Kontexte: - Die Welt der Farben Brechung, Reflexion ... · K1, K3, K4, K5, K6, K7 Aufbau der Atome, ionisierende Strahlung (Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertzeit) Kernspaltung

Ralf van Nek Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Physik 7 Inhaltsfeld: Optische Instrumente, Farbzerlegung des Lichts

Kontexte: - Die Welt der Farben

- Augenarzt und Augenoptiker nutzen optische Instrumente

Inhalte Möglicher Unterrichtsgang und

methodisch-didaktische Hinweise

Konzept- Prozess-

bezogene Kompetenzen (s. Anhang)

Begriffe /

Bemerkungen

Begegnungs- und Planungsphase

Aufgreifen der Lernin-

halte aus Klasse 5

Filmsequenz aus Licht und Schatten und / oder Folie mit

farbigen / mehreren Schatten

Frage: Was ist Licht / Farbe?

Vorschlag Place-Mat:

1. Was ist dir bekannt? 2. Welche Fragen hast du? Aus-

wahl von Richtung und Schwerpunkt der Inhalte.

W6-1 E1, E2, E5

K1, K3

Schatten: (un-) scharf, (nicht)

farbig

Erarbeitungsphase

Vertiefende Wiederho-

lung

Erarbeitung und Vorstellung eines Aspekts zu Licht und

Schatten nach vorgegebenem Raster zur Vorstellung, Hand-

out

a) (un-)scharfe Schatten, b) abgestufte Schatten, c) farbige

Schatten, d) Sonnen- und Mondfinsternis, e) Mondphasen, f)

Schattengröße

Reflexion: Beantworten die Ergebnisse unsere Fragen?

W6-1 E1, E3, E4, E5,

E7, E8

K1, K2, K3,

K4, K5

B6, B7

s. o.


Zusammensetzung des

weißen Lichts

Rückblick auf Station farbige Schatten, durch Überlagerung

von farbigem Licht können andere Farben erzeugt werden.

Vorschlag Recherche:

je eine Hälfte der Klasse zu additiver / subtraktiver

Farbmischung

W6-1, WI-1 E6, E7

K2, K4, K5

Additive, subtraktive Farbmi-

schung, Farben, weiß, schwarz

Vertiefungs- und Vernetzungsphase

Vernetzung Beschreibung und ansatzweise Erklärung von optischen Täu-

schungen und Bildern mit „komischen“ Schatten

Bildentstehung als gedankliche Leistung

W6-1 E1

K2, K4

Aufbau und Bildentstehung beim Auge – Funktion

der Augenlinse

Lupe als Sehhilfe, Fernrohr

Brechung, Reflexion, Totalreflexion und Lichtleiter

Zusammensetzung des weißen Lichts

Ralf van Nek Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Inhalte Möglicher Unterrichtsgang und


Konzept- Prozess-

bezogene Kompetenzen (s. Anhang)

Begriffe /

Bemerkungen


Beruf Augenoptiker,

Augenarzt

Erstellung eines Fragenkatalogs zur Begleitung der Informa-

tionsrecherche bei Optiker und Augenarzt:

Fragen zu Berufsbild, benutzte (optische) Geräte, Bestandtei-

le und (physikalische) Funktionsweise

Recherche beim Optiker, Arzt

Vorstellung der Ergebnisse / Herausstellen der nicht geklär-

ten Fragen

E2, E6

K3, K4, K5,

K8

B3, B4, B5

Linsen, Lichtstrahlen, Licht-

brechung

Erarbeitungsphase

Brechung, Reflexion,

Totalreflexion

Offene Begegnung mit Linsen und Prismen, Auftrag: Notiere

Strahlengänge und besondere Beobachtungen; Besprechen

Notizen (Farbzerlegung, (un-) mögliche Strahlengänge, …)

Bildung von Expertengruppen zu Brechung / Totalreflexion,

Konkavlinse, Konvexlinse

Vorstellen der Gesetzmäßigkeiten

Anwendung der neuen Erkenntnisse bei den ungeklärten

Fragen

MII-1

SII-1, SI-2

W6-1, WI-1

E1, E2, E4, E5,

E6, E8

K1, K2, K3,

K4, K5

B1, B7, B9


brechung, Dispersion, Brenn-

punkt, (Total-) Reflexion

Vernetzung

Aufbau und Bildent-

stehung beim Auge

Funktion der Augen-

linse

Lupe als Sehhilfe,

Fernrohr

Lichtleiter

Lernaufgaben zu:

a) Aufbau und Bildentstehung beim Auge,

b) Augenlinse,

c) Lupe,

d) Fernrohr,

e) Lichtleiter

SI-1, SI-2

W6-1, WI-1

E1, E5, E6, E7,

E8

K1, K2, K4,

K5

B3, B5, B7


brechung, Dispersion, Brenn-

punkt, (Total-) Reflexion,

Strahlengänge, Bildkonstruk-

tion,

Reflexion und Überprüfung

Möglicher Test

Entwicklungsaufgabe:

Baue eine Sehhilfe, z.B. ein Mikroskop, Spiegelreflexkame-

ra, mit ausgelegten Hilfsmitteln.

