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Johannes-Kepler-Gymnasium Ibbenbüren
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Inhalt und Kontext für Physik in der Sekundarstufe I
Physik


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Unterstufe

Sekundarstufe 1 -  Klasse 5 bis 9

Stand: Januar 2012

 

* Inhalte zur Anregung, aber nicht verbindlich



Physik Klasse 7

Physik Klasse 8

Physik Klasse 9

 

 

 

 

Physik Klasse 5

 

Johannes - Kepler - Gymnasium - Ibbenbüren

 

 

Inhaltsfelder

Themen

Kontexte

 

Temperatur und Energie

Wärmelehre 1

 

Stoffe bei Temperaturänderung

Volumen- und Längenänderung bei festen, flüssigen und gasförmigen Körpern; Aggregatzustände im Teilchenmodell

Anomalie des Wassers

 

Was sich mit der Temperatur alles ändert

Aufbau eines Bimetallstreifens

Wachsschmelze, Eiswürfel im Glas,

Fische im Teich

Thermometer

Flüssigkeits- und Bimetallthermometer Thermometerkalibrierung Celsius- Kelvinskala;

Temperaturmessung

Bau eines Thermometers

Einführung der Energie

Möglichkeiten zur Temperaturerhöhung von Körpern, unterschiedliche Energieformen,

Schmelzwärme, Verdampfungswärme

 

Die Sonne

– unsere wichtigste Energiequelle

Schwitzen, Kühlen,

Energieübergang zwischen Körpern verschiedener Temperatur

 

Energieübertragung vom wärmeren zum kälteren Körper

Unterscheidung von Wärmeleitung, - strahlung und Konvektion (Wärmemitführung)

Ausgleichs- , Mischtemperatur

Aufbau einer Thermoskanne

Pullover, Thermopenfenster, Kochtopf . . .

Bau eines Energiesparhausmodells

 

 

 

 

 

Elektrischer Strom

Elektrik 1

Beginn

Leiter und Isolatoren

Feste, flüssige, gasförmige Leiter, Leitfähigkeit

Anwendung von sehr schlechten Leitern als Isolatoren

 

Experimente mit einfachen Stromkreisen

Fahrradbeleuchtung

Elektrische Geräte im Alltag

Stromkreise

Stromkreise aus Quelle, Glühlampe und Kabeln

Schalter im Stromkreis, Schaltskizze, -symbole

UND-, ODER- und Wechselschaltung

 

 (Warm-) Wassermodell

Schaltungen im Haushalt

Schaltungen mit Crocodile Clips

 

Fahrradbeleuchtung

Geschlossene Stromkreise am Fahrrad

 

Funktionsprüfung der Fahrradbeleuchtung

 

Magnetismus

Nord- und Südpole unterscheiden

Magnetisch, magnetisierbar

Stab- Hufeisen und Ringmagnete

Modell der Elementarmagnete, Feldlinien

 

Magnetfeld der Erde

Kompass

Magnetspiele

 

Wirkungen des elektrischen Stroms

Elektrische Geräte

thermische und magnetische Stromwirkung

Verstärkte Wirkung durch Spulenwicklung

technische Anwendung von Elektromagneten

Regelkreis

chemische Stromwirkung

 

Glüh- , Heizdraht, Hitzdrahtamperemeter

E-Magnet aus Draht und Nagel bauen

*Weicheisen- , *Drehspulamperemeter

Bimetallthermostat, *Relais, *Klingel

Batterie (Volta'sches Element) bauen

 

Nennspannungen von elektrischen Quellen und Verbrauchern

... müssen zueinander passen.

