Modelle und Theorien zur Bearbeitung von Aufgaben und Problemen nutzen

Phänomene unter Nutzung bekannter physikalischer Modelle und Theorien erklären Modelle sowie deren Aussage- und Vorhersagemöglichkeiten beschreiben. Sie beschreiben deren Grenzen.

Verfahren und Experimente zur Bearbeitung von Aufgaben und Problemen nutzen

Versuchsanordnungen nach Anleitungen aufbauen, Experimente durchführen und ihre Beobachtungen protokollieren Messwerte auch digital erfassen (unter anderem digitale Messwerterfassungssysteme) bekannte Messverfahren sowie die Funktion einzelner Komponenten eines Versuchsaufbaus erklären bekannte Auswerteverfahren auf Messergebnisse anwenden bekannte mathematische Verfahren auf physikalische Fragestellungen und Probleme anwenden

Fragestellungen und Hypothesen auf Basis von Beobachtung und theoretischen Überlegungen bilden

physikalische Phänomene oder Sachverhalte beobachten und beschreiben Fragestellungen zu physikalischen Sachverhalten identifizieren und formulieren Hypothesen zur Bearbeitung von Fragestellungen aufstellen

fachspezifische Modelle und Verfahren charakterisieren, auswählen und zur Untersuchung von Sachverhalten nutzen

Phänomene physikalisch modellieren, auch mithilfe mathematischer Darstellungen und digitaler Werkzeuge. Sie beziehen dabei theoretische Überlegungen und experimentelle Erkenntnisse aufeinander. geeignete Experimente und Auswertungen zur Untersuchung physikalischer Fragestellungen planen, auch mithilfe digitaler Messwerterfassung und -auswertung

Ergebnisse interpretieren und Erkenntnisprozesse reflektieren

in Experimenten gewonnene oder recherchierte Daten auch mithilfe von digitalen Hilfsmitteln auswerten. Sie identifizieren Zusammenhänge und erklären diese mithilfe bekannter Modelle. zwischen Beobachtung und Interpretation experimentell gewonnener Daten differenzieren Messergebnisse unter Berücksichtigung von Messunsicherheiten interpretieren und Möglichkeiten zur Verbesserung des Messprozesses beschreiben die Eignung von Verfahren und Modellen für die Lösung von physikalischen Problemen beurteilen gewonnene Erkenntnisse auf Alltagssituationen übertragen und ihre Anwendbarkeit reflektieren

Informationen erschließen

zu physikalischen Sachverhalten zielgerichtet in analogen und digitalen Medien recherchieren und für ihre Zwecke passende Quellen auswählen zwischen fiktiven Aussagen und auf empirischer Evidenz beruhendem naturwissenschaftlichen Wissen differenzieren verwendete Quellen hinsichtlich der Kriterien Korrektheit, Fachsprache und Relevanz für den untersuchten Sachverhalt prüfen zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von Phänomenen differenzieren unter Berücksichtigung ihres Vorwissens aus Beobachtungen, Darstellungen und Texten relevante Informationen entnehmen und diese in passender Struktur und in angemessener Alltags- oder Fachsprache wiedergeben

Informationen aufbereiten

unter Verwendung von Alltags- oder Fachsprache korrekt strukturiert formulieren (unter anderem zeitliche Abläufe und kausale Zusammenhänge) ziel-, sach- und adressatengerecht geeignete Schwerpunkte für die Inhalte von Präsentationen, Diskussionen oder anderen Kommunikationsformen auswählen Informationen und Daten in ziel-, sach- und adressatengerechten Darstellungsformen veranschaulichen, auch mithilfe digitaler Werkzeuge (unter anderem Skizzen, Beschreibungen, Tabellen, Diagramme und Formeln)