Bestimme die Brennweite einer Linse

Markus Aßmann Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Physik 7

Inhaltsfeld: Elektrizität

Kontext: Elektroinstallation und Sicherheit im Haus

Inhalte / Aspekte Möglicher Unterrichtsgang und


Konzept- Prozess-

bezogene Kompetenzen

Begriffe /

Bemerkungen

Erarbeitungsphase I

Beleuchtung

Was ist Strom?

Reibungselektrizität: Katzenfell, Luftballon, etc.

Messung der Stromstärke

Def.: I=Q/t

Glimmlampe

Schüler- und Demonstrationsexperimente

MI-1

WI-3, W6-5

S6-4

B7, B8; B9

E1 - E5,

E9 -E11;

K1 - K4, K8

Ladung, Stromstärke

Gewitter, Kopierer Ladungstrennung, Spannung, Blitzableiter

Referate

E6-1, EII-6

MII-2

SI-1, SII-5

W6-6

B6, B7, E1,

E2, E5 bis E7,

E10, E11, K1,

K3-K5, K7, K8

Bandgenerator, Influenz, (Po-

larisation), Kondensator,

B. Franklin

Erarbeitungsphase II

Beleuchtung, Kabel

Stromkreise

Lichterketten, Halogensets, Flurbeleuchtung:

Reihen-, Parallel- und Wechselschaltung;

dabei: Energieumwandlung

Schülerexperimente

E6-2, E6-3

S6-4, S6-5

W6-5, W6-6

B3

E1, E4, E5,

E10

K1, K3, K5

Leiter/Isolator

Verbraucher, Sicherun-

gen

Wirkungen des el.

Stroms

Wärmewirkung: Toaster, Föhn, Glühlampe

Magnetische Wirkung: selbstgebauter El.-Magnet, Klingel

Chemische Wirkung: Zitronenbatterie, …

Schülerexperimente

E6-1, E6-3

M6-1; S6-4,

SI-1; W6-5,

W6-6, WI-3

E4, E5

K1 bis K5

Steckdosen, Batterien

Spannungsquellen

– auch in Reihen- und Parallelschaltungen

Experimente

S6-5, SII-3 B4; E1, E2,

E4, E5; K1

Einführung von Stromstärke und Ladung,

Eigenschaften von Ladung, elektrische Quelle und elektrischer Ver-

braucher

Unterscheidung und Messung von Spannungen und Stromstärken,

Spannungen und Stromstärken bei Reihen- und Parallelschaltungen

elektrischer Widerstand , Ohm’sches Gesetz

Markus Aßmann Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Inhalte / Aspekte Möglicher Unterrichtsgang und


Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Vernetzung und Vertiefung

Bauteile zur Elektroin-

stallation und Sicherheit

im Haus

Spannung, Widerstand (Körper-, Übergangswiderstand)

Widerstandsarten

Anwendungen wie Relais, Dämmerungs-, Bimetallschalter

Referate

W6-6, WI-3 E5 bis E7,

E10, E11

K1 bis K6, K8

Nutzen und Gefahren Anwendungen wie Fieberthermometer, Alarmanlage, Licht-

schranke im Fahrstuhl, Elektrounfall

Experimente, Referate

E6-1, EII-1

W6-5, WI-3

B3

E5 bis E7

K1 bis K6, K8

Henning Kramer, Reinhold Wiethoff Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Physik 8 Inhaltsfeld: Kraft, Druck, mechanische und innere Energie

Kontext: 100m in 10s

Inhalte

Möglicher Unterrichtsgang und


Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Begegnungsphase

Video vom 200 m –Weltrekord von Usain Bolt

Aufgabe: Beschreiben der Phasen des Laufs

E1, E11,

K1,

Planungsphase

Fragestellungen:

1. Beschreibung von Bewegungen

2. Geschwindigkeitsmessung

3. Ursache von Bewegungen

E2, E10,

K3

Erarbeitungsphase

Zu 1.

Untersuchung von gleichförmigen und gleichmäßig

beschleunigten Bewegungen

Erstellen von s-t- und v-t-Diagrammen

Messreihe mit Modellauto

Videoanalyse von Fallbewegungen

„Nachgehen“ von Diagrammen mit Ultraschallsensor

Zu 2.

