Vorschlag eines Curriculums zum zweistündigen Physikkurs 11/12 mit Schwerpunkt Astrophysik

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Vorschlag eines Curriculums zum zweistündigen Physikkurs 11/12 mit Schwerpunkt Astrophysik
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Sana | 04.07.2020 | Hajmi | 58,5 Kb. | | #10942 |
Vorschlag eines Curriculums zum zweistündigen Physikkurs 11/12
mit Schwerpunkt Astrophysik
Kerncurriculum (2/3 der Zeit)
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Schulcurriculum (1/3 der Zeit)
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Kompetenzen (im Sinne
der Fachmethoden –
Kompetenznummern 1–6)
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Thema (im Sinne
des Fachwissens –
Kompetenznummern 7–13)
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Inhalt
(mit Angabe der Behandlungstiefe)
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Stunden
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Halbjahr
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Stunden
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Mögliche Ergänzungen und Vertiefungen
Methodisch-didaktische Hinweise
Zusammenarbeit mit anderen Fächern
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1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten
Die Schülerinnen und Schüler können zwischen Beobachtung und physikalischer Erklärung unterscheiden; zwischen ihrer Erfahrungswelt und deren physikalischer Beschreibung unterscheiden; die physikalische Beschreibungsweise anwenden; an Beispielen erläutern, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben.
2. Physik als theoriegeleitete Erfahrungswissenschaft
Die Schülerinnen und Schüler können die naturwissenschaftliche Arbeitsweise Hypothese, Vorhersage, Überprüfung im Experiment, Bewertung, ... anwenden und reflektieren; ein Modell erstellen, mit einer geeigneten Software bearbeiten und die berechneten Ergebnisse reflektieren.
5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der Physik
Die Schülerinnen und Schüler können Fragen selbstständig erkennen, die sie mit Methoden der Physik bearbeiten und lösen; physikalische Grundkenntnisse und Methoden für Fragen des Alltags sinnvoll einsetzen.
Die Schülerinnen und Schüler kennen charakteristische Werte der behandelten physikalischen Größen und können sie für sinnvolle physikalische Abschätzungen anwenden.
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7. Wahrnehmung und Messung
Die Schülerinnen und Schüler können den Zusammenhang und den Unterschied zwischen der Wahrnehmung beziehungsweise Sinneswahrnehmung und ihrer physikalischen Beschreibung bei folgenden Themenstellungen reflektieren.
11. Struktur der Materie
Die Schülerinnen und Schüler können Teilchenmodelle an geeigneten Stellen anwenden und kennen deren jeweilige Grenzen; die Struktur der Materie auf der Basis einer quantenphysikalischen Modellvorstellung beschreiben.
8. Grundlegende physikalische Größen
Neben dynamischen Betrachtungsweisen kennen die Schülerinnen und Schüler vor allem die Erhaltungssätze und können sie vorteilhaft zur Lösung physikalischer Fragestellungen einsetzen. Die Schülerinnen und Schüler können mit weiteren grundlegenden physikalischen Größen umgehen.
9. Strukturen und Analogien
Die Schülerinnen und Schüler können das magnetische und elektrische Feld als physikalisches System beschreiben und die Grundlagen der Maxwelltheorie verstehen, in der die Elektrodynamik auf vier Aussagen zurückgeführt wird; ihre Vorstellungen und Ausdrucksweisen über Schwingungen und Wellen in eine angemessene Fachsprache und mathematische Beschreibung überführen. Grundkenntnisse werden bei folgenden Themen erwartet:
10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen
Die Schülerinnen und Schüler können weitere Erscheinungen in der Natur und wichtige Geräte funktional beschreiben.
