Physik

Physik in der Sekundarstufe I

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Jahrgang 5: ein Halbjahr 2 Wochenstunden,
ein Halbjahr 3 Wochenstunden Profil Technik

• Elektrische Geräte im Alltag: Was geschieht in elektrischen Geräten?

• Magnetismus – interessant und hilfreich: Warum zeigt uns der Kompass die Himmelsrichtung?

• Wir messen Temperaturen: Wie funktionieren unterschiedliche Thermometer?

• Leben bei verschiedenen Temperaturen: Wie beeinflusst die Temperatur Vorgänge in der Natur?

• Sehen und gesehen werden: Sicher mit dem Fahrrad im Straßenverkehr!

• Licht nutzbar machen: Wie entsteht ein Bild in einer (Loch-)Kamera? Unterschiedliche Strahlungsarten – nützlich, aber auch gefährlich!

• Physik und Musik: Wie lässt sich Musik physikalisch beschreiben?

• Achtung Lärm! Wie schützt man sich vor Lärm?

• Schall in Natur und Technik: Schall ist nicht nur zum Hören gut!

 

Jahrgang 7: durchgehend 2 Wochenstunden

• Spiegelbilder im Straßenverkehr: Wie entsteht ein Spiegelbild?

• Die Welt der Farben: Farben! Wie kommt es dazu?

• Das Auge – ein optisches System: Wie entsteht auf der Netzhaut ein scharfes Bild?

• Mit optischen Instrumenten Unsichtbares sichtbar gemacht: Wie können wir Zellen und Planeten sichtbar machen?

• Licht und Schatten im Sonnensystem: Wie entstehen Mondphasen, Finsternisse und Jahreszeiten?

• Objekte am Himmel: Was kennzeichnet die verschiedenen Himmelsobjekte?

• Blitze und Gewitter:Warum schlägt der Blitz ein?

• Sicherer Umgang mit Elektrizität: Wann ist Strom gefährlich?

 

Jahrgang 8: epochal 2 Wochenstunden

• 100 m in 10 Sekunden: Wie schnell bin ich?

• Einfache Maschinen und Werkzeuge: Kleine Kräfte, lange Wege: Wie kann ich mit kleinen Kräften eine große Wirkung erzielen?

• Energie treibt alles an: Was ist Energie? Wie kann ich schwere Dinge heben?

 

Jahrgang 10: durchgehend 2 Wochenstunden

• Versorgung mit elektrischer Energie: Wie erfolgt die Übertragung der elektrischen Energie vom Kraftwerk bis zum Haushalt?

• Energieversorgung der Zukunft: Wie können regenerative Energien zur Sicherung der Energieversorgung beitragen?

• Gefahren und Nutzen ionisierender Strahlung: Ist ionisierende Strahlung gefährlich oder nützlich?

• Energie aus Atomkernen: Ist die Kernenergie beherrschbar?

• Druck und Auftrieb: Was ist Druck?

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Physik in der Sekundarstufe II

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Physikunterricht in der gymnasialen Oberstufe knüpft an den Unterricht in der Sekundarstufe I an und vermittelt, neben grundlegenden Kenntnissen und Qualifikationen, Einsichten auch in komplexere Naturvorgänge sowie für das Fach typische Herangehensweisen an Aufgaben und Probleme. Die Betrachtung und Erschließung von komplexen Ausschnitten der Lebenswelt unter physikalischen Aspekten erfordert von ihnen in hohem Maße Kommunikations- und Handlungsfähigkeit. Zur Erfüllung dieser Aufgaben und zum Erreichen der Ziele vermittelt der Physikunterricht in der gymnasialen Oberstufe fachliche und fachmethodische Inhalte unter Berücksichtigung von Methoden und Formen selbstständigen und kooperativen Arbeitens. Lernen in Kontexten bedeutet, dass Fragestellungen aus der Praxis der Forschung, technische und gesellschaftliche Fragestellungen und solche aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler den Rahmen für Unterricht und Lernprozesse bilden.

 

Aufgabe der Einführungsphase ist es, Schülerinnen und Schüler auf einen erfolgreichen Lernprozess in der Qualifikationsphase vorzubereiten. Wesentliche Ziele bestehen darin, neue fachliche Anforderungen der gymnasialen Oberstufe, u.a. bezüglich einer verstärkten Formalisierung, Systematisierung und reflexiven Durchdringung sowie einer größeren Selbstständigkeit beim Erarbeiten und Bearbeiten fachlicher Fragestellungen und Probleme zu verdeutlichen und einzuüben. Insbesondere in dieser Phase ist für uns eine individuelle Förderung von Schülerinnen und Schülern mit teilweise heterogenen Bildungsbiografien von besonderer Bedeutung.

