit im Haus

• die elektrischen Eigenschaften von Stoffen (Ladung & Leitfähigkeit) mit Hilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells erklären (StrMat)

• die Stärke des elektrischen Stroms zu seinen Wirkungen in Beziehung setzen & die Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte darauf zurückführen (WW)

• die Beziehung von Spannung, Stromstärke & Widerstand in elektrischen Schaltungen beschreiben & anwenden (Sys)

• (Schüler-)Experimente zur Elektrostatik

• Umgang mit Messgeräten, Messen von Stromstärke & Spannung in Reihen-/Parallelschaltung

• Prinzip des Stromstärkemessinstruments

Erzeugung/Umwandlung elektrischer Energie

effiziente Energienutzung: eine wichtige Aufgabe der Physik

elektrischer Leiter, Elektromagnet, Elektromotor, Drehspulmessinstrument, Energie und Leistung in verschiedenen Formen, Induktion, Generator, TransformatorEnergieumwandlungsprozesse, Wirkungsgrad, Energieerhaltung, Energieversorgung

• Maschinen erleichtern die Arbeit (2): elektrische Maschinen

• Maschinen erleichtern die Arbeit (3): Kraftwerke

• Aufbau & Funktionsweise eines thermischenKraftwerks

• Energiesparhaus • Verkehrssysteme,

Hybridantrieb

• den Aufbau eines Elektromotors beschreiben & seine Funktion mit Hilfe der magnetischen Wirkung des elektrischen Stroms erklären (WW)

• den quantitativen Zusammenhang von Spannung, Ladung & gespeicherter bzw. umgesetzter Energie zur Beschreibung energetischer Vorgänge in Stromkreisen nutzen (En)

• den Aufbau von Generator & Transformator beschreiben & ihre Funktionsweisen mit der elektromagnetischen Induktion erklären (WW)

• die Funktion einer Wärmekraftmaschine erklären (En)

• Energieerhaltung & Energieentwertung unterscheiden (En)

• Experimente zum Magnetfeld elektrischer Leiter

• Schülerexperimente mit Elektromotormodellen

• Messungen mit „Energiezähler“ für die Steckdose

• Experimente zur Induktion • Fahrraddynamo, Motor-

Generator-Modell • Experimente zu

Energieumwandlungen • Aufstellen von Energieketten • Mediale Recherche zur

Energieversorgung

Atome & Kerne Kernenergie: Grundlagen, Anwendung und Verantwortung

Aufbau der Atome (Atomkerne),ionisierende Strahlung (Arten, Reichweite, Zerfallsreihen, Halbwertszeit), Strahlenschutz, Schäden durch radioaktive Strahlung, nützliche Anwendungen ionisierender Strahlung, Kernspaltung, Kernenergie

• Radioaktivität & Kernenergie – Nutzen und Gefahren

• Strahlendiagnostik & Strahlentherapie

• Kernkraftwerke & Atombombe

• experimentelle Nachweismöglichkeiten für radioaktive Strahlung beschreiben (WW)

• die Wechselwirkung zwischen Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung, mit Materie sowie die daraus resultierenden Veränderungen der Materie beschreiben & damit mögliche medizinische Anwendungen & Schutzmaßnahmen erklären (WW)

• Reichweite- & Absorptionsmessung mit Ra-Präparat/Geiger-Müller-Zählrohr

• Halbwertszeitmessung mit Cs- Präparat/Geiger-Müller-Zählrohr

• Auswertung der Messergebnisse (teilweise mit Tabellenkalkulation)

• Internetrecherche zu Kernkraftwerken/Kernwaffen

Fachspezifische Leistungs- und Leistungsbewertungskonzept Nach Beschluss der Fachkonferenz Physik vom 06.02.2017 wird das folgende fachspezifische Leistungs- und Leistungsbewertungskonzept in Ergänzung zum allgemeinen Leistungsbewertungskonzept des Gymnasiums Köln-Pesch ab dem Schuljahr 2017/18 verbindlich: 1. Leistungskonzept Im Fach Physik bringen Schülerinnen und Schüler ihre Leistungen in folgender Weise ein:

a) In schriftlicher Form durch kurze Überprüfungen und angemessene Führung eines Heftes oder Lerntagebuchs in inhaltlicher und formaler Darstellung. Dies beinhaltet eine korrekte Anwendung der physikalischen Fachsprache.

b) In mündlicher oder schriftlicher Form durch Hypothesenbildung und Hypothesenüberprüfung. c) Durch selbstständiges Planen, Durchführen, Auswerten und Präsentieren von Experimenten in Einzel-, Partner- oder Gruppenarbeit.

