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Lehrplan Physik Schuljahr 2018/19

In Niedersachsen gilt das Kerncurriculum Physik als Grundlage für den Unterricht in den Jahrgängen 5–10.

Die Fachkonferenz Physik hat folgenden Stoffverteilungsplan beschlossen:

Klassenstufe 5
  1. Dauermagnete
  2. Stromkreise I + II
Klassenstufe 6
  1. Phänomenorientierte Optik
Klassenstufe 7
  1. Einführung des Energie­begriffs
Klassenstufe 8
  1. Elektrik
  2. Bewegung, Masse, Kraft I + II
Klassenstufe 9
  1. Energie­übertragung quantitativ
  2. Kernphysik
Klassenstufe 10
  1. Halbleiter
  2. Energie­übertragung in Kreisprozessen

Eine Inhaltsübersicht der einzelnen Themengebiete erhalten Sie auf den unter „Seiteninhalt“ verlinkten Abschnitten. Die in den dortigen Tabellen aufgelisteten Inhalte können von den Kolleginnen und Kollegen erweitert und innerhalb der Doppeljahrgänge (5+6, 7+8 und 9+10) nach Bedarf verschoben werden; die jeweils dritte Spalte versteht sich als Möglichkeit und nicht als Verpflichtung.

Leistungskontrolle und Leistungsbewertung

Es wird in jeder Klassenstufe (5–10) eine schriftliche Leistungskontrolle pro Halbjahr geschrieben. In der Naturwissenschaftsklasse werden im Jahrgang 9 zusätzliche eine besondere Lernleistung (z. B. Projektdokumentation) erbracht. Nach Möglichkeit soll die Leistungskontrolle an einem Experiment orientiert sein.

Zur Bewertung der Schülerleistung wird die Beteiligung im Unterricht vorrangig der schriftlichen Leistungen gewichtet. Als Aufteilung wird 60:40 verabredet. Die 60% der Mitarbeitsnote werden je nach Unterrichtsgang individuell auf die Bereiche „mündliche Leistungen“ und „fachspezifische Leistungen“ (Experimentierverhalten, Dokumentation des Unterrichtsgangs, Anfertigung von Hausaufgaben, Referate, Versuchsprotokolle, Projektauswertungen etc.) aufgeteilt.

Klassenstufe 5

1. Themengebiet: Dauermagnete

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Unterschiedliche Wirkungen eines Magneten auf unterschiedliche Gegenstände und Klassifizierung der Stoffe Arbeits­ergebnisse in vorgegebener Form (Protokolle etc.) festhalten Experimente mit Alltags­gegenständen nach Anleitung durchführen und auswerten
Dauermagnete durch Nord- und Südpol beschreiben und damit die Kraftwirkung deuten Erde als Magnet; Nicht-Trennbarkeit der Pole Magnetfeld; Wirkungsweise eines Kompasses
Elementarmagnete Experimente zum Magnetisieren und Entmagnetisieren

2. Themengebiet: Stromkreise I + II

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Einfache elektrische Stromkreise erkennen und Beschreibung deren Aufbau und Bestandteile Stromkreise im Alltag Einfacher Stromkreis als Schüler­experiment; Stromkreis am Fahrrad; Taschenlampe
Schaltbilder in einfachen Situationen sachgerecht verwenden Idealisierungen vornehmen Einfache elektrische Stromkreise nach vorgegebenem Schaltplan aufbauen
Reihen- und Parallelschaltung Unterscheidung der Schaltungen Experimente unter Anleitung; UND-ODER-Schaltung; Alltags­bezüge Waschmaschine etc.
Leiter und Isolator Festkörper und Flüssigkeiten; Nachweis über LED Planen und durchführen einfacher Experimente
Elektrische Spannung Charakterisierung von Geräten Gefahren durch Strom
Elektromagnete Alltags­beispiele Experimente; Rückgriff auf Dauermagnete (Eisenkern)

Klassenstufe 6

1. Themengebiet: Phänomenorientierte Optik

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Sender-Empfänger Modell Geradlinige Ausbreitung Verschiedene Sender und Empfänger; Sekundär­lichtquellen als Umlenker
Schatten­phänomene Mondphasen und Finsternisse Experimente zu Kern- und Halbschatten
Reflexion, Streuung und Brechung Je-desto-Beziehungen Experimente unter Anleitung; „Fische stechen“, „Doppelschatten“ etc.
Spiegelbilder Beschreibung der Eigenschaften
Linsen; Lochblende Unterscheidung zwischen Sammel- und Zerstreuungslinsen; Auge Experimente zur Bildentstehung; Lochkamera
Farben Weißes Licht als Farbgemisch Regenbogen

