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Physik 9 (II/III)

gültig ab Schuljahr 2021/22

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

Ph9 Lernbereich 1: Mechanik und Energie (ca. 22 Std.)
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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 qualitative Aussagen.
  • grenzen die abgeleiteten Größen Arbeit, Leistung und Energie voneinander und von deren Verwendung in der Alltagssprache ab und beschreiben damit mechanische Vorgänge. 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.
  • 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.
  • 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.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • unterschiedliche Kraftwandler: schiefe Ebene und entweder Flaschenzug oder Hebel
  • Arbeit und Leistung als abgeleitete Größen
  • Arbeit als Übertragungsgröße, Energie als Speichergröße
  • Überblick über verschiedene Energieformen: potenzielle Energie, kinetische Energie, propädeutisch: innere, elektrische und chemische Energie
  • Energieumwandlungen, Prinzip der Energieerhaltung
  • Wirkungsgrad
  • Druck in eingeschlossenen Flüssigkeiten und Gasen, Druckmessung
  • Schweredruck in Flüssigkeiten (mit freier Oberfläche), Luftdruck

Ph9 Lernbereich 2: Wärmelehre (ca. 15 Std.)
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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 und begründen damit die Volumenänderungen von Körpern bei Änderung der inneren Energie. Den Wärmebegriff verwenden sie dabei in fachsprachlich korrekten Formulierungen, die sie von alltagssprachlichen bewusst trennen.
  • grenzen die Temperatur als Maß für die mittlere Bewegungsenergie aller Teilchen eines Körpers von dem makroskopischen Prozess der Temperaturmessung ab und begründen die Existenz des absoluten Temperaturnullpunktes und dessen Unerreichbarkeit. Dem Anlass entsprechend wählen sie geeignete Temperaturmessgeräte aus.
  • begründen mithilfe der Anomalien von Wasser 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.
  • beschreiben die Größenabhängigkeit der Temperaturänderung eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit. Mithilfe der physikalischen Größe spezifische Wärmekapazität und des Erwärmungsgesetzes treffen sie quantitative Voraussagen zu alltäglichen Fragestellungen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • innere Energie als Summe kinetischer und potenzieller Energien aller Teilchen eines Körpers und als Zustandsgröße, Wärme als Übertragungsgröße
  • Volumenänderung von Körpern bei Änderung der inneren Energie (qualitativ), Anomalien des Wassers
  • Temperatur als Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen eines Körpers, absolute Temperatur, Temperaturmessung (Thermoskop, Temperaturskalen, Temperaturmessgeräte)
  • Energietransport durch Wärmeleitung und -strahlung, Konvektion
  • Leistung einer Wärmequelle
  • spezifische Wärmekapazität, Erwärmungsgesetz

Ph9 Lernbereich 3: Elektrizitätslehre (ca. 19 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 und eines Elektromotors fachsprachlich korrekt zu beschreiben.
  • 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.
  • unterscheiden verschiedene Leiter anhand ihrer Kennlinie, treffen jeweils Aussagen über den Zusammenhang zwischen elektrischer Spannung und Stromstärke und erklären den Kurvenverlauf bei reinmetallischen Leitern unter Verwendung bekannter Modellvorstellungen.
  • unterscheiden die Definition des elektrischen Widerstands vom Gesetz von Ohm, wenden dieses in einfachen Berechnungen an 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.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Elektromagnetismus
  • Aufbau und Funktionsweise eines Elektromotors
  • elektrische Spannung als abgeleitete Größe
  • elektrische Energie, elektrische Arbeit und Leistung
  • Kennlinien und Widerstand von Leitern
  • Gesetz von Ohm
  • Widerstandsgesetz, Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von der Temperatur