Durchschnittsgeschwindigkeit

(Modellauto; Fahrrad)

Momentangeschwindigkeit

(Einstieg über Radarfallenfilm)

Messreihen mit Lichtschranken

Verschiedene Messverfahren zur Messung von Auto-

geschwindigkeiten

EII-5

EII-7

WII-1

WII-2

WII-6

E4, E5, E6, E8,

E9,

K5, K6,

B7

Geschwindigkeit, Kraft als vektorielle Größe,

Zusammenwirken von Kräften, Gewichtskraft und Masse,

Hebel und Flaschenzug, mechanische Arbeit und Energie,

Energieerhaltung

Druck , Auftrieb in Flüssigkeiten


Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Zu 3.

Kräfte als Ursache von Bewegungen

(Einstieg über Film von Auto auf Glatteis)

Vergleich der Erklärungen von Aristoteles und

Newton

Kraftbegriff

Kraftmesser; Hookesches Gesetz

Newtonsche Axiome

Gewichtskraft

Evaluation und Überprüfung

Schriftliche Überprüfung



Kontext: Einfache Maschinen

Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Begegnungsphase

Filme zu „Crazy Machines“

(Japan; Pro7; Sesamstraße)

Projekt: Eigenbau von „Crazy Machines“

E1, E6

Planungsphase

Welche physikalischen Gesetzmäßigkeiten gibt es bei den

„Crazy Machines“? E2, E3, B7, B8

Erarbeitungsphase

Eventuell im Stationenlernen:

Rollen und Flaschenzug

(mit mechanischer Arbeit, Hubarbeit, Leistung)

Hebel (Drehmoment)

Schiefe Ebene (Zusammenwirken von Kräften)

Mechanische Energieformen; Energieumwandlungen

(Bezug zu „Crazy Machines“)

E6-2, E6-4,

EII-1, EII-2,

EII-3, EII-4,

EII-5, EII-7,

SI-1,

WII-3

E4, E5, E6, E8,

E9, E10, E11

K1, K2, K3,

K4, K6, K8


Anwendungen im Alltag;

Goldene Regel der Mechanik B1


Schriftliche Wiederholung




Energieerhaltung




Kontext: Sicherheit im Auto

Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Begegnungsphase

Film über Crashtests / Besuch beim TÜV E1

Planungsphase

Wie funktionieren wichtige sicherheitsrelevante Bauteile

beim Auto? E2, E3

Erarbeitungsphase

Sicherheitsgurt; Airbag (Trägheit; Energie)

Reifen; Bremsen (Reibung)

Bremsen (hydraulischer Druck)

E6-4, EII-7,

WII-1, WII-2,

WII-4

E4, E5, E6,

E10

K1, K8


Schwimmen, schweben , sinken

Verhalten bei „Wasserunfällen“ (Druck; Auftrieb) WII-5 B4





Energieerhaltung


Artur Marczok Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Physik 9 Inhaltsfeld: Radioaktivität und Kernenergie

Kontext: Radioaktivität – Nutzen und Gefahren

Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Aufbau der Atome MII-2,

MII-3,

MII-7

E6, E7, E11,

B8, B9

ionisierende Strahlung

(Arten, Reichweiten,

Zerfallsreihen, Halb-

wertzeit)

Entdeckung , Ionisationskammer, Zählrohr, Bestimmung der

Zählrate, Kernumwandlungen, Einsatz der Nuklidkarte, Bier-

schaum-HWZ

Demoexperiment, Referate, Schülerübungen

MII-4, MII-6,

SII-1,

WII-7

E3, E7, E11,

K1, K3, K6,

K7

B1, B8, B9

Strahlennutzen

Altersbestimmung (Archäologie, Wein etc.)

Med. Diagnostik (Röntgen, radioaktive Marker wie Tc-99m)

Technischer Einsatz (Strahlensterilisation von med. Einweg-

artikeln, Konservierung von Lebensmitteln, Werkstoffprü-

fung)

Referate

MII-4, MII-7,

SI-1, SII-1,

WII-8

E7,

B2, B3, B5,

K1, K4, K5,

K6, K7

Strahlenschäden und

Strahlenschutz

Wirkung auf lebende Zellen, somatische/genetische Schäden,

räumliche und zeitliche Dosisverteilung, Dosisarten und Do-

simeter, natürliche (Nahrung, Baumaterial, Radon etc.) und

künstliche Strahlenbelastung

Abschirmungsmöglichkeiten, Dosisgrenzwerte

Referate, Demoexperimente

MII-4,

SII-1,

WII-7, WII-8

E7,

B2, B3, B5, B8

K1, K3, K4,

K5, K6, K7

Aufbau der Atome, ionisierende Strahlung

(Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertzeit)