Klassenstufe 7

1. Themengebiet: Einführung des Energiebegiffs

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Energieformen Übergänge in Energiefluss­diagrammen Beschreibung an Alltags­situationen
Größe 1J Einheit kennen und Größen­ordnung abschätzen können
Energie­bilanzen Energiefluss­diagramm, Kontomodell Verschiedene Experimente möglich
Energie­erhaltung Energiestrom an die Umgebung
Innere Energie und Temperatur Unterscheidung der beiden Begriffe Phasen­übergänge
Energie­übertragung Von Körper mit hoher zum Körper mit niedriger Temperatur; Energie­entwertung, nicht reversibel Beurteilung von Energiespar­maßnahmen

Klassenstufe 8

1. Themengebiet: Elektrik

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Beschreibung elektrischer Stromkreise in verschiedenen Alltags­situationen anhand ihrer Energie übertragenden Funktion Umwandlung der elektrischen Energie in Licht, Wärme, Bewegung
Elektronen Deutung der Vorgänge im elektrischen Stromkreis mit Hilfe der Eigenschaften bewegter Elektronen in Metallen; Anziehung und Abstoßung von Ladungen Begriff Strom physikalisch: elektrische Ladung; Kern-Hülle-Modell; Atom-Rumpf-Modell; Vergleich mit Wasserstrom­kreis
Elektronen- und Energiestrom Stromstärke I; Energiestrom­stärke P Dynamot in verzweigten und unverzweigten Stromkreisen
Spannung Elektrische Spannung als Maß für die je Elektron übertragbare Energie; Größen­bezeichnung U; Unterscheidung zwischen der Spannung der Quelle und der Spannung zwischen zwei Punkten eines Leiters Dynamot: Herleitung der Spannung als Quotient der Energiestrom­stärke P und Stromstärke; Strom und Spannung bei Reihen­schaltung
Knoten- und Maschenregel Begründung der Regel in passenden Modellen
Widerstand Unterscheidung zwischen Definition des elektrischen Widerstands R und ohmschem Gesetz Erklärung der Phänomene durch Verwendung des Atom-Rumpf-Modells; Kennlinie Kohlefaden­lampe; Kühlung strom­durchflossener Leiter
optional: Motor; Generator; Transformator Beschreibung als Black-Box; Energie­übertragungen Unterschiede zwischen Gleich- und Wechselstrom im Alltag

2. Themengebiet: Bewegung, Masse, Kraft I + II

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Geradlinige Bewegungen t-s und t-v-Diagramme; Ausgleichsgerade; Bewegungs­gleichungen Rechen­aufgaben zu den Bewegungs­gleichungen
Trägheit und Schwere Masse als gemeinsames Maß; Einheit 1kg
Kräfte Ursache von Bewegungs­änderungen; Einheit 1N; Hookesches Gesetz Gummiband als Kraftmesser; Hookesches Gesetz als Beispiel für proportionalen Zusammenhang
Unterscheidung zwischen Masse und Gewichtskraft Recherchen zum Ortsfaktor g
Kraft als gerichtete Größe Ersatzkraft durch Zeichnungen ermitteln
Kräfte­gleichgewicht Unterscheidung zwischen Kräftepaaren bei der Wechselwirkung zwischen zwei Körpern und Kräftepaaren beim Kräfte­gleichgewicht an einem Körper

Klassenstufe 9

1. Themengebiet: Energieübertragung quantitativ

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Energie­übertragung quantitativ Veränderung der Höhenenergie bzw. der kinetischen Energie durch Arbeit Definition der mechanischen Arbeit W = F * s; Hubarbeit; Lageenergie; Reibungs­arbeit; Goldene Regel der Mechanik; Beschleunigungs­arbeit; Bewegungs­energie; Energie­erhaltung
Veränderung der inneren Energie durch Arbeit und Wärme Wirkungs­grad; Umwandlung mechanischer Arbeit in innere Energie (Schütteln von Wasser); Wärme als Energieform; Wärme­leitung; Wärme­strahlung; Konvektion
spezifische Wärme­kapazität definieren und experimentell bestimmen Erwärmungs­gesetz; Q = c * m * ∆T; spezifische Wärmekapazität
  1. definieren
  2. experimentell bestimmen
  3. cWasser
Einführung der Energiestrom­stärke als Maß dafür, wie schnell die Energie übertragen wird Vergleichen und Bewerten von alltags­relevanten Leistungen
Unterscheidung von innerer Energie und Temperatur; Aggregat­zustands­änderungen
  1. Schmelzwärme (Cola-Versuch)
  2. Erstarrungs­wärme
  3. Verdampfungs­wärme (Ablesen von Thermo­metern)
  4. Kondensations­wärme
Unterscheiden zwischen innerer Energie eines Körpers und seiner Temperatur am Beispiel eines Phasen­übergangs
Beispiele für Energiewandler (wenn die Zeit reicht)
  1. Kühlschrank
  2. eventuell Wärmepumpe
  3. eventuell Heißluftmotor
Energieentwertung