Informationen austauschen und diskutieren

physikalische Sachverhalte sowie Lern- und Arbeitsergebnisse sach-, adressaten- und situationsgerecht unter Einsatz geeigneter analoger und digitaler Medien präsentieren sich mit anderen über physikalische Sachverhalte austauschen. Sie vertreten, reflektieren und korrigieren gegebenenfalls den eigenen Standpunkt mithilfe fachlicher Argumente. die Urheberschaft von Quellen prüfen, verwendete Quellen angeben und Zitate kennzeichnen

Sachverhalte und Informationen kriteriengeleitet beurteilen

vorgegebene Sachverhalte und Informationen hinsichtlich Schlüssigkeit und überzeugender Argumentation prüfen Informationen aus Quellen unterschiedlicher Art und deren Darstellung hinsichtlich Vertrauenswürdigkeit und Relevanz beurteilen in gesellschaftlich relevanten oder alltagsrelevanten Entscheidungssituationen mit fachlichem Bezug anhand relevanter Bewertungskriterien Handlungsoptionen entwickeln und sie gegeneinander abwägen

kriteriengeleitet Entscheidungen treffen

sich reflektiert und rational in außerfachlichen Kontexten ein eigenes Urteil bilden

Entscheidungen und deren Folgen reflektieren

Entscheidungen reflektieren (unter anderem fachliche, ökologische, ökonomische, politische und soziale Aspekte). Sie formulieren einfache Handlungsoptionen. Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen, gesellschaftlichen oder alltäglichen Zusammenhängen benennen

Niveau G

Kriterien für die Unterscheidung zwischen Beobachtung und Erklärung nennen (Beobachtung durch Sinneseindrücke und Messungen, Erklärung durch Gesetze und Modelle)

Niveau M/E

Kriterien für die Unterscheidung zwischen Beobachtung und Erklärung beschreiben (Beobachtung durch Sinneseindrücke und Messungen, Erklärung durch Gesetze und Modelle)

Niveau G/M/E

an Beispielen beschreiben, dass Aussagen in der Physik grundsätzlich überprüfbar sind (Fragestellung, Hypothese, Experiment, Bestätigung beziehungsweise Widerlegung)

Niveau G/M

die Funktion von Modellen in der Physik beschreiben (zum Beispiel anhand von Modellen zum elektrischen Stromkreis oder des Elementarmagnetmodells) erläutern, dass Größen mit Maßzahl und Einheit angegeben werden

Niveau E

die Funktion von Modellen in der Physik erläutern (zum Beispiel anhand des Lichtstrahlenmodells, des Teilchenmodells oder des Elementarmagnetmodells) die Funktion des SI-Einheitensystems an Beispielen beschreiben (unter anderem Unterscheidung von Größe und Einheit, Nutzung von Präfixen)

Niveau G/M/E

grundlegende Eigenschaften der Energie beschreiben (unter anderem Energieerhaltung) Beispiele für Energieübertragung in Alltag und Technik nennen und qualitativ beschreiben (mechanische, elektrische und thermische Energieübertragung sowie mittels Strahlung) Beispiele für die Speicherung von Energie in verschiedenen Energieformen in Alltag und Technik nennen und beschreiben (unter anderem Lageenergie, Bewegungsenergie, thermische Energie) das scheinbare Verschwinden von Energie mit der Umwandlung in thermische Energie erklären (Energieentwertung) Möglichkeiten der Energieversorgung mithilfe von Energieübertragungsketten beschreiben (zum Beispiel Wasserkraftwerk, Kohlekraftwerk) den Zusammenhang von zugeführter Energie, nutzbarer Energie und Wirkungsgrad bei Energieübertragungen beschreiben

Niveau E

die Lageenergie berechnen (E_Lage = m · g · h, Nullniveau) den Zusammenhang von Energie und Leistung beschreiben (P = ΔE/Δt)

Niveau G

den Zusammenhang von Energie und Leistung beschreiben Größenordnungen typischer Leistungen im Alltag ermitteln und vergleichen (zum Beispiel körperliche Tätigkeiten, Handgenerator, Fahrradergometer, Typenschilder, Leistungsmessgerät, Pkw) ihre Umgebung hinsichtlich des sorgsamen Umgangs mit Energie untersuchen und konkrete technische Maßnahmen sowie Verhaltensregeln ableiten