Gefahren von elektrischen Spannungen im Haushalt

 

Kurzschluss (Experimente mit Crocodile)

Schmelzsicherung, Magnetsicherung

 

Elektrische Energie Energiewandler

Energietransport von der Quelle zum Verbraucher,  Wandlungsketten

 

Elektrogeräte als Energiewandler,

elektromagnetische Maschinen

 

 

 

 

Licht

Optik 1

Beginn

Licht und Sehen

Lichtquellen und Lichtempfänger unterscheiden

Auge als Lichtempfänger, Sichtbarkeit von Licht; Streuung, Reflexion

 

Schattenfiguren (-theater), Farbschatten

Rauchmelder

Reflektoren am Fahrrad

Lichtausbreitung, Schatten

 

Strahlenmodell, Entstehung von Schatten

Kern-, Halbschatten,

Bildentstehung bei der Lochkamera

Reflexion am ebenen Spiegel; Reflexionsgesetz

Schattenphänomene wie Tag, Nacht

Mondphasen, Sonnen- und Mondfinsternis

Lochkamera bauen

Taschenspiegeltricks

 

 

 

Schall und Hören

Akustik 1

 

Schallausbreitung

Tonhöhe, Frequenz, Lautstärke

Schallquellen und Schallempfänger

 

Musikinstrumente

Lautsprecher, Mikrophon

 

 

 

Physik - Klasse 7

 

Johannes - Kepler - Gymnasium - Ibbenbüren

 

Inhaltsfelder

Themen

Kontexte

 

Elektrizität

Elektrik 2

Beginn

Einführung der elektrischen Ladung Q in e und C

 

 

Ladungstrennung, - quelle, - nachweis

Polung plus, minus, neutral

Kräfte zwischen Ladungen

Elektronen, Protonen, Neutronen als Atombausteine

 

Elektrostatische Phänomene,

Bernstein, Bandgenerator, Glimmlampe

Elektroskop bauen

Einfaches Atommodell

Elektrische Stromstärke in verschiedenen Schaltungen

 

Definition I = Q/t in A und Messung der Stromstärke in Reihen- und Parallelschaltung

 (Wassermodell erweitern)

Abhängigkeit der Stromstärke von Widerstand und Quelle

 

Autoelektrik,

 

Hybridantrieb, Lichterketten,

Energiesparlampen, Leuchtdioden

Elektrische Spannung in verschiedenen Schaltungen

 

Spannung U (*= W/Q)  in V als Trennarbeit an Ladungen, kennzeichnende Größe der Quelle;

Stromquellen als Energiewandler,

Messung der Spannung an Widerständen und Quellen in Reihen- und Parallelschaltung;

 

Staubfilter, Xerografie, Bandgenerator

 

Batterie, Gewitter, Solarzelle, Generator

Lichterketten, Energiesparlampen, Leuchtdioden

Elektrischer Widerstand in verschiedenen Schaltungen

Widerstand R = U/I in Ω , Messung über Leitungsstrom, Ohmsches Gesetz

spezifischer Widerstand r = AR/l , Energiewandler

Spannungsteiler, Wheatstonebrücke

Regelpotenziometer,

Glühbirne, Heiß- und Kaltleiter, Konstantan, Thermoelement, Tauchsieder, Motor

 

 

 

 

Strahlenoptik

Optik 2

Beginn

Licht an Grenzflächen

 

Reflexion an gekrümmten Flächen,

Hauptstrahlen zur Bildkonstruktion;

Brechung an Grenzflächen,

Totalreflexion,

 

Hohl- oder Wölbspiegel,

Lichtleiter, Aquarium,

Zucker- Warmluftschlieren, Matt-, Klarglas

Luftspiegelung / Fata morgana,

Bilderzeugung im Strahlenmodell

 

Strahlenverlauf durch Prisma und Sammellinse

Bilderzeugung / Bildkonstruktion bei Konvexlinsen und Hauptstrahlenkonstruktion, Abbildungsgesetz,

 

* Konkavlinsen mit Hauptstrahlenkonstruktion

* Fresnellinse

Brennglas

Lupe, astronomisches Fernrohr

optische Instrumente

Mikroskop, Teleskop, Projektoren

(Beamer, *Diaprojektor, Epidiaskop)

* terestrisches Fernrohr,  Fotoapparat

* OHP

 

Sehvorgang

 

Bildentstehung im Auge

 

Augenfehler und ihre Korrektur

 