2. Themengebiet: Kernphysik

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Radioaktivität Absprache mit der Chemie

Nachweis durch Ionisation; Deutung im Kern-Hülle-Modell; Strahlungsarten: α-, ß-, γ-Strahlung; radioaktiver Zerfall, Halbwertszeit, Einheit Becquerel; Kernbausteine, Isotope; Energiedosis, Äquivalentdosis; Strahlenschäden und Strahlenschutz
Ionisations­kammer, Ionisations­strom, Nachweis ionisierender Strahlen, Geiger-Müller-Zählrohr; Experimente zur Reichweite, Absorption, Ablenkung, Strahlen­schutz­maßnahmen im Hinblick auf diese Erkenntnisse; Auswertung unter Verwendung einer Exponential­funktion; Kernbausteine, Proton, Neutron; Natürliche Radioaktivität; Künstliche Radioaktivität; Biologische Wirkungen, Strahlen­schäden, Strahle­nbelastungen, Grenzwerte, Biologische Halbwertzeit; Möglichkeit des Haltens von Fachvorträgen
Kernenergie Energie­gewinnung aus Kernspaltung Massendefekt; Bindungsenergie; Kernspaltung; Kettenreaktion; Kernfusion; Druck­wasserreaktor

Klassenstufe 10

1. Themengebiet: Halbleiter

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Halbleiter Temperatur­abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit; atomistische Deutung der Leitungsvorgänge in Halbleitern (Energiestufen­darstellung): Eigen- und Störstellenleitung; pn-Übergang, Leuchtdiode, Solarzelle Leitungsvorgänge in Metallen; Ladungstransport in Halbleitern; Halbleiter-Diode, Gleichrichter­schaltungen, Solarzelle, Photodiode, Leuchtdiode
pn-Übergang bei Dioden und Solarzellen Wirkungsweise von Leuchtdiode und Solarzelle erläutern (energetisch); Aufnahme der Kennlinie einer Leuchtdiode

2. Themengebiet: Energieübertragung in Kreisprozessen

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Gasdruck Gasdruck als Zustands­größe; Definitions­gleichung des Drucks; Größensymbol p und Einheit 1 Pascal Teilchen­modell zur Lösung von Aufgaben und Problemen; Bezüge zu Alltags­erfahrungen mit Druck
Gasgesetze Gasdruck; Gültigkeit der Gesetze von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac durch Experimente und deren Daten durch geeignete Mathematisierung beurteilen; Kelvin-Skala Druck; Ideales Gas und Teilchenmodell; Gesetz von Amonton: p / T = const; V / T = const; allgemeine Gasgleichung; Gaskonstante; Ausdehnungs­verhalten der Stoffe bei Temperatur­änderungen; Gasthermometer
Stirlingmotor Stirlingscher (ideal) Kreisprozess im V-p-Diagramm; Arbeits­diagramme interpretieren und eingeschlossene Flächen energetisch deuten
Wirkungsgrad Gleichung für den maximalen Wirkungs­grad einer thermo­dynamischen Maschine Existenz und Größen­ordnung eines maximalen Wirkungs­grades erläutern und über den stirlingschen Kreisprozess begründen

Themenabfolge in der Einführungsphase

In der Einführungsphase wird zunächst die Dynamik unterrichtet. Als zweites Themengebiet hat sich die Fachgruppe für die Akustik entschieden.

Den folgenden Tabellen sind die zu unterrichtenden Inhalte zu entnehmen. In der Einführungsphase werden zwei Klausuren im Schuljahr geschrieben. Die Leistungsbewertung erfolgt nach dem Punktesystem der Qualifikationsphase. Die Aufgaben der Klausuren sollen möglichst an einem Experiment orientiert gestaltet werden. Bei jeder Aufgabe wird die zu erreichende Punktzahl ausgewiesen.

In die Gesamtbewertung werden die mündlichen Leistungen zu 60% eingerechnet.