Niveau M

den Zusammenhang von Energie und Leistung beschreiben (P = E/t)

Niveau M/E

Größenordnungen typischer Leistungen im Alltag ermitteln und vergleichen (zum Beispiel körperliche Tätigkeiten, Handgenerator, Fahrradergometer, Typenschilder, Leistungsmessgerät, Pkw, Solarzelle) ihre Umgebung hinsichtlich des sorgsamen Umgangs mit Energie untersuchen, beurteilen, bewerten und konkrete technische Maßnahmen sowie Verhaltensregeln ableiten

Niveau G/M/E

physikalische Aspekte des Sehvorgangs beschreiben (Sender, Empfänger) grundlegende Phänomene der Lichtausbreitung experimentell untersuchen und mithilfe des Lichtstrahlenmodells beschreiben die Brechung beschreiben die Wirkung einer optischen Linse beschreiben (Sammellinse, Brennpunkt)

Niveau G

Schattenphänomene experimentell untersuchen und nennen (zum Beispiel Schattenraum und Schattenbild, Kernschatten und Halbschatten) optische Phänomene im Weltall erklären (zum Beispiel Mondphasen, Sonnenfinsternis, Mondfinsternis) Streuung, Absorption phänomenologisch beschreiben die Zerlegung von weißem Licht beschreiben (Prisma)

Niveau M

Schattenphänomene experimentell untersuchen und beschreiben (zum Beispiel Schattenraum und Schattenbild, Kernschatten und Halbschatten) die Grenzen der Wahrnehmung beschreiben (optischer Wahrnehmungsbereich)

Niveau E

Schattenphänomene experimentell untersuchen und erklären (zum Beispiel Schattenraum und Schattenbild, Kernschatten und Halbschatten) die Reflexion an ebenen Flächen experimentell untersuchen und beschreiben (Reflexionsgesetz, Spiegelbild) beschreiben, dass sichtbares Licht ein begrenzter Bereich des elektromagnetischen Spektrums ist (Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, Ultraviolettstrahlung) grundlegende Eigenschaften von Schall beschreiben (Schallerzeugung, Schallausbreitung, Schallempfänger, Wahrnehmung von Schall: Lautstärke und Tonhöhe) charakteristische Eigenschaften von Schwingungen beschreiben und untersuchen (Amplitude und Frequenz) den Zusammenhang zwischen akustischer Wahrnehmung und messbaren Größen beschreiben (Lautstärke und Amplitude, Tonhöhe und Frequenz) Schall in Bezug auf das Risiko möglicher Hörschädigungen bewerten (zum Beispiel Lautstärke von Kopfhörern, Hörgewohnheiten, Lärm, Schallschutzmaßnahmen)

Niveau M/E

optische Phänomene im Weltall erklären (Mondphasen, Sonnenfinsternis, Mondfinsternis) Streuung, Absorption, Emission und Transmission phänomenologisch beschreiben die Zerlegung von weißem Licht beschreiben (Prisma, optisches Spektrum)

Niveau G/M

die Reflexion an ebenen Flächen experimentell untersuchen und beschreiben (Reflexionsgesetz)

Niveau M

Bewegungen verbal und mithilfe von Diagrammen beschreiben (Zeit, Ort, Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsänderung) Geschwindigkeiten aus experimentellen Messdaten berechnen (v = s/t)

Niveau E

Bewegungen verbal und mithilfe von Diagrammen beschreiben und klassifizieren (Zeit, Ort, Richtung, Geschwindigkeit, gleichförmige und beschleunigte Bewegungen) Bewegungsdiagramme erstellen und interpretieren (s-t-Diagramm, Richtung der Bewegung) die Quotientenbildung aus Strecke und Zeitspanne bei der Berechnung der Geschwindigkeit erläutern und anwenden (v = Δs/Δt)