Dispersion

Farbzerlegung,

Farbaddition

Farbsubtraktion (Körperfarben)

 *IR - , UV- Strahlung

Prisma, Regenbogen, Lichtspektrum

Farbfernseher, Computerbildschirm,

Tuschkasten und Druckerfarbe

Wärmekamera, -sensor, Sonnenbrand

 


 

Physik Klasse 8

 

Johannes - Kepler - Gymnasium - Ibbenbüren

 

Inhaltsfelder

Themen

Kontexte

 

Kraft

Mechanik 1

Beginn

Kräfte F definiert durch ihre Wirkungen

Kraftarten, Kraft- und Gegenkraft Geschwindigkeit und Kraft als vektorielle Größen Vektorpfeile mit Betrag, Richtung, Angriffspunkt

Federkraftmesser

Kraftwirkung Verformung, Bewegungsänderung Hookesches Gesetz (Gummiband gegen Spiralfeder)

 

Abgrenzung zur Definition nach Herkunft (Wind-, Sonnen-, Wasser- ,Muskelkraft)

Schwerpunkt, labile, stabile, indifferente Gleichgewichtslagen bei Spielzeugclown, im Sport, Technik, Gestellen, Stühlen . . .

 

Gewichtskraft und Masse

Masse- und Ortsabhängigkeit der Gewichtskraft

Ortsfaktor, Trägheit der Masse, Trägheitskraft

 

Mondlandung (Youtube), Kugelstoßen,

Versuche zur trägen und schweren Masse

Zusammenwirken von Kräften

Kräftezusammensetzung und -zerlegung im Kräfteparallelogramm,

Schiefe Ebene, Hangabtriebs- und Normalkraft,

Reibungs- und Normalkraft

Bildaufhängung, Spaltkeile, Hundeführer, Pferdegespann, Daumenschrauben,

Reifen bei Gelände-, Touren- , Rennwagen

 

 

 

 

 

Arbeit und Leistung

Mechanik 2

Beginn

Mechanische Energie und Arbeit

Arbeit ist Kraft mal Weg W = FS×s in J = Nm

Energie ist gespeicherte Arbeit;

kleine Kraft * langer Weg / große Kraft * kurzer Weg;

Hubarbeit WH = m×g×h = Lageenergie,

* Spannenergie WSp = D/2×s²,

* kinetische Energie Wkin = m/2×

 

Dynamik, Werkzeuge und Maschinen erleichtern die Arbeit,

effizient arbeiten, Goldene Regel Mechanik

schiefe Ebene, Keil, Nagel, Schraube,

Arbeit im Kraftraum

* Bolzenschussgerät, Armbrust, Springteufel,

* Freier Fall, Medizin- und Schlagball

Drehmoment

Drehmoment M = F r ,

Hebelgesetz,

lose und feste Rolle

Über- und Untersetzungen

einfache Arbeitshilfen im Alltag:

Hebel bei Kuhfuß, Scheren, Zangen, Schleudern, Wippe

Flaschenzug, *Wellrad und Getriebe

Fahrradschaltung

 

 

 

 

Druck

Mechanik 3

Beginn

Druck

 

Druck p = F / A als Kraft pro Fläche in  Pascal

Kolbendruck

Schweredruck p = g r h  als Funktion von Ortsfaktor g, Dichte r und Tiefe h und

nicht der Gefäßform,

Gesetz von Boyle-Mariotte  p V = konstant

bei konstanter T

 

Ski, Schneeschuhe, Reißzwecke, Nagel

Anwendungen der Hydraulik: Hebebühne

Versuche zum hydrostatischen Paradoxon

Luftdruck als Schweredruck

 

Luftballon, Luftpumpe, Drucktopf

Auftrieb in Flüssigkeiten

archimedisches Prinzip

Schweben, Sinken, Steigen

 

Kartesischer Taucher (Flaschenteufel)

Wie U-Boote und Fische tauchen

* Auftrieb in Gasen

 

*Heißluftballon, Wind und Wetter

 

Mechanische Leistung

Leistung P = W/t  als Arbeit pro Zeitdauer

 