Strahlennutzen, Strahlenschäden und Strahlenschutz

Kernspaltung

Nutzen und Risiken der Kernenergie

Artur Marczok Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Physik 9 Inhaltsfeld: Radioaktivität und Kernenergie

Kontext: Energie aus dem Atomkern

Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Kernspaltung, Kernfusi-

on

Energiedichtevergleich Uran vs. Kohle, Bindungsenergie

und Massendefekt, Kettenreaktion (z.B. bei Cornelsen)

Referate (auch als GA)

EII-1, EII-2,

MII-5,

SI-1

E11,

B8,

K1, K7

Funktionsweise eines

Kernkraftwerks

Energieumwandlungen, Siede- resp. Druckwasserreaktor,

Simulation einer Reaktorsteuerung

Referate (auch als GA)

EII-3, EII-4,

MII-5,

SI-1, SII-1,

SII-2, SII-3

E11,

B8,

K1, K3, K7

Nutzen und Risiken der

Kernenergie

Grundversorgung mit elektrischer Energie Energiemix,

Entsorgung von Kernmaterialabfällen, Reaktorsicherheit,

Tschernobylunfall, Kernwaffen

Referate

EII-8, EII-9,

EII-10,

MII-4, MII-7,

SI-1, SII-3,

WII-8

E6,

B1, B3, B4,

B6, B10,

K2, K6, K7

Als Grundlage für die Referate dienen die Broschüren des Informationskreises Kernenergie, www.kernenergie.de

Aufbau der Atome, ionisierende Strahlung

(Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertzeit)

Strahlennutzen, Strahlenschäden und Strahlenschutz

Kernspaltung

Nutzen und Risiken der Kernenergie

http://www.kernenergie.de/r2/mediapool/de/flash/kernspaltung3.html

http://www.kernenergie.de/r2/mediapool/de/flash/kettenreaktion3.html

http://www.cornelsen.de/physikextra/htdocs/kettenreaktion.html

http://www.kernenergie.de/r2/mediapool/de/flash/tec_4_3a.html

http://www.kernenergie.de/r2/mediapool/de/flash/tec_4_4a.html

http://www.kernenergie.de/r2/de/KE_multimedial/Reaktorsimulation/nuclear_reactor.php

http://www.kernenergie.de/

Udo Wlotzka Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Physik 9

Inhaltsfeld: Energie, Leistung, Wirkungsgrad

Kontext: Effiziente Energienutzung: eine wichtige Zukunftsaufgabe der Physik

- Strom für zu Hause - Das Blockheizkraftwerk

- Energiesparhaus – Klimaschutz zuhause

- Verkehrssysteme und Energieeinsatz

Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Begegnungsphase

Morgens beim Föhnen Erste Begegnung mit dem Kontext

z. B.: Otto Waalkes, „Susi Sorglos“

Woher bekommt der Föhn seine Energie?

Erstellung einer Energieumwandlungskette

Plakat Advance Organizer oder MindMap

E2

Möglich:

Zusammenarbeit mit DEW

Planungsphase

Ergänzen des AO oder der MindMap:

Wo sind die physikalisch relevanten Punkte der E.-Kette?

Kraftwerk

o Arten: Wärme, regenerativ

o Stromerzeugung

Energieverteilung

o Transformator

o Hochspannungsleitung

Nutzung: Haushaltsnetz Föhn

o Transformator

o Elektromotor, Heizdraht

o Kosten

E2

K6

Kohle-, Gas-, Kern-, Wind-,

Wasser- usw- Kraftwerk

Dampferzeuger, Turbine, Ge-

nerator (s.u.*)

Induktion, (Hoch-) Spannung,

(Hoch-) Strom, Primär- und

Sekundärseite, Energie, Leis-

tung

Elektromotor (s.o.*), Parallel-

und Serienschaltung, Wir-

kungsgrad

Energie und Leistung in Mechanik, Elektrik und Wärmelehre Aufbau und Funktionsweise eines Kraftwerkes regenerative Energieanlagen Energieumwandlungsprozesse, Elektromotor und Generator , Wirkungsgrad Erhaltung und Umwandlung von Energie


Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Erarbeitungsphase

Aufbau und Funktions-

weise eines Kraftwerks

Funktionsweise des Ge-

nerators

Funktionsweise des

Transformators

Warum Hochspannungs-

leitungen?

Funktionsweise des

Elektromotors

Warum sind Haushalts-

geräte parallel geschal-

tet?

