Zeit

Bem

Inhalt

2

2

VB

VB

VB

VB

Die Kraft

Erarbeitung der Arten von Kräften: Gewichtskraft; Reibungskraft; Kraft auf

Ladungen im elektrischen Feld; Kraft auf bewegte Ladungen im magnetischen Feld;
Windkraft; Wasserkraft; à Kraft als Wechselwirkungsgröße

physikalische Bedeutung: Symbol, Einheit, Messgerät

Gegenüberstellung von Kraft F in N und Masse m in kg

Kraftwirkungen (Bewegungsänderung, Verformung, Erwärmung)

Messen von Kräften und Massen

Das Volumen V; Symbol, Einheit, Messübungen bei Flüssigkeiten, Berechnungsübungen bei Festkörpern; Überlaufmethode

Die Dichte r in g/cm³; Dichtebestimmung mit dem Aräometer, Dichteberechnungen

1

VB SE

Längenänderung einer Feder (SE) bei unterschiedlichen
Kräften (Hook´sches Gesetz)

Längenänderung eines Gummibandes bei unterschiedlichen Kräften (SE)

1

VB SE

Bau eines Federkraftmessers (SE)

Übungen im Messen von Kräften und Massen

2

1

VB

VB

Die Gewichtskraft , Zusammenhang von

Gewichtskraft und Masse (schwere Masse/ träge Masse); Gewichtslosigkeit

Darstellung von Kräften als Pfeil; Kräfte längs einer Wirkungslinie

Zeichnerisch: Addition und Zerlegung von Kräften, Kräftegleichgewicht

Kräfteparallelogramm ,

2

VB

Reibungskräfte: Haft-, Gleit-, Rollreibung; Abhängigkeit der Haft- bzw.
Gleitreibung von verschiedenen Größen (SE) ( Reibungszahl; Normalkraft);
Berechnung von Reibungskräften; warum haben Formel 1- Wagen so große Reifen?

3

Einfache kraftumformende Einrichtungen

Seile, Rollen, Flaschenzug (Großer Demo-Flaschenzug) , geneigte Ebene, Hebel;
Wellrad; Kraft- und Wegbetrachtungen (Formeln und Berechnungen);

Goldene Regel der Mechanik;

Propädeutische Betrachtungen zum Drehmoment M; (Drehmoment als Ursache
von Rotation)

Gleichgewichtslage; Standfestigkeit; Anwendungen

1

Die mechanische Arbeit: physikalische Bedeutung, Symbol, Einheit

Arten der mechanischen Arbeit (Hubarbeit, Beschleunigungsarbeit, Reibungsarbeit);
Berechnung der mechanischen Arbeit: W =F^. s mit Gültigkeitsbedingung

1

Mechanische Leistung : physikalische Bedeutung, Symbol, Einheit

Berechnung der mechanischen Leistung

3

Ges.

19

VB

VB

VB

Energie -physikalische Bedeutung, Symbol, Einheit; propädeutische Einführung

Energieformen; Arten der mechanischen Energie; Beschreibung von physikalischen Phänomenen mit Hilfe von "Arbeit" und " Energie"

Energieumwandlungen: Radfahren; Verkehrsmittel; biologische Prozesse

2

VB

physikalische Bedeutung; Symbol; Einheit; Messgerät; Übung zur Temperaturmessung

2

VB

VB

VB

Thermische Energie: physikalische Bedeutung, Symbol, Einheit

Wärme: physikalische Bedeutung, Symbol, Einheit,

Wärmequellen

Aufbau der Stoffe aus Teilchen: Teilchenmodell,

2

VB

VB

Brown´sche Bewegung, Kohäsionskräfte, Adhäsionskräfte

Längenänderung fester Körper (DE); ; lin. Ausdehnungskoeffizient

Volumenausdehnung von Flüssigkeiten und Gasen (SE); Anomalie des Wassers

2

1

VB

VB SE

Spezifische Wärmekapazität, Grundgleichung der Wärmelehre;

