Sachkompetenzen

beschreiben das einfache Atommodell (Kern-Hülle-Modell). beschreiben die abstoßende und anziehende Wirkung der zwei Arten elektrischer Ladung. beschreiben Elektronen als negativ geladene Teilchen. beschreiben die Kraftwirkungen von Ladungen aufeinander und den Ladungsausgleich. ordnen dem elektrischen Druckunterschied die Kenngröße „Spannung“ zu und verwenden die Einheit Volt. beschreiben elektrischen Strom als durch den elektrischen Druckunterschied hervorgerufene gerichtete Elektronenströmung. ordnen dem elektrischen Strom die Größe „Stromstärke“ zu und verwenden die Einheit Ampere. beschreiben unterschiedliche Wirkungen von elektrischem Strom. beschreiben Gefahrenquellen von elektrischem Strom und Schutzmaßnahmen. bauen einfache Stromkreise auch unter Verwendung von digitalen Messwerterfassungssystemen nach Anleitungen auf. lesen und zeichnen einfache Schaltpläne. erläutern Phänomene im Stromkreis als System mithilfe des Elektronengasmodells. beschreiben den qualitativen Wirkungszusammenhang zwischen elektrischem Druckunterschied, elektrischem Widerstand und Elektronenströmung. beschreiben den Zusammenhang zwischen Stromstärke und Ladung: I = Q/t – und wenden ihn rechnerisch an. unterscheiden Energietransport und Ladungstransport. wenden bekannte Auswerteverfahren auf im elektrischen Stromkreis gewonnene Messergebnisse an, z. B. durch Erstellung eines Diagramms. beschreiben Induktionserscheinungen. bauen einfache Versuchsanordnungen zur Untersuchung von Induktionserscheinungen auf. wenden die Definition des Ohm’schen Widerstands, auch quantitativ, an. unterscheiden Reihen- und Parallelschaltung. führen Experimente, z. B. Kennlinienaufnahmen, nach Anleitung durch und protokollieren ihre Beobachtungen. beschreiben verschiedene Arten magnetischer Felder sowie deren Darstellung durch Feldlinienbilder. beschreiben das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule. erläutern den Einfluss von Stromstärke, Windungszahl, Spulenlänge und Medium im Inneren der Spule auf deren Magnetfeld. wenden bekannte mathematische Verfahren auf physikalische Fragestellungen und Probleme im elektrischen Stromkreis an, z. B. die Ausgleichsgerade bei der Ermittlung des Ohm’schen Widerstands 25.

Sachkompetenzen

beschreiben Geschwindigkeit als zusammengesetzte Größe aus Tempo (Betrag) und Bewegungsrichtung. unterscheiden gleichförmige und beschleunigte Bewegungen. stellen Bewegungen im t-v-Diagramm dar. verwenden das Newton als Einheit der Kraft und Kilogramm als Einheit der Masse. beschreiben Bewegungsänderungen (Tempo- und Richtungsänderung) als eine Wirkung, Verformung als eine weitere Wirkung von Kräften. beschreiben Geschwindigkeit als zusammengesetzte Größe aus Tempo (Betrag) und Bewegungsrichtung auch mittels Pfeildarstellung. führen Experimente nach Anleitung zur Zusatzgeschwindigkeit ∆v als Folge einer Einwirkung durch und protokollieren ihre Beobachtungen. stellen Bewegungen im t-v-Diagramm und t-s-Diagramm dar. geben die Definition der Geschwindigkeit als Quotient aus Weg und Zeit wieder und wenden sie rechnerisch an. beschreiben Beschleunigung als Veränderung der Geschwindigkeit (Richtung und/oder Tempo). erläutern den Begriff „freier Fall“. erklären bekannte Messverfahren sowie die Funktion einzelner Komponenten eines Versuchsaufbaus, z. B. bei der Videoanalyse zu Bewegungsabläufen. unterscheiden Masse und Gewichtskraft (auch quantitativ). erläutern das newtonsche Gesetz in der Kraftstoßformulierung. nutzen Vektordiagramme zur Veranschaulichung der Zusatzgeschwindigkeit. beschreiben den Zusammenhang zwischen dem Trägheitsprinzip und der Reibungskraft als bewegungshemmende Kraft in Alltagssituationen. stellen die Bewegungsgleichungen der gleichmäßig beschleunigten Bewegung dar und wenden sie auf physikalische Fragestellungen und Probleme an. wenden bekannte mathematische Verfahren, auch unter Einbeziehung digitaler Hilfsmittel, auf physikalische Fragestellungen und Probleme an, z. B. die Ausgleichsgerade bei der Untersuchung der gleichförmigen gradlinigen Bewegung. beschreiben den Zusammenhang zwischen Kraft und Beschleunigung. beschreiben das Prinzip der ungestörten Überlagerung und wenden es auf physikalische Fragestellungen und Probleme an. bauen einfache Versuchsanordnungen, auch unter Verwendung von digitalen Messwerterfassungssystemen, nach Anleitungen auf, führen Experimente durch und protokollieren ihre Beobachtungen, z. B. beim waagerechten oder senkrechten Wurf, bei der Impulserhaltung und bei der Kreisbewegung. wenden bekannte Auswerteverfahren auf Messergebnisse an, z. B. beim waagerechten oder senkrechten Wurf und bei der Kreisbewegung. beschreiben die gleichmäßige Kreisbewegung als beschleunigte Bewegung. unterscheiden die Begriffe Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft. beschreiben harmonische Schwingungen mit den Begriffen „Schwingungsebene“, „Auslenkung“, „Amplitude“, „Periodendauer“ und „Kreisfrequenz“. wenden bekannte mathematische Verfahren wie die Funktionsgleichung der zeitabhängigen harmonischen Schwingung zu Lösung von Problemen an. beschreiben den Zusammenhang zwischen Frequenz und Periodendauer bei der harmonischen Schwingung auch quantitativ. bauen einfache Versuchsanordnungen auch unter Verwendung von digitalen Messwerterfassungssystemen nach Anleitungen auf, führen Experimente durch und protokollieren ihre Beobachtungen, z. B. zur Schwingung eines Federpendels 26.