Wärmekraftwerk

Wasser-, Wind-, Sonnenkraftwerk

Energieberechnung (Wirkungsgrad) beim Wasserkraftwerk

Evtl,. Besuch eines Kraftwerks

El.-magn. Induktion: Bewegung eines Leiters im Magnet-

feld, Grundversuche zur Induktion (evtl. Stationenlernen)

Experimente mit Dynamot: Energie- und Leistungsmessung

El.-magn. Induktion: Veränderung des Magnetfeldes

Experimente mit Hochspannung und Hochstrom

Sicherheitsaspekte

Verluste beim Stromtransport über lange Strecken

Modellexperiment

Gleichheit von E-Motor- und Generatorprinzip: Experimente

mit Dynamot, evtl. Selbstbau eines El.-Motors

Gesetze der Reihen- und Parallelschaltung,

EII1…-8

EII-10

M6-1

SI-1

SII-1…-8

W6-6

WI-3

WII-4

WII-9…-10

E1, E2, E4, E8,

E11

K8

B4

Je nach metho-

discher Ausge-

staltung:

E5, E6, E7, E9

K1…-6

Wärmeenergie, Energieum-

wandlung, Dampfdruck, La-

geenergie, kinetische Energie

Magnetfeld (-linien), Linke-

Hand- Regel, Lorentzkraft,

elektrische und mechanische

Energie und Leistung

Primär- und Sekundärspule,

(geschlossener) Eisenkern,

Spannung, Stromstärke, Leis-

tung, Wirkungsgrad

Ohmsches Gesetz, Verlustleis-

tung

Kommutator, Rotor, Stator

Ersatzwiderstand, Spannungs-

abfall


Anwendungen z.B.:

o die elektrische Zahnbürste (Aufladen per Induktion) u.a.

o Verbreitung und Nutzung regenerativer Energieträger

o Wie wird die Wechselspannung eines Windgenerators

netztauglich?

…

s.o.

B4

B6

B10


Physik 9 Inhaltsfeld: Energie, Leistung, Wirkungsgrad

Kontext: Effiziente Energienutzung: eine wichtige Zukunftsaufgabe der Physik - Strom für zu Hause

- Das Blockheizkraftwerk

- Energiesparhaus – Klimaschutz zuhause - Verkehrssysteme und Energieeinsatz

Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Begegnungsphase

Vorschlag: Film

z. B.: http://it.truveo.com/Vom-Altbau-zum-

Energiesparhaus/id/3755261791

oder Quarks & Co. v. 27.11.07 „Wie retten wir das Klima

wirklich?“

oder Quarks & Co. v. 24.10.08 „Energiesparen um jeden

Preis?“

Alternativ: Zeitungsberichte, Materialien des BMU, Ther-

mografie eines Hauses, …

E2

Planungsphase

Vorschlag:

1. Erstellen eines Plakates „Energiefluss im und durch das

Wohnhaus“

2. Festlegen von Arbeitsbereichen:

- Wärmedämmung (Dach, Wände, Fenster)

- Effiziente Heizung

a. Gas/Öl/Elektro ??

b. Solarthermie

c. Wärmepumpe

SII-1

SII-2

K3

B7

B10

Energie und Leistung in Mechanik, Elektrik und Wärmelehre Aufbau und Funktionsweise eines Kraftwerkes regenerative Energieanlagen Energieumwandlungsprozesse, Elektromotor und Generator , Wirkungsgrad Erhaltung und Umwandlung von Energie

http://it.truveo.com/Vom-Altbau-zum-Energiesparhaus/id/3755261791

http://it.truveo.com/Vom-Altbau-zum-Energiesparhaus/id/3755261791


Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

d. regenerative Energiequellen

- Stromnutzung

a. Stromsparen, z. B. Glühlampe vs. Energie-

sparlampe, Energieeffizienzklassen

b. Fotovoltaik

- Intelligente Sensorik / Regelung

a. Abluft-Wärmerückgewinnung

b. Nachheizen des Sonnenkollektor-

Wasserspeichers

c. Wechselrichter

Erarbeitungsphase

Bereich

Wärmeerzeugung (fos-

sil)

Bereich

Wärmedämmung

Bereich

Elektrizität (sparen)

Bereich

Nutzung der Sonne

Bereich

Nutzung weiterer Ener-

gieträger

- Erwärmung von (Dusch-) Wasser

- Vergleich Energieträger Gas / Öl / Strom

- Mischungstemperatur (im WW-Speicher)