Mischungstemperaturbestimmung;

2

VB

Aggregatzustände

Schmelz- und Erstarrungswärme; Verdampfungs- und Kondensationswärme; Abhängigkeit der Schmelz- und Siedetemperatur vom Druck ;

1

1

1

DE

SE

Arten der Wärmeübertragung

Wärmeleitung (DE) und Modellvorstellung

Wärmeübertragung durch eine Gefäßwand bis zum Temperaturausgleich (SE)

Wärmeströmung und - strahlung im Alltag

Geräte der Wärmetechnik: Bimetallschalter und –thermometer; Zentralheizung;

1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik in den Formulierungen des Perpetuum Mobiles und der Richtung der Wärmeübertragung

1

4

Ges.

19

Sonnenkollektoren

Energieeinsparungen im Haushalt: Wärmedämmung; Dämmmaterialien

Nachhaltige gesellschaftliche Entwicklung durch Nutzung von

Wärmekraftmaschinen (Dampfmaschinen; Ottomotor; Dieselmotor; Wankelmotor)

Kühlschrank; Wärmepumpe

Verringerung des Energieumsatzes in wärmetechnischen Anlagen, im persönlichen Lebensbereich und im gesellschaftlichen Maßstab; Wechselwirkung mit der Umwelt

Ges. 38

Die Beiträge zur Kompetenzentwicklung sind dem Rahmenlehrplan S. 41 zu entnehmen.

Zeit

Bem

Inhalt

3

Wiederholung und Festigung der Inhalte aus Klasse 7

2

VB PA

Woher beziehen wir die Elektroenergie? (PA)

chemische Spannungsquellen; Kraftwerke

Alternative Energieerzeugung (z.B. Solar-; Bioenergie)

1

VB

Wie kann man elektrische Energie vielfältig nutzen?

Licht und Wärmewirkung

Magnetische Wirkung

Einsatz elektrischer Geräte und Maschinen im Haushalt und in der Industrie bzgl. der Wirkungen des elektrischen Stromes

3

2

VB

Was ist elektrischer Strom ?

Ladungstrennung und Ladungsausgleich; Eigenschaften elektrische Ladungen; Nachweisgeräte; Farradyeffekt zum Blitzschutz - Verhalten bei Gewitter und bei Hochspannungsleitungen

elektrisches Feld ; Modell Feldlinie

1

1

1

1

1

VB

VB

ein einfaches Atommodell ;

Leiter / Isolatoren; Unterschied techn. Stromrichtung- Elektronenbewegung

Leitungsvorgang in Gasen à Entstehung des Blitzes

Leitungsvorgang in Flüssigkeiten

Historische Einordnung der Entdeckungen zur Elektrizität (Galvani, Volta, Ohm, Siemens)

1

1

VB

VB

VB SE

Welche Größen sind in der Elektrik von Bedeutung ?

Stromstärke und Spannung: physikalische Bedeutungen, Symbole, Einheit, Messgerät

2

2

1

1

1

2

VB SE

VB

DE

SE

SE

Ohm´sches Gesetz (SE) , quantitativ mit Gültigkeitsbedingung

Elektrischer Widerstand : physikalische Bedeutung, Symbol und Einheit

technische Widerstände (und ihre Miniaturisierung in der Computertechnik)

Anwenden der Gesetze und Definitionen U~I ; R=U / I

Widerstandsänderung bei Erwärmung (DE)

U-I- Diagramm der Glühlampe

Historische Entw. der Glühlampe und techn. Anwendung (dabei kann auf die Entwicklung: Glühwendel aus natürl. Material, Glühwendel aus Wolfram, Halogenlampe eingegangen werden)

Widerstandsgesetz (SE , bei Zeitmangel auch DE)

Übung und Anwendung des Widerstandsgesetzes - Einheitenbetrachtung

1

1

1

VB

Elektrische Leistung und Energie: physikalische Bedeutungen, Symbole und Einheiten