Leistungsmessung im Sport, Treppenlauf

 

 

 

 

Innere Energie

Wärmelehre 2

Beginn

Energieerhaltung

innere Energie

Wandlung von mechanischen Energieformen; Reibung, innere Energie und Temperatur

Interpretation mit dem Teilchenmodell

 

* Wärmekraftmaschinen, Wärmepumpen

Energieentwertung

Energieentwertungsketten als nicht reversible Vorgänge

 

Lautsprecher Musikleistung, Wärmeverlust

Kraftwärmekopplung, Kühltürme, Thermografie im Hausbau

 

 

 

Physik - Klasse 9

 

Johannes - Kepler - Gymnasium - Ibbenbüren

 

Inhaltsfelder

Themen

Kontexte

 

Elektrische Energie

Elektrik 3

Beginn

Energie, Leistung, Spannung

Energiewandlung in Stromkreisen

U=W/Q, P=W/t

 

Energiesparlampen, Leuchtdioden, Elektromotor, - generator, Tauchsieder,

Lautsprecher

Stromkreise

Teilspannungen im unverzweigten und

verzweigten Stromkreis;

Ersatzwiderstände

 

Elektrische Schaltungen im Haushalt,

Auto, Fahrrad, Eisenbahn,

Elektromotor und Generator

 

Gleichstrommotor und 

Wechselstromgenerator als Energiewandler; Wirkungsgrad

 

Magnetschwebebahn (Linearmotor)

Hybridantrieb, Haupt- und Nebenschluss

Gerätevergleich

Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie

Kraftwerkstypen, Umweltbelastung, Verfügbarkeit

Hochspannungsnetz, Haushaltsnetz

 

Wasser- und Windmühlen, Kohle- , Wind-, Sonnen-, Stausee- und Gezeitenkraftwerke,

Wieso Wechselstrom und Hochspannung, Niedervoltanlagen

 

 

 

 

Schallwellen

Akustik 2

Beginn

Schallquellen, Schwingungen

 

Schallerzeuger, Frequenz und Periodendauer, Amplitude; Schwingungsbilder

Lautsprecher, Musikinstrumente, *Stimmen

Schallempfänger, Resonanz

 

Erzwungene Schwingungen, Eigenschwingungen

 

Mikrofon, Ohr, Ultraschalluntersuchung -bild mit Schulgerät

 

Schallausbreitung, Wellen

 

Schallträger, Schallgeschwindigkeit in Luft

Schallwelle als wandernde Druckstörung

Gefahren durch Lärm

 

* Kodieren von Sprache und Musik

* Aufzeichnung, Transport von Daten

* Töne, Klänge und Geräusche,

* Lärmvermeidung, Lärmschutz

 

 

 

 

 

Radioaktivität

Atomphysik 1

Beginn

Aufbau der Atome

 

Aufbau aus Kern und Hülle

Aufbau des Kerns aus Protonen und Neutronen

 

Atommodelle in historischer Sicht,

Klassische Experimente zur Theorie

Ionisierende Strahlung

Radioaktive Stoffe

Arten der Strahlung, Eigenschaften, Registrierung

Kernprozesse und Zerfallsreihe

Aktivität und Halbwertszeit

Periodensystem der Elemente

a-, b- , g - Strahlung

GM-Zähler, E-Skop-Entladen, Blitzzündung

Zerfallsarten,

C -14 Methode

Anwendungen

 

... in der Medizin und im Alltag

Auswirkungen auf den menschlichen Körper, biologische Wirkung; Strahlenschutz

 

Medizin: Tumorbestrahlung, Röntgengerät

Somatische, genetische Strahlenschäden,

duck an dow, Atommüll, Asse und Le Havre

Kernenergie

 

Prozess der Kernspaltung, Kettenreaktion,  Reaktortypen

Nutzen und Risiken der Kernenergie

Kernkraftwerke: Leicht- und Schwerwasser- Kugelhaufenreaktoren,

Tschernobyl und Folgen (Internetrecherche)

 

 

Beginn

 

 



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