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Wahrnehmung: Schwere,
Messung: Schwerkraft,
Gravitationsfeld
Gravitationsfeldstärke
Visualisierung von Feldstärkeverteilungen (auch Feldlinien)
Stabilität der Himmelskörper,
entartete Materie (qualitativ)
Lichtablenkung durch Gravitation, Gravitationslinsen
Elektrische Feldstärke
Visualisierung von Feldstärkeverteilungen (auch Feldlinien)
Potenzial und Spannung im elektrischen Feld
Energie geladener Teilchen im elektrischen Feld
Magnetische Flussdichte
Visualisierung von Feldstärkeverteilungen (auch Feldlinien)
Analogiebetrachtungen zwischen elektrischem, magnetischem und Gravitationsfeld
Unterscheidung zwischen dem physikalischen System Feld und den physikalischen Größen Feldstärke bzw. Flussdichte
Bahnen von Körpern bzw. Teilchen im Gravitationsfeld, elektrischen Feld bzw. magnetischen Feld
Gravitationsfeld, elektrisches Feld und magnetisches Feld als Energiespeicher
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20
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11.1
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12
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Endzustände von Sternen: weißer Zwerg, Neutronenstern, Schwarzes Loch
Einsatz geeigneter Software
Praktikum: Äquipotenziallinien
Teilchenbeschleuniger, Ionentriebwerke
Energieeinheit Elektronvolt
Einsatz geeigneter Software
Einsatz geeigneter Simulationsprogramme
Bahnen von Satelliten und Himmelskörpern, Sonnenwind, Teilchenbeschleuniger, Plasmaströmungen in der Sonne
Einsatz schülerzentrierter Arbeitsformen
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1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten
Die Schülerinnen und Schüler können zwischen Beobachtung und physikalischer Erklärung unterscheiden; zwischen ihrer Erfahrungswelt und deren physikalischer Beschreibung unterscheiden; die physikalische Beschreibungsweise anwenden; an Beispielen erläutern, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben.
5. Anwendungsbezug und gesellschaftliche Relevanz der Physik
Die Schülerinnen und Schüler können Fragen selbstständig erkennen, die sie mit Methoden der Physik bearbeiten und lösen; physikalische Grundkenntnisse und Methoden für Fragen des Alltags sinnvoll einsetzen; Zusammenhänge zwischen lokalem Handeln und globalen Auswirkungen erkennen und dieses Wissen für ihr eigenes verantwortungsbewusstes Handeln einsetzen. Die Schülerinnen und Schüler kennen charakteristische Werte der behandelten physikalischen Größen und können sie für sinnvolle physikalische Abschätzungen anwenden.
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7. Wahrnehmung und Messung
Die Schülerinnen und Schüler können den Zusammenhang und den Unterschied zwischen der Wahrnehmung beziehungsweise Sinneswahrnehmung und ihrer physikalischen Beschreibung bei folgenden Themenstellungen reflektieren.
8. Grundlegende physikalische Größen
Neben dynamischen Betrachtungsweisen kennen die Schülerinnen und Schüler vor allem die Erhaltungssätze und können sie vorteilhaft zur Lösung physikalischer Fragestellungen einsetzen. Die Schülerinnen und Schüler kennen technische Möglichkeiten zum Energiesparen“ und zur Reduzierung von „Entropieerzeugung“. Die Schülerinnen und Schüler können mit weiteren grundlegenden physikalischen Größen umgehen.
9. Strukturen und Analogien
Die Schülerinnen und Schüler können das magnetische und elektrische Feld als physikalisches System beschreiben und die Grundlagen der Maxwelltheorie verstehen, in der die Elektrodynamik auf vier Aussagen zurückgeführt wird; ihre Vorstellungen und Ausdrucksweisen über Schwingungen und Wellen in eine angemessene Fachsprache und mathematische Beschreibung überführen. Grundkenntnisse werden bei folgenden Themen erwartet:
10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen
Die Schülerinnen und Schüler können weitere Erscheinungen in der Natur und wichtige Geräte funktional beschreiben.
12. Technische Entwicklungen und ihre Folgen
Die Schülerinnen und Schüler können bei weiteren technischen Entwicklungen Chancen und Risiken abwägen; Möglichkeiten reflektieren, durch die negative Folgen für Mensch und Umwelt minimiert werden.