Anwenden der Gesetze P = U ^. I ; W = P^. t

Vergleich der elektr. Leistung verschiedener Haushaltsgeräte (Glühlampe ,Radio, Wasserkocher, Kühlschrank, Waschmaschine)

Energieerhaltungssatz

Kann Energie "verbraucht" werden ? ; Energieumwandlungen bei elektrischen Geräten

Wirkungsgrad eines elektrischen Gerätes

2

2

2

VB

VB

VB DE

Erarbeitung und Anwendung der Gesetze I = I₁ = I₂; U = U₁ + U₂

Herleitung der Gleichungen für den Gesamtwiderstand: R_Ges = R₁ + R₂

Erarbeitung und Anwendung der Gesetze I = I₁ + I₂ ; U = U₁ = U₂

Herleitung der Gleichungen

Ges

36

Die Beiträge zur Kompetenzentwicklung sind dem Rahmenlehrplan S. 43 zu entnehmen.

Mechanik

In diesem Stoffgebiet beginnt die Aneignung von Wissen aus der Kinematik und aus der Dynamik

Kinematik:

Im Mittelpunkt der Aneignung der Grundlagen der Kinematik stehen die Geschwindigkeit und der Weg bei der gleichförmigen Bewegung und die Geschwindigkeit, der Weg und die Beschleunigung bei der gleichmäßig beschleunigten Bewegung.

2

VB

VB

Wodurch lassen sich Bewegungen beschreiben?

Weg, Zeit und Geschwindigkeit : Symbol, Einheit, Messgerät

Bewegung als Änderung des Ortes mit der Zeit; Bewegung ist relativ - Bezugskörper bzw. Bezugssystem. Können den Begriff " Geschwindigkeit " mit eigenen Worten wiedergeben.

Unterscheiden zwischen Bewegungsarten und Bewegungsformen; Verdeutlichung der Vereinfachung der Behandlung von Bewegungen in der Natur durch Reduktion auf zwei in der Schule berechenbare Bewegungsformen längs einer Geraden, bzw. Kreisbewegung

Gewinnen weitere Einsichten zur Modellbildung, indem sie die Notwendigkeit der Verwendung des Massepunktes zur Beschreibung der Bewegungen erkennen.

1

1

VB

VB SE

VB

Welche Gesetzmäßigkeiten lassen sich zur Beschreibung von Bewegungen nutzen ?

Bewegungsformen:

Weg-Zeit-Gesetz (SE) s = v ^. t; v = konst.

Geschwindigkeits - Zeit Gesetz : v = konst.

Messwerte aufnehmen, Diagramme erstellen, Werte für Wege und ablesen und damit die Bewegung von Körpern quantitativ erfassen.

1

1

1

VB

VB

VB DE

DE

Beschleunigungsbegriff erfassen, können den Begriff "Beschleunigung" mit eigenen Worten wiedergeben, Symbol, Einheit

Gleichmäßig geradlinig beschleunigte Bewegung (ohne Anfangsweg und Anfangsgeschwindigkeit)

Weg-Zeit-Gesetz (DE): ; Gültigkeitsbedingung; Diagramm

Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz (DE): v = a ^. t ; Gültigkeitsbedingung; Diagramm

Beschleunigungs - Zeit - Gesetz: a = konst.

Messwertreihen Aufnehmen, Diagramme erstellen und Werte für die physikalischen Größen ablesen

Anwendung der Gesetze beider Bewegungsformen - Vielfältige Aufgaben zur Bestimmung der Geschwindigkeit, Beschleunigung und des Bremsweges

zusammengesetzte Bewegungen

Beschreiben und Erfassen von gleichmäßig negativ beschleunigten (verzögerten) Bewegungen mit Diagrammen, Tabellen und Sachtexten

2

1

2

VB

VB

VB DE

Anwendung des Weg - Zeit und des Geschwindigkeits - Zeit - Gesetzes der gleichmäßig beschleunigten Bewegung auf den freien Fall

Qualitative Beschreibung von Wurfarten

Überlagerung von Bewegungen beim

senkrechten, waagerechten und - schrägen Wurf

3

Kreisbewegung: gleichförmige Kreisbewegung. Die Kreisbewegung sollte nur vom Standpunkt eines außerhalb des Systems ruhenden Beobachters behandelt werden.