- Vergleich Baden – Duschen

- Mechanismen des Wärmetransportes

- Experimente zum Dämmverhalten verschiedener Stoffe

- Wärmedurchgangskoeffizient

- Messung der el. Energie und Leistung

- Vergleich Energiesparlampe Glühlampe: Temperatur,

Helligkeit (Fettfleckfotometer), Energieverbrauch

- Energieeffizienzklassen bei Kühlschränken

- Ladegeräte und Stand-by-Schaltungen

- Fotovoltaik

- Solarthermie

- Geothermie und Wärmepumpe

- Funktionsweise der Wärmepumpe

(- optional: BHKW / Kraft-Wärme-Kopplung)

E6-1 .. -4

EII-1 .. -10

M6-1

MII-1

SI-1

SII-1 .. -4

SII-7 .. -8

WI-2

WI-3

WII-4

E4

E5

E9

E10

B4

B6

K1

K2

K8

Wärmeenergie, Wirkungs-

grad, Wärmekapazität, Mi-

schungstemperatur

Wärmestrahlung, -leitung,

Konvektion

Spannung, Stromstärke, Wi-

derstand, El. Energie, el. Leis-

tung, Wirkungsgrad, Beleuch-

tungsstärke

Solarkonstante, Wirkungs-

grad, Absorption, Reflexion,

Gleich- und Wechselspan-

nung, el. Energie, Wärme-

energie

Expansion, Kompression, Ag-

gregatzustände, Wärmekapa-

zität, Wirkungsgrad, Druck Quellen z. B.:


Inhalte



Konzept- Prozess-


Begriffe /

Bemerkungen

Vorschlag zum methodischen Vorgehen:

1. Einteilung in 5 Expertengruppen (z. B. „Lernfirma“)

2. (Internet-) Recherche und/oder Material v. Lehrer/in

3. Praxisphase: Experimentieren + Erstellung einer Präsen-

tation

Präsentations-, Austausch- und Übungsphase, dabei Bezug

auf das Ausgangsplakat

E6

E7

E11

K1 … K8

(B3?)

http://www.energiesparhaus.at

http://www.stromsparen.li

http://www.wdr.de/tv/quarks/

http://www.bmu.de

u.v.a.m.


z. B. möglich - Klimaschutz, Treibhauseffekt

- Projekt „Klimaschutzschule“:

www.energiesparclub.de

www.klimaschutzschule.de

- Wärmedämmung im Tierreich

- Vertrag Eltern Kind: „Die Hälfte der NACHWEIS-

LICH (= hier muss gerechnet werden!) eingesparten

Energiekosten wird als Taschengeld zusätzlich ausge-

zahlt“

EII-8 .. -10

E6, E7, E9,

E10, E11

B6, B7, B8,

B10


Bewertung der Gruppenpräsentationen und Einzelleis-

tungen

Schr. Überprüfung

Aufgaben, z.B.:

- Brief an Umweltminister, die Tagbeleuchtung bei

Kfz nicht einzuführen mit phys. Begründung

- Rollenspiel: Familienrat: Wirtschaftlichkeit einer PV-

Anlage / .. beim Austausch aller Glühlampen gegen

ESpLampen

- …

http://www.stromsparen.li/

http://www.wdr.de/tv/quarks/

http://www.bmu.de/

Fachschaft Physik am HLG, Juni 2009

Legende: Prozessbezogene Kompetenzen / Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Prozessbezogene Kompetenzen / Kompetenzbereich Kommunikation

Prozessbezogene Kompetenzen / Kompetenzbereich Bewerten

beobachten und beschreiben Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung.

erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe physikalischer und anderer Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind.

analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen und systematisieren diese Vergleiche.

führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch, protokollieren diese, verallgemeinern und abstrahieren Ergebnisse ihrer Tätigkeit und idealisieren gefundene Messdaten.

dokumentieren die Ergebnisse ihrer Tätigkeit in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen auch computergestützt.

recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus.

wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen, prüfen sie auf Relevanz und Plausibilität, ordnen sie ein und verarbeiten diese adressaten- und situationsge-recht.

stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus.

interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, wenden einfache Formen der Mathematisierung auf sie an, erklären diese, ziehen geeignete Schlussfolgerungen und stellen einfache Theorien auf.

stellen Zusammenhänge zwischen physikalischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her, grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab und transferieren dabei ihr erworbenes Wissen.

beschreiben, veranschaulichen oder erklären physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe von geeigneten Modellen, Analogien und Dar-stellungen.

tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus.

kommunizieren ihre Standpunkte physikalisch korrekt und vertreten sie begründet sowie adressatengerecht.

planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team.

beschreiben, veranschaulichen und erklären physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und Medien , ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen

dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen auch unter Nutzung elektronischer Me-dien.