Niveau G/M

Bewegungsdiagramme erstellen und interpretieren (s-t-Diagramm)

Niveau G/M/E

aus ihren Kenntnissen der Mechanik Regeln für sicheres Verhalten im Straßenverkehr ableiten und bewerten (zum Beispiel Reaktionszeit)

Niveau G

Geschwindigkeiten aus experimentellen Messdaten berechnen Geschwindigkeit = Strecke : Zeitspanne (beziehungsweise v = s/t)

Niveau G/M

das Trägheitsprinzip beschreiben und anwenden Verformung als Wirkung von Kräften beschreiben (zum Beispiel anhand von Gummiband, Schraubenfeder, Federkraftmesser) eine einfache Maschine experimentell untersuchen und ihre Anwendung im Alltag und in der Technik beschreiben (zum Beispiel Hebel, Rollen)

Niveau E

das Trägheitsprinzip beschreiben Verformungen als Wirkung von Kräften beschreiben (zum Beispiel anhand von Gummiband und Schraubenfeder, Hooke'sches Gesetz, Federkraftmesser) Newtons Prinzipien der Mechanik zur verbalen Beschreibung und Erklärung einfacher Situationen aus Experimenten und aus dem Alltag anwenden Zusammenhang und Unterschied von Masse und Gewichtskraft erläutern (Ortsfaktor, F_G = m · g) das Zusammenwirken von Kräften an eindimensionalen Beispielen quantitativ beschreiben (resultierende Kraft, Kräftegleichgewicht) eine einfache Maschine und ihre Anwendung im Alltag und in der Technik beschreiben (zum Beispiel Hebel, Rollen)

Niveau G/M/E

Geschwindigkeitsänderungen (Betrag und Richtung) als Wirkung von Kräften beschreiben aus ihren Kenntnissen der Mechanik Regeln für sicheres Verhalten im Straßenverkehr ableiten und bewerten (zum Beispiel Sicherheitsgurte)

Niveau G

Zusammenhang und Unterschied von Masse und Gewichtskraft beschreiben das Zusammenwirken von Kräften an eindimensionalen Beispielen beschreiben

Niveau M

Zusammenhang und Unterschied von Masse und Gewichtskraft beschreiben (Ortsfaktor, F_G = m · g) das Zusammenwirken von Kräften an eindimensionalen Beispielen beschreiben (resultierende Kraft, Kräftegleichgewicht)

Niveau G

Phänomene des Magnetismus mit einfachen Experimenten untersuchen und beschreiben (ferromagnetische Materialien, Magnetpole, Anziehung – Abstoßung)

Niveau M

Phänomene des Magnetismus mit einfachen Experimenten untersuchen und beschreiben (ferromagnetische Materialien, Magnetpole, Anziehung – Abstoßung, Magnetfeld) die Struktur von Magnetfeldern beschreiben (Feldlinien, Stabmagnet)

Niveau E

Phänomene des Magnetismus experimentell untersuchen und beschreiben (ferromagnetische Materialien, Magnetpole, Anziehung – Abstoßung, Zusammenwirken mehrerer Magnete, Magnetfeld, Feldlinien, Erdmagnetfeld, Kompass) die Struktur von Magnetfeldern beschreiben (Feldlinien, Stabmagnet, Hufeisenmagnet)

Niveau G/M/E

grundlegende Bauteile eines elektrischen Stromkreises benennen und ihre Funktion beschreiben (unter anderem Schaltsymbole) die elektrische Leitfähigkeit von Stoffen experimentell untersuchen (Leiter, Nichtleiter) qualitativ beschreiben, dass elektrische Ströme einen Antrieb beziehungsweise eine Ursache benötigen und durch elektrische Widerstände in ihrer Stärke beeinflusst werden (Stromstärke, Spannung, Widerstand, Ladung) Stromkreise unter Vorgabe von Schaltplänen aufbauen sowie Stromkreise in Form von Schaltplänen darstellen Stromstärke und Spannung messen physikalische Angaben auf Alltagsgeräten beschreiben (Spannung, Stromstärke, Leistung)