Gleichungen:

Dynamik:

Die Aneignung von Grundlagen aus der Dynamik umfasst Wissen über die für die Dynamik grundlegenden physikalischen Größen Kraft und Masse und ein erstes Verständnis für wesentliche Inhalte der Newtonschen Gesetze.

Welchen Einfluss nehmen Kräfte auf die Bewegung von Körpern?

4

Wdh.

Erstbe-handlg. in Kl.7

physikalische Größe Kraft: Symbol, Einheit, Messgerät

Kraft als Wechselwirkungsgröße

physikalische Größe Masse: Symbol, Einheit, Messgerät

Unterschied zwischen schwerer und träger Masse, Trägheit

Die Kraft als gerichtete Größe

Kräfte an der geneigten Ebene SE

Zerlegung von Kräften, Kräfteparallelogramm (Betrag, Richtung, Angriffspunkt der Kraft)

Reibungskraft als bewegungshemmende Kraft (Haft-, Gleit und Rollreibung), Reibungszahlen, Berechnung von Reibungskräften, Luftwiderstandskraft

Wiederholung der goldenen Regel der Mechanik, Anwendung der goldenene Regel, Wiederholung des Arbeitsbegriffes

1

1

1

2

VB

DE

DE

DE

VB

Behandlung der Newton´schen Axiome:

Trägheitgesetz (DE)

Zusammenhang zwischen Kraft und Beschleunigung ;

Grundgesetz der Dynamik F = m . a ; (DE)

Wechselwirkungsgesetz (DE);

Methoden zur Verringerung der

Reibung und des Luftwiderstandes, Beispiele für Luftwiderstandsbeiwerte

Praktische Bedeutung der Reibung z.B. für die Fortbewegung

4

Newton´sches Gravitationsgesetz:

Anwendung des Gravitations- und des Grundgesetzes

Erklärung der Bewegung der Planeten um die Sonne

Bestimmen der Massen von Himmelskörpern und der Geschwindigkeit von Satelliten

1

1

1

2

2

VB

VB

VB

VB

VB

Mechanische Energieformen

Wie groß ist die Energie ruhender und bewegter Körper?

Fassliche Definition des Energiebegriffes; Symbol, Einheit

können den Energieerhaltungssatz auf einfache Bewegungsprobleme auch unter Nutzung der physikalischen Größengleichungen anwenden;

Beschleunigungsarbeit; Federspannarbeit, Energie der gespannten Feder

Ges

35

Die Beiträge zur Kompetenzentwicklung sind dem Rahmenlehrplan S. 45 zu entnehmen.

Ergänzung bei einer zweiten Wochenstunde

1. Vertiefung der Mechanik

2. Vertiefung der E - lehre aus Klasse 8

Leitungsvorgänge in Flüssigkeiten:

Prozeß der Ladungsträgererzeugung; Begriffe:" Dissoziation"," Ion"

Hinweis auf Galvanik, elektrochemische Energiequellen (Entsorgungsprobleme)

Leitungsvorgänge in Gasen:

Ionisierungsvorgänge; Stoßionisation

Gewitter; Elektroschweißen, Lichtbogenlampe

Unterschied zwischen Leuchtstoffröhren und Neonröhren, Verweis auf die Umweltschädlichkeit der unbedachten Entsorgung von Leuchtstoffröhren

Leitungsvorgänge im Vakuum:

Beschreibung des Begriffes "Vakuum"

Glüh- und Fotoemission; das Prinzip der Elektronenkanone

die Elektronenstrahlröhre; Eigenschaften von Elektronenstrahlen

die Braunsche Röhre, die Fernsehbildröhre (Hinweis auf das Prinzip des

Farbfernsehens)

experimentelle Bestimmung der Kennlinie einer Röhrendiode

das Prinzip der Röhrentriode

Leitungsvorgänge in Halbleitern:

