Lehrplan PLUS

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• beschreiben Vorgänge in Natur und Technik, die die Art, Funktionsweise und Verwendung von Kraftwandlern beinhalten, begründen diese unter Verwendung der Fachsprache physikalisch und treffen mithilfe einfacher Berechnungen bzw. Konstruktionen quantitative Aussagen.
• grenzen die abgeleiteten Größen Arbeit, Leistung und Energie voneinander und von deren Verwendung in der Alltagssprache ab, beschreiben damit mechanische Vorgänge und modellieren diese mathematisch. Aufgaben aus ihrem Erlebnisbereich (Natur und Technik) lösen sie mithilfe einfacher Berechnungen unter Berücksichtigung von Einheiten und sinnvoller Genauigkeitsangaben.
• planen unter Anleitung ein Experiment zur Leistungsbestimmung, führen dieses durch und werten es anschließend aus. In einer Fehlerbetrachtung bewerten sie angeleitet die Qualität ihres Versuchsergebnisses und formulieren Vorschläge zur Verbesserung der Versuchsdurchführung.
• unterscheiden die Übertragungsgröße Arbeit von der Speichergröße Energie, wenden ihre Kenntnisse über Energieerhaltung bei Energieumwandlungen an und bewerten die Qualität von Energieumwandlungen mithilfe des Wirkungsgrads.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• unterschiedliche Kraftwandler: schiefe Ebene und entweder Flaschenzug oder Hebel
• Arbeit als abgeleitete Größe
• Leistung als abgeleitete Größe
• Arbeit als Übertragungsgröße, Energie als Speichergröße
• Überblick über verschiedene Energieformen: potenzielle Energie, kinetische Energie, Spannenergie, propädeutisch: innere, elektrische und chemische Energie
• Energieumwandlungen, Prinzip der Energieerhaltung
• Wirkungsgrad
• propädeutisch: Energiewertigkeit und Energieentwertung

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• erklären unter Verwendung des erweiterten Teilchenmodells die durch Zufuhr/Abgabe von Wärme oder Verrichtung von Reibungs- und Kompressionsarbeit an Körpern erfolgten Veränderungen. Den Wärmebegriff verwenden sie dabei in fachsprachlich korrekten Formulierungen, die sie von alltagssprachlichen bewusst trennen.
• grenzen die Temperatur als Maß für die mittlere kinetische Energie aller Teilchen eines Körpers von dem makroskopischen Prozess der Temperaturmessung ab. Dem Anlass entsprechend wählen sie geeignete Temperaturmessgeräte aus.
• verwenden das Teilchenmodell und den Begriff der mittleren potenziellen Energie der Teilchen, um im Alltag vorkommende Aggregatzustandsänderungen qualitativ zu beschreiben.
• beschreiben und vergleichen die Längen- und Volumenänderungen von Körpern bei Änderung der inneren Energie halbquantitativ. Mithilfe der Anomalien von Wasser begründen sie die jahreszeitlich unterschiedlichen Temperaturschichtungen von Gewässern und Phänomene wie Frostaufbrüche.
• erklären mithilfe des Teilchenmodells Phänomene der Wärmeleitung, beschreiben Eigenschaften der Wärmestrahlung und begründen die Konvektion in Flüssigkeiten und Gasen mit den entstehenden Dichteunterschieden infolge von Temperaturänderungen.
• recherchieren auf der Grundlage vorbereiteter Quellen Beispiele aus Alltag, Natur und Technik zu Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion und zeigen Möglichkeiten auf, den Energietransport zu beeinflussen. Diese Informationen bereiten sie adressatengerecht auf und präsentieren sie unter Verwendung der Fachsprache.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• innere Energie als Summe kinetischer und potenzieller Energien aller Teilchen eines Körpers und als Zustandsgröße, Wärme als Übertragungsgröße
• Temperatur als Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen eines Körpers, Temperaturmessung (Thermoskop, Temperaturskalen, Temperaturmessgeräte)
• mittlere potenzielle Energie der Teilchen im Zusammenhang mit Kohäsionskräften, Teilchenabständen und Freiheitsgraden der Teilchenbewegung, insbesondere bei Aggregatzustandsänderungen
• materialspezifische Längen- und Volumenänderung von Körpern bei Änderung der inneren Energie, Anomalien von Wasser
• Energietransport durch Wärmeleitung und -strahlung, Konvektion