Niveau G

den elektrischen Stromkreis und grundlegende Vorgänge darin mithilfe von Modellen beschreiben in einfachen Reihenschaltungen und Parallelschaltungen Gesetzmäßigkeiten für die Stromstärke und die Spannung beschreiben und anwenden den Energietransport im elektrischen Stromkreis und den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung, Leistung und Energie beschreiben Gefahren des elektrischen Stroms sowie Maßnahmen zum Schutz beschreiben (zum Beispiel Sicherung, Schutzleiter)

Niveau M/E

den elektrischen Stromkreis und grundlegende Vorgänge darin mithilfe von Modellen erklären in einfachen Reihenschaltungen und Parallelschaltungen Gesetzmäßigkeiten für die Stromstärke und die Spannung beschreiben, anwenden und erläutern den Energietransport im elektrischen Stromkreis und den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung, Leistung und Energie beschreiben (P = U · I) Gefahren des elektrischen Stroms beschreiben sowie Maßnahmen zum Schutz beurteilen (zum Beispiel Sicherung, Schutzleiter) den Zusammenhang zwischen Stromstärke und Spannung untersuchen und erläutern (Widerstand, R = U/I)

Niveau G/M

die thermische und die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms und Anwendungen beschreiben (unter anderem Spule, Elektromagnet, Elektromotor)

Niveau E

die thermische und die magnetische Wirkung des elektrischen Stroms und Anwendungen erläutern (unter anderem Spule, Elektromagnet, Elektromotor) Kennlinien experimentell aufzeichnen und interpretieren (zum Beispiel Drähte unterschiedlicher Länge, Durchmesser und Materialien oder technischer Widerstand und Diode) die Reihenschaltung und Parallelschaltung zweier Widerstände untersuchen und beschreiben (R_ges = R_1 + R_2, 1/R_ges = 1/R_1 + 1/R_2)

Niveau M

die Abhängigkeit des Widerstands von Länge, Querschnittsfläche und Material experimentell untersuchen und Anwendungen von veränderlichen Widerständen beschreiben einfache elektronische Bauteile untersuchen (zum Beispiel Diode, Leuchtdiode, temperatur- beziehungsweise lichtabhängige Widerstände)

Niveau G/M

beschreiben, dass sich Stoffe bei Temperaturerhöhung in der Regel ausdehnen die drei thermischen Energieübertragungsarten beschreiben (Wärmeströmung, Wärmestrahlung, Wärmeleitung)

Niveau E

beschreiben, dass sich feste, flüssige und gasförmige Stoffe bei Temperaturerhöhung in der Regel ausdehnen (Änderung von Volumen und Dichte, ρ = m/V) Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Celsius-Skala und Kelvin-Skala beschreiben (unter anderem absoluter Nullpunkt) die drei thermischen Energieübertragungsarten erläutern (Konvektion, Wärmestrahlung, Wärmeleitung)

Niveau G

die Festlegung der Celsiusskala zur Temperaturmessung erklären

Niveau M

die Festlegung der Celsiusskala zur Temperaturmessung erklären und eine weitere Temperaturskala beschreiben

Niveau G/M/E

technische Anwendungen mit Bezug auf die thermischen Energietransportarten beschreiben, beurteilen und bewerten (zum Beispiel Dämmung, Heizung, Wärmeschutzverglasung)

Niveau M/E

Kriterien für die Unterscheidung zwischen Beobachtung und Erklärung beschreiben (Beobachtung durch Sinneseindrücke und Messungen, Erklärung durch Gesetze und Modelle) die Funktion von Modellen in der Physik beschreiben (zum Beispiel anhand des Teilchenmodells oder der Modellvorstellungen von Atomen)

Niveau M

an Beispielen erläutern, dass Aussagen in der Physik grundsätzlich überprüfbar sind (Fragestellung, Hypothese, Experiment, Bestätigung beziehungsweise Widerlegung)