Motivation an der Gegenüberstellung des Widerstandes von Metallen und Graphit bei Erwärmung

Eigenleitung; "Defektelektronen";

experimentelle Bestimmung einer Thermistorkennlinie; Verweis auf die Meßgrößenwandlung bei der Anwendung des Thermistors als Thermometer

Störstellenleitung; Dotierung; n-Leitung; p-Leitung

Hinweise auf die Schwierigkeiten der Siliziumkristallzüchtung und Dotierung

der p-n- Übergang (ohne Grenzschichtbetrachtung)

experimentelle Bestimmung der Kennlinie einer Halbleiterdiode

die Halbleiterdiode als "Elektronenventil" und Gleichrichter

Leuchtdioden und deren Anwendung; Solarzellen

der Transistor als Schalter und Verstärker

einfache Anwendungsschaltungen

Herausarbeitung gemeinsamer Merkmale der Leitungsvorgänge

Zusammenfassung der Leitungsvorgänge im allgemeinen Modell

Zusammenstellung von Kennlinien

Blackboxversuche

3. Mechanik der Flüssigkeiten und Gase:

Kolbendruck in Flüssigkeiten: Entstehung und Ausbreitung

Inkompressibilität von Flüssigkeiten - hydraulische Anlagen

Schweredruck in Flüssigkeiten (qualitative Aussagen ):

Entstehung des Schweredrucks; Schweredruck in verschiedenen Tiefen,

Unabhängigkeit des Schweredrucks von der Gefäßform

Allseitigkeit des Schweredruckes

Auftriebskraft: Entstehung und Bestimmung der Auftriebskraft

Archimedisches Gesetz, Nachweis mit dem Archimedischen Körper Schwimmen, Schweben, Sinken

Der Luftdruck: "Wir leben am Boden eines Luftmeeres"

Entstehung und Messung des Luftdrucks

Erzeugen eines Vakuums; Auftrieb der Luft

strömende Gase und Flüssigkeiten (Nutzung des Stromlinienapparates)

quantitative Untersuchungen an Körperprofilen

1. Themenfeld: Leben mit Radioaktivität

Radioaktivität gibt es seit der Entstehung unseres Universums. Sie ist Teil unserer Natur. In diesem Rahmenlehrplanabschnitt soll geklärt werden, wo Radioaktivität auftritt, welche Eigenschaften diese Strahlung hat und welche biologische Wirkung von ihr ausgeht.

Wie groß ist ein Atom?

Atommodelle (Demokrit, Dalton, Rutherford, Bohr (Schalenmodell), Orbitalmodell

Größenvorstellung

1

VB

Marie Curie als Wissenschaftlerin und Humanistin

1

2

VB DE

VB

VB DE

Was versteht man unter Radioaktivität?

Nachweisgerät Geiger- Müller- Zählrohr, Filmmaterial

Unterschiedliches Absorptionsvermögen (DE) bezügl. Material und Strahler

Ionisierungsvermögen Aufbau eines Geiger- Müller- Zähllrohres

1

VB

Die physik, Größe Aktivität A in Bq

2

VB

Altersbestimmung mit der C-14-Methode (Hinweis auf stochastische Gesetze )

2

3

Grupp.-arbeit

VB

VB

VB

Tritt Radioaktivität auch im Alltag auf?

besprechen spez. Aktivitäten, z.B. die Aktivität von Lebensmitteln (Pilzen) , Baumaterialien (Tonziegel) etc. ; Radon in Gebäuden (Wärmedämmung mit Styropor)

(Bestrahlungs-, Durchstrahlungs- und Markierungsverfahren)

Einsatz radioaktiver Strahlung in der nuklearmedizinischen Diagnostik

und Therapie sowie bei der Konservierung von Lebensmitteln

Die physikalische Größe Strahlungsleistungsdosis in Sv

1

2

1

Wie wird Energie im Kernreaktor freigesetzt?