veranschaulichen Daten angemessen mit sprachlichen, mathematischen oder (und) bildlichen Gestaltungsmitteln wie Graphiken und Tabellen auch mit Hilfe elektronischer Werkzeuge.

beschreiben und erklären in strukturierter sprachlicher Darstellung den Bedeutungsgehalt von fachsprachlichen bzw. alltagssprachlichen Texten und von anderen Medien.

beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise.

beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen empirische Ergebnisse und Modelle kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten.

unterscheiden auf der Grundlage normativer und ethischer Maßstäbe zwischen beschreibenden Aussagen und Bewertungen.

stellen Anwendungsbereiche und Berufsfelder dar, in denen physikalische Kenntnisse bedeutsam sind.

nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Chancen und Risiken bei ausgewählten Beispielen moderner Technologien und zum Bewerten und Anwenden von Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten im Alltag.

beurteilen an Beispielen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit und zur sozialen Verantwortung.

benennen und beurteilen Aspekte der Auswirkungen der Anwendung physikalischer Erkenntnisse und Methoden in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen an ausgewählten Beispielen.

binden physikalische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an.

nutzen physikalische Modelle und Modellvorstellungen zur Beurteilung und Bewertung naturwissenschaftlicher Fragestellungen und Zusammenhänge.

beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells.

beschreiben und beurteilen an ausgewählten Beispielen die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt.


Konzeptbezogene Kompetenzen / Basiskonzept Energie

Konzeptbezogene Kompetenzen / Basiskonzept Struktur der Materie

an Vorgängen aus ihrem Erfahrungsbereich Speicherung, Transport und Umwandlung von Energie aufzeigen.

in Transportketten Energie halbquantitativ bilanzieren und dabei die Idee der Energieerhaltung zugrunde legen.

an Beispielen zeigen, dass Energie, die als Wärme in die Umgebung abgegeben wird, in der Regel nicht weiter genutzt werden kann.

an Beispielen energetische Veränderungen an Körpern und die mit ihnen verbundenen Energieübertragungsmechanismen einander zuordnen.

in relevanten Anwendungszusammenhängen komplexere Vorgänge energetisch beschreiben und dabei Speicherungs-, Transport-, Umwandlungsprozesse erkennen und darstellen.

die Energieerhaltung als ein Grundprinzip des Energiekonzepts erläutern und sie zur quantitativen energetischen Beschreibung von Prozessen nutzen.

die Verknüpfung von Energieerhaltung und Energieentwertung in Prozessen aus Natur und Technik (z. B. in Fahrzeugen, Wärmekraftmaschinen, Kraftwerken usw.) erkennen und beschreiben.

an Beispielen Energiefluss und Energieentwertung quantitativ darstellen.

den quantitativen Zusammenhang von umgesetzter Energiemenge (bei Energieumsetzung durch Kraftwirkung: Arbeit), Leistung und Zeitdauer des Prozesses kennen und in Beispielen aus Natur und Technik nutzen.

Temperaturdifferenzen, Höhenunterschiede, Druckdifferenzen und Spannungen als Voraussetzungen für und als Folge von Energieübertragung an Beispielen aufzeigen.

Lage-, kinetische und durch den elektrischen Strom transportierte sowie thermisch übertragene Energie (Wärmemenge) unterscheiden, formal beschreiben und für Berech-nungen nutzen.

beschreiben, dass die Energie, die wir nutzen, aus erschöpfbaren oder regenerativen Quellen gewonnen werden kann.

die Notwendigkeit zum „Energiesparen“ begründen sowie Möglichkeiten dazu in ihrem persönlichen Umfeld erläutern.

verschiedene Möglichkeiten der Energiegewinnung, -aufbereitung und -nutzung unter physikalisch-technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten vergleichen und

bewerten sowie deren gesellschaftliche Relevanz und Akzeptanz diskutieren.

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

Aggregatzustände, Aggregatzustandsübergänge auf der Ebene einer einfachen Teilchenvorstellung beschreiben.

die elektrischen Eigenschaften von Stoffen (Ladung und Leitfähigkeit) mit Hilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells erklären.

verschiedene Stoffe bzgl. ihrer thermischen, mechanischen oder elektrischen Stoffeigenschaften vergleichen.

Eigenschaften von Materie mit einem angemessenen Atommodell beschreiben.

die Entstehung von ionisierender Teilchenstrahlung beschreiben.

Eigenschaften und Wirkungen verschiedener Arten radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung nennen.

Prinzipien von Kernspaltung und Kernfusion auf atomarer Ebene beschreiben.

Zerfallsreihen mithilfe der Nuklidkarte identifizieren.