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Mechanische Welle als Phänomen
Welle als räumlich und zeitlich periodischer Vorgang
Frequenz, Periodendauer, Amplitude
Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit
Entropieerzeugung bei gedämpften Wellen
Überlagerung von mechanischen Wellen
Elektromagnetisches Feld
4 Grundaussagen der Maxwelltheorie
Elektromagnetische Welle als Phänomen
Gemeinsame Eigenschaften mechanischer und elektromagnetischer Wellen
Energietransport in Feldern
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12
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11.2
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6
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Wasser-, Schall-, Erdbebenwellen
stehende Wellen, Eigenschwingungen
Beugung, Interferenz
(i) Positive Ladung als Quelle und negative Ladung als Senke des E-Feldes
(ii) Quellenfreiheit des magnetischen B-Feldes
(iii) Ein sich veränderndes B-Feld erzeugt ein E-Feld
(iv) Ein elektrischer Strom bzw. ein sich veränderndes E-Feld erzeugt ein B-Feld
Induktion
Referate
Alltagsbezug elektromagnetischer Strahlung, Chancen und Risiken technischer Entwicklungen
Beispiele: WLAN, Mobiltelefon, Hochspannungsleitung, Mikrowellenofen, schnurlose Telefone, Trafos in Wohnräumen
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1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten
Die Schülerinnen und Schüler können zwischen Beobachtung und physikalischer Erklärung unterscheiden; zwischen ihrer Erfahrungswelt und deren physikalischer Beschreibung unterscheiden; die physikalische Beschreibungsweise anwenden; an Beispielen erläutern, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben.
2. Physik als theoriegeleitete Erfahrungswissenschaft
Die Schülerinnen und Schüler können die naturwissenschaftliche Arbeitsweise Hypothese, Vorhersage, Überprüfung im Experiment, Bewertung, ... anwenden und reflektieren; ein Modell erstellen, mit einer geeigneten Software bearbeiten und die berechneten Ergebnisse reflektieren.
3. Formalisierung und Mathematisierung in der Physik
Die Schülerinnen und Schüler können den funktionalen Zusammenhang zwischen physikalischen Größen erkennen, grafisch darstellen und Diagramme interpretieren; funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen, die zum Beispiel durch eine Formel vorgegeben werden, verbal beschreiben und interpretieren; funktionale Zusammenhänge selbstständig finden; vorgegebene (auch bisher nicht im Unterricht behandelte) Formeln zur Lösung von physikalischen Problemen anwenden.
4. Spezifisches Methodenrepertoire der Physik
Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen untersuchen; Experimente selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen; selbstständig Strukturen erkennen und Analogien hilfreich einsetzen; computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen; die Methoden der Deduktion und Induktion anwenden; geeignete Größen bilanzieren.
6. Physik als ein historisch-dynamischer Prozess
Die Schülerinnen und Schüler können an Beispielen selbstständig darstellen, dass physikalische Begriffe und Vorstellungen nicht statisch sind, sondern sich in einer fortwährenden Entwicklung befinden; welche Faktoren zu Entdeckungen und Erkenntnissen führen (Intuition, Beharrlichkeit, Zufall, ...).
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7. Wahrnehmung und Messung
Die Schülerinnen und Schüler können den Zusammenhang und den Unterschied zwischen der Wahrnehmung beziehungsweise Sinneswahrnehmung und ihrer physikalischen Beschreibung bei folgenden Themenstellungen reflektieren.
9. Strukturen und Analogien
Grundkenntnisse werden bei folgenden Themen erwartet:
10. Naturerscheinungen und technische Anwendungen
Die Schülerinnen und Schüler können weitere Erscheinungen in der Natur und wichtige Geräte funktional beschreiben.
11. Struktur der Materie
Die Schülerinnen und Schüler können Teilchenmodelle an geeigneten Stellen anwenden und kennen deren jeweilige Grenzen; die Struktur der Materie auf der Basis einer quantenphysikalischen Modellvorstellung beschreiben.