Entdeckung der Kernspaltung durch Otto Hahn und Liese Meitner

Kernspaltung

Kontrollierte Kettenreaktion im Kernreaktor

Alternativen zu Kernkraftwerken

2. Themenfeld: Energie und Information

Unser Leben wird zunehmend durch die Verarbeitung, Weitergabe und Speicherung von Informationen

beeinflusst. Die meisten dieser Prozesse sind physikalische Vorgänge.

1

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1

1

1

3

VB

VB

VB SE

VB

DE

VB DE

DE

VB

SE

Wie wird die große Menge benötigter Elektroenergie

bereitgestellt und übertragen?

Nachweis des magnetischen Feldes, Funktionsweise des Kompasses

Denkmodell "Feldlinien", Feldlinienbilder (SE)

Historische Entdeckungen: der Oerstedt Versuch

Kräfte auf bewegte Ladungsträger im Magnetfeld

Untersuchung der Bedingungen und Abhängigkeiten der Induktionsspannung (SE)

Aus Natur, Wissenschaft und Technik

Funktionsweise von Klingel, Relais und Gleichstrommotor

Einfluss elektrischer und magnetischer Wechselfelder auf den menschlichen Organismus (Abhängigkeit von der Frequenz, Mikrowelle, Mobilfunk

1

VB

DE

Lenzsches Gesetz und Selbstinduktion

Die Schüler erkennen das magnetische Feld als Träger von Energie

2

1

2

VB

VB

SE

das Generatorprinzip (Generator-Motor-Modell)

Spannungs- und Stromstärkeübersetzung (SE)

Gesetze des idealen Transformators

3

VB

VB

Wie transportiert man Informationen durch elektrischen Strom?

Mikrofon und Lautsprecher; Magnetspeicher (Tonbandgerät, Videorecorder, Diskettenlaufwerk)

Analoge und digitale Signale

Vom elektrischen Telegrafen bis zum Telefon

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2

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1

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VB

VB

VB

VB PA

VB PA

VB DE

VB DE

Welche Bedeutung haben Schwingungen und Wellen für die Kommunikation?

Schwingungsbegriff :"Zeitliche Periodische Änderung einer phys. Größe"

Kenngrößen: Schwingungsdauer T in s , Frequenz f in Hz, Elongation und Amplitude

vertikaler Federschwinger (SE) und Gesetz;

Aus Natur, Wissenschaft und Technik: Stoßdämpfer; Resonanzbeispiele (Zungenfrequenzmesser, Musikinstrumente); Resonanzkatastrophen in Natur und

Technik

1

1

1

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3

1

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VB

VB

VB

VB

VB

VB

Begriff: Zeitlich, periodische und räumliche Änderung einer phys. Größe

Darstellung in Momentan- und Ortsdarstellung, Kenngrößen (+Wellenlänge und Ausbreitungsageschwindigkeit); v = l ^. f

Wellen als Überträger von Energie; Wasserwellen, Anlagen des Küstenschutzes

Huygenssches Prinzip

Reflexion, Brechung , Beugung, Interferenz

Ton, Klang, Geräusch und Knall ; Echo, Echolotverfahren; Orientierung von Lebewesen durch Ultraschall; Menschliche Stimm- und Hörorgane; Ultraschalldiagnostik

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1

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VB

VB SE

VB DE

VB DE

VB

VB

Wie nutzen wir das Licht zur Informationsübertragung ?

Denkmodell Lichtstrahl- Erläuterung der Modellmethode (Anwendbarkeit und Grenzen)

Brechung (SE), Brechungsgesetz (quantitativ); Totalreflexion

Nachweis wellentypischer Eigenschaften - Interferenz (DE)

Diaprojektor, Fotoapparat, Fernrohr, das menschliche Auge, Endoskopie, Naturphänomene (Regenbogen)

Ges

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Die Beiträge zur Kompetenzentwicklung sind dem Rahmenlehrplan S. 47 / 49 zu entnehmen.