Den Schülerinnen und Schülern wird die Möglichkeit geboten, freiwillige Leistungen in folgender Form zu zeigen: Kurzreferate und Teilnahme an Wettbewerben wie z.B. Physik-Olympiade 2. Leistungsbewertungskonzept a) Die Aufgabenstellungen spiegeln die im Unterricht erworbenen Kompetenzen und Arbeitsweisen wieder. Ein Teil der Aufgaben sind dem reproduktiven Bereich entnommen, es sind aber zunehmend Aufgaben zu bearbeiten, bei denen es sich um Begründungen, Darstellung von Zusammenhängen, Interpretationen und kritische Reflexion geht. Bei der Bewertung der schriftlichen Übungen spielen neben der fachlichen Richtigkeit folgende Aspekte eine Rolle:

• die zweckmäßige, begründete Auswahl von Verfahrensweisen • die sinnvolle Erläuterung von Verfahrensweisen und Ergebnissen • der sinnvolle Umgang mit erkannten Fehlern

b) Bei der Hypothesenbildung spielen neben den allgemeinen Kriterien insbesondere folgende Aspekte eine Rolle:

• die Sinnhaftigkeit von aufgestellten Hypothesen und deren zielgerichtete Verifizierung oder Falsifizierung • Überprüfung, Diskussion und Dokumentation von Arbeitsschritten • Vortrag von Arbeitsergebnissen

Die Leistungsbeurteilung ergibt sich aus den Verordnungen der Kernlehrpläne. Grundlage der Leistungsbewertung sind alle im Beurteilungsbereich „Sonstige Leistungen“ erbrachten Leistungen. Die Korrektur einer schriftlichen Übung orientiert sich an folgenden Richtgrößen:

Note sehr gut gut befriedigend ausreichend mangelhaft ungenügend ab Prozent 87,5 75 62,5 50 25 0

Testbeispiele Jahrgangsstufe 5 1.Aufgabe: a. Zeichne einen Stromkreis mit Lampe, Schalter und Batterie. b. Nenne mindestens vier mögliche Ursachen dafür, dass die Lampe trotz richtiger Schaltung nicht brennt. 2.Aufgabe: a. Zeichne die Schaltskizze eines Stromkreises mit Trafo, zwei Lampen und drei Schaltern so, dass jeweils ein Schalter für eine Lampe zuständig ist und ein weiterer Schalter als Notausschalter dient. b. Zeichne mit Hilfezweier Umschalter, einer Lampe und einem Trafo die Schaltskizze einer Treppenhausbeleuchtung. c. Warum sind im Haushalt die elektrischen Geräte parallel und nicht in Reihe geschaltet? 3.Aufgabe: Gib alle Möglichkeiten für Schalterstellungen an, damit Lampe L1 leuchtet. Welche Lampen leuchten dann jeweils noch? S3 L3 S2 L2 L4 S1 S4 L4 S5 L1 4.Aufgabe: a. Die Stromkabel sind im Inneren aus Metall, außen aus Kunststoff oder Gummi. Erkläre die Wahl der Bauteile. b. Wie kann man den Salzgehalt von Wasser elektrisch untersuchen (Versuchsaufbau, Erläuterung)?

Testbeispiele Jahrgangsstufe 8 1.Aufgabe: Ergänze die Tabelle:

2.Aufgabe: Hebelgesetz a. Auf einer Spielplatzwippe sitzt auf der einen Seit

Abstand vom Drehpunkt muss sich der Vater des b. Ein Hebel soll sich im Gleichgewicht befinden. Mi

jeweiligen Hebelarme an. Ergänze die Tabelle:

F1 in N r1 in cm 20 30 40 10 60

c. Bei einem Nussknacker handelt es sich um einen

relativ kleinen Kraft eine doch sehr harte Nuss kna

Phys. Größe Zeit Geschwindigkeit MaSymbol Einheit

n Seite ein Kind mit der Masse m1 = 20 kg in einem Abstand vonr des Kindes (m2 = 80 kg) auf die Wippe setzen, damit diese im Gleic

en. Mit F1 und F2 sind die links und rechts wirkenden Kräfte gemei

F2 in N r2 in cm 5 2

30 40

einen einseitigen Hebel. Erläutere diese Bezeichnung und erkläre dss knacken kann. Bestimme die Größe der Kraft F3 auf die Nuss.

Masse Kraft

d von 4 m vom Drehpunkt. In welchem Gleichgewicht ist?

gemeint, r1 und r2 geben die Länge der

kläre damit, dass man so mit Hilfe einer

Testbeispiele Jahrgangsstufe 9 1.Aufgabe: a. Welche Information steckt in dem Feldlinienbild eines Magnetfeldes? b. Wie sieht das Feldlinienbild eines Hufeisenmagneten aus? N . S 2.Aufgabe: a. Nenne zwei wesentliche Bauteile eines Elektromotors. b. Beschreibe die Funktionsweise eine Elektromotors c. Welche Art von Energieumwandlung findet in einem Elektromotor statt? 3.Aufgabe: a. Zeichne den Aufbau eines Transformators. b. Erläutere, wie beim Transformator die Spannung in der 2. Spule (Sekundärspule) entsteht. Wovon hängt die Größe dieser Spannung ab? c. Du willst mit Hilfe eines Transformators aus 230V Wechselspannung eine Hochspannung von 10000 V erzeugen. Wie ist die Windungszahl in der

Sekundärspule zu wählen, wenn die Primärspule 500 Windungen hat?