12. Technische Entwicklungen und ihre Folgen
Die Schülerinnen und Schüler können bei weiteren technischen Entwicklungen Chancen und Risiken abwägen; Möglichkeiten reflektieren, durch die negative Folgen für Mensch und Umwelt minimiert werden.
13. Modellvorstellungen und Weltbilder
Die Schülerinnen und Schüler können Grenzen der klassischen Physik benennen;
Geschichtliche Entwicklung von Modellen und Weltbildern
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Licht als elektromagnetische Welle
Lichtgeschwindigkeit
Intensität von Licht
Stefan-Boltzmann Gesetz
Spektren, Spektralapparat
Wiensches Verschiebungsgesetz
Spektralanalyse,
Atomhülle und Energie-Quantisierung
Kernfusion
Thermischer Energietransport in Sternen
Hertzsprung-Russell Diagramm
Sternentwicklung
Dopplereffekt
Vergleich von Schall und Licht
Überblick über das elektromagnetische Spektrum
Detektoren für elektromagnetische Strahlung
Kosmologie:
Strukturen im Universum, Rotverschiebung, Standardmodell
Urknall
Aspekte der Elementarteilchenphysik im Überblick:
Leptonen, Hadronen, Quarks
Geschichtliche Entwicklung von Weltbildern
Folgerungen aus der speziellen Relativitätstheorie, Kausalität, deterministisches Chaos,
Grenzen der klassischen Physik
Sonnensystem, Bedingungen für Leben (Drakeformel)
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20
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12.1
12.2
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12
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Energiestromdichte
Intensität und Abstand
Photovoltaik
Praktikum: Messung von Lichtintensitäten
Messung zu den Strahlungsgesetzen
Beugung von Licht
Praktikum: Messung von Intensitätsverteilungen
Laborspektren, Sonnenspektrum, Sternspektren
Zusammenhang und Unterschied zwischen Frequenz und Farbe
Praktikum
Entropieerzeugung
Masse-Leuchtkraft Beziehung bei Hauptreihensternen
Rote Riesen, weiße Zwerge
Novae, Planetarische Nebel
Einsatz eines Modellbildungssystems
Infrarot-, Röntgenteleskope
Bestimmung von kosmischen Distanzen
Einsatz schülerzentrierter Arbeitsformen
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1. Physik als Naturbetrachtung unter bestimmten Aspekten
Die Schülerinnen und Schüler können zwischen Beobachtung und physikalischer Erklärung unterscheiden; zwischen ihrer Erfahrungswelt und deren physikalischer Beschreibung unterscheiden; die physikalische Beschreibungsweise anwenden; an Beispielen erläutern, dass naturwissenschaftliche Gesetze und Modellvorstellungen Grenzen haben.
6. Physik als ein historisch-dynamischer Prozess
Die Schülerinnen und Schüler können an Beispielen selbstständig darstellen, dass physikalische Begriffe und Vorstellungen nicht statisch sind, sondern sich in einer fortwährenden Entwicklung befinden; welche Faktoren zu Entdeckungen und Erkenntnissen führen (Intuition, Beharrlichkeit, Zufall, ...).
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11. Struktur der Materie
Die Schülerinnen und Schüler können Teilchenmodelle an geeigneten Stellen anwenden und kennen deren jeweilige Grenzen; die Struktur der Materie auf der Basis einer quantenphysikalischen Modellvorstellung beschreiben.
13. Modellvorstellungen und Weltbilder
Die Schülerinnen und Schüler können Grenzen der klassischen Physik benennen; die grundlegenden Gedanken der Quanten- und Atomphysik, Untersuchungsmethoden und erkenntnistheoretische Aspekte formulieren.
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Grundlegende Gedanken der Quantenphysik am Beispiel von Photonen und Elektronen:
Interferenzfähigkeit, stochastisches Verhalten, Komplementarität, Nichtlokalität, Verhalten beim Messprozess
Erkenntnistheoretische Aspekte
Atomkern
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Veranschaulichung durch geeignete Software
Exkursion
Einsatz schülerzentrierter Arbeitsformen
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