Nutzen und Risiken radioaktiver Strahlung und Röntgenstrahlung bewerten.


Konzeptbezogene Kompetenzen / Basiskonzept System

Konzeptbezogene Kompetenzen / Basiskonzept Wechselwirkung

S6-1 den Sonnenstand als für die Temperaturen auf der Erdoberfläche als eine Bestimmungsgröße erkennen. S6-2 Grundgrößen der Akustik nennen. S6-3 Auswirkungen von Schall auf Menschen im Alltag erläutern. S6-4 an Beispielen erklären, dass das Funktionieren von Elektrogeräten einen geschlossenen Stromkreis voraussetzt. S6-5 einfache elektrische Schaltungen planen und aufbauen. SI-1 technische Geräte hinsichtlich ihres Nutzens für Mensch und Gesellschaft und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt beurteilen. SI-2 die Funktion von Linsen für die Bilderzeugung und den Aufbau einfacher optischer Systeme beschreiben. SII-1 den Aufbau von Systemen beschreiben und die Funktionsweise ihrer Komponenten erklären (z. B. Kraftwerke, medizinische Geräte, Energieversorgung). SII-2 Energieflüsse in den oben genannten offenen Systemen beschreiben. SII-3 technische Geräte und Anlagen unter Berücksichtigung von Nutzen, Gefahren und Belastung der Umwelt vergleichen und bewerten und Alternativen erläutern. SII-4 die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine erklären. SII-5 die Spannung als Indikator für durch Ladungstrennung gespeicherte Energie beschreiben. SII-6 den quantitativen Zusammenhang von Spannung, Ladung und gespeicherter bzw. umgesetzter Energie zur Beschreibung energetischer Vorgänge in Stromkreisen nutzen. SII-7 die Beziehung von Spannung, Stromstärke und Widerstand in elektrischen Schaltungen beschreiben und anwenden. SII-8 umgesetzte Energie und Leistung in elektrischen Stromkreisen aus Spannung und Stromstärke bestimmen.

W6-1 Bildentstehung und Schattenbildung sowie Reflexion mit der geradlinigen Ausbreitung des Lichts erklären. W6-2 Schwingungen als Ursache von Schall und Hören als Aufnahme von Schwingungen durch das Ohr identifizieren. W6-3 geeignete Schutzmaßnahmen gegen die Gefährdungen durch Schall und Strahlung nennen. W6-4 beim Magnetismus erläutern, dass Körper ohne direkten Kontakt eine anziehende oder abstoßende Wirkung aufeinander ausüben können W6-5 an Beispielen aus ihrem Alltag verschiedene Wirkungen des elektrischen Stromes aufzeigen und unterscheiden. W6-6 geeignete Maßnahmen für den sicheren Umgang mit elektrischem Strom beschreiben. WI-1 Absorption und Brechung von Licht beschreiben. WI-2 Infrarot-, Licht- und Ultraviolettstrahlung unterscheiden und mit Beispielen ihre Wirkung beschreiben. WI-3 die Stärke des elektrischen Stroms zu seinen Wirkungen in Beziehung setzen und die Funktionsweise einfacher elektrischer Geräte darauf zurückführen. WII-1 Bewegungsänderungen oder Verformungen von Körpern auf das Wirken von Kräften zurückführen. WII-2 Kraft und Geschwindigkeit als vektorielle Größen beschreiben. WII-3 die Wirkungsweisen und die Gesetzmäßigkeiten von Kraftwandlern an Beispielen beschreiben. WII-4 Druck als physikalische Größe quantitativ beschreiben und in Beispielen anwenden. WII-5 Schweredruck und Auftrieb formal beschreiben und in Beispielen anwenden. WII-6 die Beziehung und den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft beschreiben. WII-7 experimentelle Nachweismöglichkeiten für radioaktive Strahlung beschreiben.

WII-8 die Wechselwirkung zwischen Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung, und Materie sowie die daraus resultierenden Veränderungen der Materie beschreiben und damit mögliche medizinische Anwendungen und Schutzmaßnahmen erklären.

WII-9 den Aufbau eines Elektromotors beschreiben und seine Funktion mit Hilfe der magnetischen Wirkung des elektrischen Stromes erklären.WII-10 den Aufbau von Generator und Transformator beschreiben und ihre Funktionsweisen mit der elektromagnetischen Induktion erklären.

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Kontexte: - Die Welt der Farben Brechung, Reflexion ... · K1, K3, K4, K5, K6, K7 Aufbau der Atome, ionisierende Strahlung (Arten, Reichweiten, Zerfallsreihen, Halbwertzeit) Kernspaltung