Lehrplan PLUS

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Physik 9 (I)

gültig ab Schuljahr 2021/22

Die Schülerinnen und Schüler führen zu jedem der Lernbereiche mindestens ein Schülerexperiment durch, insgesamt mindestens vier.

Ph9 Lernbereich 1: Mechanik von Flüssigkeiten und Gasen (ca. 18 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben den Druck als Zustandsgröße von eingeschlossenen Flüssigkeiten und Gasen und interpretieren den Druck mithilfe des Teilchenmodells. Sie nutzen dieses Wissen, um hydraulische und pneumatische Anwendungen zu beschreiben und Berechnungen zum Druck sicher durchzuführen.
  • beschreiben in Alltagssituationen den Zusammenhang zwischen Druck und Volumen bei einer isothermen Zustandsänderung einer eingeschlossenen Gasmenge in altersgemäßer Fachsprache und führen mit dem Gesetz von Boyle-Mariotte Berechnungen durch.
  • begründen den Schweredruck in Flüssigkeiten (mit freier Oberfläche) und den Luftdruck in altersgemäßer Fachsprache und nutzen dieses Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen, z. B. beim Tauchen und Bergsteigen.
  • nutzen das archimedische Prinzip, um die Phänomene Schweben, Sinken, Steigen und Schwimmen voneinander abzugrenzen und in Alltagssituationen zu begründen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Druck in eingeschlossenen Flüssigkeiten und Gasen, Druckmessung, hydraulischer Kraftwandler
  • Gesetz von Boyle-Mariotte
  • Schweredruck in Flüssigkeiten (mit freier Oberfläche)
  • Luftdruck und dessen Anwendungen im Alltag
  • Auftrieb in Flüssigkeiten und Gasen, Prinzip des Archimedes

Ph9 Lernbereich 2: Wärmelehre (ca. 28 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • begründen die Existenz des absoluten Temperaturnullpunktes und dessen Unerreichbarkeit, indem sie die Volumenabnahme eines abgeschlossenen, idealen Gases bei Temperaturabsenkung modellieren.
  • beschreiben die einzelnen Abhängigkeiten in der allgemeinen Gasgleichung und wenden diese für Berechnungen an, um in alltäglichen Situationen quantitative Aussagen zu den beteiligten physikalischen Größen zu treffen.
  • planen unter Anleitung Experimente zur Größenabhängigkeit der Temperaturänderung eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit. Die experimentell gewonnenen Zusammenhänge werten sie aus, um die physikalische Größe spezifische Wärmekapazität herzuleiten. Sie bewerten die Qualität ihres Versuchsergebnisses und formulieren Vorschläge zur Verbesserung der Versuchsdurchführung.
  • treffen mithilfe des Erwärmungsgesetzes und des Mischungsgesetzes quantitative Voraussagen zu alltäglichen Fragestellungen.
  • verwenden das Teilchenmodell und ihre Kenntnisse über Schmelz- und Verdampfungsenergie, um Aggregatzustandsänderungen im Alltag zu veranschaulichen und quantitativ zu betrachten.
  • wenden das Teilchenmodell an, um die Abhängigkeit der Erstarrungs- und Siedetemperatur von Flüssigkeiten zu erklären und übertragen dieses Wissen auf Situationen aus dem Alltag.
  • unterscheiden sowohl Wärmekraftmaschinen als auch Wärmekraftwerke in Aufbau, Funktionsweise und Umweltbelastung voneinander und bewerten deren Verwendung im Alltag. Sie bereiten ihre erworbenen Fachkenntnisse adressatengerecht auf und nehmen bei einem Meinungsaustausch einen begründeten Standpunkt ein.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Temperatur, Druck und Volumen als Zustandsgrößen eines Gases
  • ideales Gas, absolute Temperatur, allgemeine Gasgleichung
  • Leistung einer Wärmequelle
  • spezifische Wärmekapazität, Erwärmungsgesetz
  • Energieaustausch bei Körpern mit unterschiedlichen Temperaturen, Mischungsgesetz
  • Aggregatzustandsänderungen aus energetischer Sicht: Schmelzen/Erstarren, Verdunsten, Sieden/Kondensieren
  • Abhängigkeiten der Schmelz- und Siedetemperatur (z. B. Streusalz, Schnellkochtopf, Siedetemperatur von Wasser in Abhängigkeit vom äußeren Druck)
  • Wärmekraftmaschinen: Otto- und Dieselmotor, Dampfturbine oder Strahltriebwerk oder Stirlingmotor
  • Wärmekraftwerke: fossil und regenerativ

Ph9 Lernbereich 3: Elektrizitätslehre (ca. 38 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • visualisieren mithilfe des Feldlinienmodells das magnetische Feld eines geraden stromdurchflossenen Leiters und einer stromdurchflossenen Spule und wenden diese Kenntnisse an, um den Aufbau und die Funktionsweise eines Elektromagneten fachsprachlich korrekt zu beschreiben.
  • wenden die UVW-Regel der linken Hand für die Lorentzkraft an, um damit die Funktionsweise von Drehspulinstrumenten zur Stromstärkemessung und von Elektromotoren zu erläutern.
  • nutzen ihre Kenntnisse über die Zusammenhänge zwischen elektrischer Energie, Spannung, elektrischer Arbeit und Leistung, um mit diesen Größen unter Berücksichtigung der Einheiten und einer sinnvollen Genauigkeit Berechnungen durchzuführen.
  • gehen mit Stromstärke- und Spannungsmessgeräten sachgerecht um und verwenden diese zu Untersuchungen in einfachen Stromkreisen. Dabei reflektieren sie die Angabe ihrer Messergebnisse hinsichtlich physikalischer Sinnhaftigkeit.
  • unterscheiden verschiedene Leiter anhand ihrer Kennlinien, treffen jeweils Aussagen über den Zusammenhang zwischen elektrischer Spannung und Stromstärke und erklären den Kurvenverlauf bei reinmetallischen Leitern unter Verwendung bekannter Modellvorstellungen.
  • wenden die Definitionen des Leitwerts und des elektrischen Widerstands in einfachen Berechnungen an. Sie unterscheiden die Definition des Widerstands vom Gesetz von Ohm und beurteilen dessen Gültigkeitsbereich.
  • nutzen ihre experimentell gewonnenen Kenntnisse über die verschiedenen Abhängigkeiten der Größe des elektrischen Widerstands eines Drahts, um das Widerstandsgesetz herzuleiten und damit Berechnungen durchzuführen.
  • erklären das unterschiedliche Leitungsverhalten von Leitern und Halbleitern sowie die Vorgänge am pn-Übergang mit geeigneten Modellen und wenden ihre Kenntnisse an, um den Aufbau, die Funktionsweise und technische Anwendungen von Halbleitern zu erläutern.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Elektromagnetismus
  • Kraftwirkung auf stromdurchflossene metallische Leiter im Magnetfeld, Lorentzkraft, UVW-Regel der linken Hand
  • Drehspulinstrument
  • Aufbau und Funktionsweise von Gleich- und Wechselstrommotoren
  • elektrische Spannung als abgeleitete Größe, Spannungsmessung
  • elektrische Energie, elektrische Arbeit und Leistung
  • Kennlinien von Leitern, elektrischer Leitwert und Widerstand von Leitern
  • Gesetz von Ohm
  • Widerstandsgesetz, Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von der Temperatur, Bauformen von technischen Widerständen
  • Supraleitung
  • Halbleiter, Heißleiter (NTC), Fotowiderstand (LDR), Halbleiterdiode, Leuchtdiode (LED), Solarzelle