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• nutzen ihre Kenntnisse über Ladungseigenschaften und Ladungstrennung, über das Kern-Hülle-Modell sowie ihr Wissen über den Aufbau einer Elektrizitätsquelle und das elektrische Feld, um elektrostatische Phänomene und Anwendungen unter Verwendung fachspezifischer Formulierungen zu erklären.
• veranschaulichen den elektrischen Stromfluss in Metallen, Flüssigkeiten und Gasen als gerichtete Bewegung geladener Teilchen im elektrischen Feld, indem sie ihre Kenntnisse über elektrische Felder und das Kern-Hülle-Modell verwenden.
• gehen sicher mit dem Modell der Elementarladung um und benutzen die Stromstärke mit ihrer Einheit bei Berechnungen. Sie erkennen und bewerten Gefahrenpotenziale für den Umgang mit elektrischem Strom und beschreiben entsprechende Schutzvorrichtungen im Alltag.
• führen unter Anleitung Experimente mit Stromstärkemessgeräten in einfachen Stromkreisen durch und protokollieren diese unter Verwendung fachspezifischer Schreibweisen und der exakten Fachsprache.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Elektrostatik: Ladungsarten, Kontaktelektrizität, Ladungsverteilung auf geladenen Körpern, Ladungstrennung als Voraussetzung für eine Elektrizitätsquelle, Ladung und Elementarladung, Kern-Hülle-Modell
• elektrisches Feld, elektrische Influenz
• Anwendungen der Elektrostatik (z. B. Fotokopierer, Entstaubungsanlagen von Rauchgasen)
• Elektrodynamik: Modellvorstellung des elektrischen Stroms als gerichtete Bewegung geladener Teilchen im elektrischen Feld, Stromstärke als abgeleitete Größe, Stromstärkenmessung
• Gefahren des elektrischen Stroms für Lebewesen, Schutzvorrichtungen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• unterscheiden in angeleiteter Quellenarbeit die grundsätzlichen Weltbilder des Altertums, der beginnenden Neuzeit und der Gegenwart und bewerten die Einflüsse von empirischen Entdeckungen (auch der Raumfahrt) auf historische Entwicklungen.
• wenden Modelle der Optik und Mechanik sowie elektronische Hilfen an, um Himmels­phänomene, grundlegende Zusammenhänge des Sonnen- und Planetenaufbaus (auch von Monden) und deren Bahnen unter Verwendung von fachsprachlichen Formulierungen zu beschreiben und sich am Himmel zu orientieren.
• unterscheiden verschiedene Sterntypen an beispielhaften benachbarten Himmelskörpern der Milchstraße und beschreiben damit Aufbau, Geschichte und Zukunft der Milchstraße sowie des Weltalls.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Entwicklung vom geozentrischen über das heliozentrische zum modernen astronomischen Weltbild
• Aufbau und Phänomene unseres Sonnensystems
• Galaxien, insbesondere unsere Milchstraße, Weltall
• Orientierung am Himmel und Beobachtung von Phänomenen mithilfe von Sternkarten oder schülernahen mobilen Endgeräten

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

• nutzen ihre Kenntnisse über das Modell der Schallausbreitung und das Sender-Empfänger-Modell sowie den Zusammenhang zwischen Frequenz und Tonhöhe bzw. Amplitude und Lautstärke, um Alltagserfahrungen aus dem Bereich Akustik zu beschreiben.
• schätzen die Belastung gemessener akustischer Größen für das menschliche Gehör ein und reflektieren dabei ihr eigenes Verhalten in Schule, Familie und Freizeit. Sie beziehen dies auf die Notwendigkeit von Ruhe als Erholungswert und nehmen auch zu ihrem Beitrag an Lärmverschmutzung kritisch Stellung.

Inhalte zu den Kompetenzen:

• Entstehung von Schall
• Frequenz und Amplitude
• Modellvorstellung für die Ausbreitung des Schalls, Sender-Empfänger-Modell, Schallgeschwindigkeiten
• Empfang von Schall, Hörbereich bei Menschen und Tieren
• Anwendungen (z. B. Ultraschallbildgebung, Sonar, Kommunikation von Meeressäugern, Doppler-Effekt)