 

In der Qualifikationsphase findet der Unterricht im Fach Physik in einem Kurs auf grundlegendem Anforderungsniveau (Grundkurs) statt. Ein Leistungskurs wird im Fach Physik derzeit nicht angeboten; eine Wiederaufnahme des Leistungskursangebotes ist denkbar, momentan aber nicht vorgesehen.

Der Unterricht basiert auf der experimentellen Methode, da diese den besonderen Charakter der Physik als empirischer Wissenschaft verdeutlicht. Im Grundkurs sollen – wie es auch im Leistungskurs der Fall wäre – Schlüsselqualifikationen entwickelt werden, die zur vertieften Allgemeinbildung und zur Studierfähigkeit beitragen.

Vier wichtige Kompetenzen (Umgang mit Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation sowie Bewertung) sollen am Beispiel der nachfolgend aufgelisteten Inhaltsbereiche erworben werden.

 

Einführungsphase:

Wesentliche Aspekte des Inhaltsfelds Mechanik markieren den Beginn und die Grundlagen der Physik nach heutigem Verständnis. Der Bereich Mechanik beinhaltet die Analyse und Beschreibung von Bewegungen und von Kräften und deren Einfluss auf Bewegungsänderungen sowie von Energie- und Impulserhaltung. Bedeutsam sind hier auch grundlegende Gesetzmäßigkeiten der Gravitation und eine Einführung in die spezielle Relativitätstheorie. Im Bereich Mechanik entwickeln sich zentrale Konzepte und Sichtweisen, die für das Verstehen der Physik in allen Bereichen einen fundamentalen Referenzrahmen bilden.

Das Inhaltsfeld Relativität von Raum und Zeit liefert einen Einblick in die spezielle Relativitätstheorie. Aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit lassen sich Phänomene wie die Zeitdilatation auch quantitativ begründen. Die Ergebnisse der (speziellen) Relativitätstheorie scheinen unserer täglichen Erfahrung zu widersprechen, da Zeit und Raum „relativ“ sind. Der für diese Veränderungen von Raum und Zeit entscheidende Term ist der sog. relativistische Faktor. Weitere Resultate der speziellen Relativitätstheorie, sind Vorhersagen zur Veränderlichkeit der Masse und der Energie-Masse Äquivalenz.

 

​Qualifikationsphase:

Im Inhaltsfeld Quantenobjekte dienen das Photon und das Elektron als zwei beispielhafte Quantenobjekte, die beide in unterschiedlichen Experimenten sowohl Teilchen- als auch Wellencharakter zeigen. In der Quantenmechanik gelingt die Aufhebung dieses Welle-Teilchen-Dualismus’. Die Sicht auf Quantenobjekte verbindet Wellen- und Teilchenaspekt der Materie mithilfe von Wahrscheinlichkeitsaussagen. Die Quantenphysik stellt neben der Relativitätstheorie eine der Säulen der modernen Physik dar.

Im Inhaltsfeld Elektrodynamik stehen physikalische Grundlagen der Versorgung mit elektrischer Energie im Vordergrund. Die elektromagnetische Induktion spielt hier eine wesentliche Rolle sowohl bei der Erzeugung elektrischer Spannung als auch bei der Verteilung der elektrischen Energie. Elektrodynamische Vorgänge haben in weiten Bereichen unseres täglichen Lebens vielfältige und umfangreiche Anwendung gefunden und beeinflussen unser tägliches Leben in deutlichem Maße. Auch der Kondensator wird als Möglichkeit der Speicherung elektrischer Energie eingehend betrachtet.

Das Inhaltsfeld Strahlung und Materie beinhaltet den Aufbau des Atoms aus Elementarteilchen, die Entstehung des Lichts in der Hülle der Atome, die Emission und Ausbreitung ionisierender Strahlung aus den radioaktiven Isotopen der Materie sowie deren Einfluss auf den Menschen und auf Materie. Diese Kenntnisse bieten Entscheidungsgrundlagen zum Umgang mit ionisierender Strahlung. Einblicke in Verfahrensweisen der aktuellen theoretischen und experimentellen physikalischen Forschung ermöglichen ein grundlegendes Verständnis neuerer Modelle zum Aufbau der Materie.​