Niveau E

erläutern, dass Aussagen in der Physik grundsätzlich überprüfbar sind (Fragestellung, Hypothese, Experiment, Bestätigung beziehungsweise Widerlegung) die Bedeutung des SI-Einheitensystems erläutern

Niveau M/E

die elektromagnetische Induktion qualitativ untersuchen und beschreiben mithilfe der elektromagnetischen Induktion die Funktionsweise von Generator und Transformator qualitativ erklären physikalische Angaben auf Alltagsgeräten beschreiben (zum Beispiel Akkuladung, Gleichspannung, Wechselspannung)

Niveau M

physikalische Aspekte der elektrischen Energieversorgung beschreiben (Wechselspannung, Transformator, Stromnetz)

Niveau E

physikalische Aspekte der elektrischen Energieversorgung beschreiben (Gleichspannung, Wechselspannung, Transformator, Stromnetz)

Niveau M

den Energiebedarf zur Erwärmung von Wasser berechnen verschiedene Arten der Energieversorgung unter physikalischen, ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Aspekten vergleichen, beurteilen und bewerten (unter anderem nachhaltige Energieversorgung, Energiespeicherung)

Niveau E

die Änderung der thermischen Energie bei Temperaturänderung beschreiben (ΔE = c · m · ΔT) verschiedene Arten der Energieversorgung sowie mögliche Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel unter fachlichen, ökologischen, ökonomischen und sozialen Aspekten vergleichen, beurteilen und bewerten (unter anderem nachhaltige Energieversorgung, Energiespeicherung)

Niveau M/E

ihre physikalischen Kenntnisse zur Beschreibung des natürlichen und anthropogenen Treibhauseffektes anwenden (Wellenlänge, elektromagnetisches Spektrum im Überblick, Strahlungshaushalt der Erde, Rückstrahlungsvermögen, Treibhausgase) Auswirkungen des Treibhauseffektes auf die Klimaentwicklung beschreiben und beurteilen (unter anderem mögliche Kippelemente)

Niveau M

den Aufbau des Atoms erläutern (Atomhülle, Atomkern, Elektron, Proton, Neutron, Kernladungszahl, Massenzahl, Isotope) Kernumwandlungen und ionisierende Strahlung beschreiben (Radioaktivität, spontaner Zerfall, α-, β-, γ-Strahlung, Halbwertszeit, Aktivität, Zählrate) Kernspaltung und Kernfusion beschreiben Nutzen und Risiken der medizinischen und technischen Anwendung von ionisierender Strahlung und Kernspaltung beschreiben und bewerten Gefahren ionisierender Strahlung für die menschliche Gesundheit und Maßnahmen zum Schutz beschreiben (Absorption und Abschirmung ionisierender Strahlung, Endlagerung radioaktiver Abfälle)

Niveau E

die Struktur der Materie im Überblick beschreiben und den Aufbau des Atoms erläutern (Atomhülle, Atomkern, Elektron, Proton, Neutron, Kernladungszahl, Massenzahl, Isotope) Kernumwandlungen und ionisierende Strahlung beschreiben (Radioaktivität, Spontanzerfall, α-, β-, γ-Strahlung, Halbwertszeit, Aktivität, Zählrate) Kernspaltung und Kernfusion beschreiben (zum Beispiel Sterne) Nutzen und Risiken der medizinischen und technischen Anwendung von ionisierender Strahlung und Kernspaltung erläutern und bewerten Gefahren ionisierender Strahlung für die menschliche Gesundheit und Maßnahmen zum Schutz beschreiben (Absorption und Abschirmung ionisierender Strahlung, Lagerung radioaktiver Abfälle)

Niveau M/E

biologische Wirkungen und gesundheitliche Folgen ionisierender Strahlung beschreiben sowie medizinische und technische Anwendungen nennen (unter anderem Röntgenstrahlung)