1. Themengebiet: Dynamik

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Die Schülerinnen und Schüler …
  • beschreiben den freien Fall und den waagerechten Wurf mithilfe von t-s- und t-v-Zusammenhängen.
  • wenden die Kenntnisse über diese Zusammenhänge zur Lösung ausgewählter Aufgaben und Probleme an.
  • werten Daten aus selbst durchgeführten Experimenten aus.
  • übertragen die Ergebnisse auf ausgewählte gleichmäßig beschleunigte Bewegungen.
  • beschreiben die Idealisierungen, die zum Begriff des freien Falls führen.
  • erläutern die Orts­abhängigkeit der Fall­beschleunigung.
  • übersetzen zwischen sprachlicher, grafischer und algebraischer Darstellung dieser Zusammenhänge und verwenden insbesondere die Begriffe Beschleunigung und Geschwindigkeit sachgerecht.
  • Experiment mit dem Haltemagneten, der Lichtschranke und dem Zähler.
  • Auswertung mit dem TR {Regression}.
  • Umgang mit Messfehlern thematisieren.
  • nennen die Grundgleichung der Mechanik.
  • erläutern die sich daraus ergebende Definition der Krafteinheit.
  • erläutern die drei newtonschen Axiome.
  • wenden diese Gleichung zur Lösung ausgewählter Aufgaben und Probleme an.
  • deuten den Ortsfaktor als Fallbeschleunigung.
  • wenden ihr Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheits­maßnahmen im Straßenverkehr an.
  • beschreiben die gleichförmige Kreisbewegung mithilfe der Begriffe Umlaufdauer, Bahn­geschwindigkeit und Zentripetal­beschleunigung.
  • nennen die Gleichung für die Zentripetal­kraft.
  • begründen die Entstehung der Kreisbewegung mittels der richtungs­ändernden Wirkung der Zentripetal­kraft.
  • unterscheiden dabei zwischen alltags­sprachlicher und fach­sprachlicher Beschreibung, insbesondere hinsichtlich der Vokabel Fliehkraft.
  • wenden ihr Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheits­maßnahmen im Straßenverkehr an.
  • Einführung der Frequenz.
  • nennen die Gleichung für die kinetische Energie.
  • wenden diese Zusammenhänge als Alternative zur Lösung einfacher Aufgaben und Probleme an.
  • formulieren den Energie­erhaltungs­satz der Mechanik.
  • planen einfache Experimente zur Überprüfung des Energie­erhaltungs­satzes, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse.
  • argumentieren mithilfe des Energie­erhaltungs­satzes bei einfachen Experimenten.
  • wenden ihr Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheits­maßnahmen im Straßenverkehr an.

2. Themengebiet: Akustik

Inhalt Hinweise Methoden / Experimente
Die Schülerinnen und Schüler …
  • beschreiben ein Verfahren zur Bestimmung der Schall­geschwindigkeit in Luft und einem anderen Medium.
  • werten in diesem Zusammenhang Messwerte angeleitet aus.
  • Experimente mit Smartphone.
  • Experimente mit dem Cassy-Mikrofon.
  • Umgang mit Messfehlern.
  • vergleichen Ton, Klang und Geräusch anhand der zugehörigen Schwingungs­bilder.
  • beschreiben die Frequenz als Maß für die Tonhöhe und die Amplitude als Maß für die Lautstärke eines akustischen Signals.
  • beschreiben die Lautstärke von Signalen mithilfe des Schalldruck­pegels.
  • erläutern den Zusammenhang zwischen Frequenz­verhältnissen und musikalischen Intervallen.
  • führen ein Experiment mit Mikrofon und registrierendem Messinstrument durch, um Schwingungs­bilder verschiedener Klang­erzeuger aufzunehmen.
  • bestimmen die Frequenzen der zugehörigen periodischen Signale.
  • wenden Schallpegel­messinstrumente an, um Aussagen über die Gefährdung durch Lärm zu treffen.
  • beschreiben Gemeinsamkeiten und Unterschiede in den Schwingungs­bildern von gleichen Noten, die auf verschiedenen Instrumenten gespielt werden.
  • Smartphone als Oszilloskop.
  • Cassy als Oszilloskop.
  • Oszilloskop.
  • Experimente im Schulgebäude mit dem Schallpegel­messgerät.
  • beschreiben Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei der Frequenz­analyse des Signals gleicher Noten, die auf verschiedenen Instrumenten gespielt werden.
  • erläutern den Begriff Klangfarbe.
  • wenden dazu Ergebnisse der Frequenz­analyse von Tönen und Klängen an.
  • bestätigen die Beziehung Formel zwischen Frequenz des n-ten Obertons und Frequenz Formel des Grundtons.
  • Smartphone zur Frequenz­analyse.
  • Cassy zur Frequenz­analyse.

Stand: 07.08.2018

2018-08-20 (letzte Änderung), dw | | ha