Sachkompetenzen

beschreiben verschiedene Energieformen: Bewegungsenergie, Lageenergie, elektrische Energie, thermische Energie und Strahlungsenergie. bauen einfache Versuchsanordnungen zur Energieübertragung und Energieentwertung nach Anleitungen auf, führen Experimente durch und protokollieren ihre Beobachtungen. beschreiben die Umwandlung von Energie. benennen regenerative Energiequellen und erläutern an einzelnen Beispielen die Energieumwandlung, z. B. bei Windrad, Solarthermie, Biomasse, Wärmepumpen (Luft-Wasser). beschreiben energiesparende Maßnahmen (Dämmung, Energieeffizienz, Wirkungsgrad). beschreiben das Prinzip der Energieentwertung bei irreversiblen Prozessen einerseits und Energie als Erhaltungsgröße andererseits. beschreiben mechanische Energieformen und Energieumwandlungen (halbqualitativ), z. B. mit dem Kontomodell. erklären die verschiedenen Arten des Wärmtransports im Teilchenmodell. wenden bekannte Auswerteverfahren auf Messergebnisse an, z. B. zur Ermittlung der Energiebedarfe von elektrischen Geräten. beschreiben den Zusammenhang zwischen Leistung, Energie und Zeit, auch quantitativ. nutzen Energie als zentrale Bilanzierungsgröße bei Energieumwandlungsprozessen, auch quantitativ. beschreiben Möglichkeiten der Speicherung von Energie. beschreiben die Umwandlung von Energie auch mithilfe von Energieflussdiagrammen. beschreiben Energie als Grundgröße in verschiedenen Systemen. beschreiben verschiedene Energieformen: auch Spannenergie, auch quantitativ. beschreiben die Energieumwandlungen bei der mechanischen Schwingung (auch quantitativ). beschreiben den Wirkungsgrad als Maß für Energieentwertung. beschreiben Möglichkeiten einer nachhaltigen Energieversorgung und damit verbundene Herausforderungen.

Sachkompetenzen

beschreiben den Aufbau der Atomkerne. beschreiben α-, β- und γ-Strahlung. „modellieren“ Kernzerfallsprozesse durch Analogieexperimente (Springblobb, Würfel, Bierschaum etc.). beschreiben Möglichkeiten der medizinischen Nutzung ionisierender Strahlung und des Strahlenschutzes. beschreiben die Vor- und Nachteile des Einsatzes von Kernkraftwerken und die Problematik der Endlagerung. beschreiben den Unterschied zwischen stabilen und instabilen Isotopen. bauen einfache Versuchsanordnungen zur Untersuchung ionisierender Strahlung auch unter Verwendung von digitalen Messwerterfassungssystemen nach Anleitungen auf, führen Experimente durch und protokollieren ihre Beobachtungen. unterscheiden Kernspaltung und Kernfusion. beschreiben die Bedeutung der Begriffe Halbwertszeit, Zählrate und Aktivität. beschreiben die biologische Wirkung ionisierender Strahlung. beschreiben Kernumwandlungsprozesse (Spontanzerfall, Kernfusion, Kernspaltung) und die damit verbundenen Möglichkeiten der Energieerzeugung. erklären den Unterschied zwischen stabilen und instabilen Isotopen im Zusammenhang mit Kernkräften und Coulombkräften 27.

Sachkompetenzen

unterscheiden verschiedene Arten des Wärmetransports. beschreiben die Temperatur als Maß für die Bewegungsenergie der Teilchen und den Zustand beim absoluten Nullpunkt der Temperatur (0 Kelvin) als absolute Ruhe. erklären bekannte Messverfahren sowie die Funktion einzelner Komponenten eines Versuchsaufbaus, z. B. zur Untersuchung von Temperaturkurven. beschreiben das elektromagnetische Spektrum (Wärmestrahlung, optische Strahlung, Mobilfunkstrahlung, Röntgenstrahlung). beschreiben Wechselwirkungen von Strahlung und Materie (Transmission, Absorption, Emission, Reflexion, Streuung), insbesondere von CO2 und Wärmestrahlung in der Atmosphäre. erläutern das Prinzip des Treibhauseffektes. unterscheiden den natürlichen und den anthropogenen Treibhauseffekt. erläutern Absorptions- und Emissionsprozesse im Gleichgewichtshaushalt der Erde. erläutern Rückkopplungsprozesse und thermische Gleichgewichtseinstellungen im Kontext des Weltklimas. beschreiben Einsatzmöglichkeiten der Wärmebildkamera. bauen einfache Versuchsanordnungen, z. B. bei Experimenten zur Wärmestrahlung und zur Durchlässigkeit verschiedener Materialien für verschiedene Strahlungsarten (IR, sichtbares Licht) auch unter Verwendung von digitalen Messwerterfassungssystemen (z. B. Wärmebildkameras) nach Anleitungen auf, führen Experimente durch und protokollieren ihre Beobachtungen. erklären Gleichgewichtsprozesse im Strahlungshaushalt der Erde, auch mithilfe des Stefan-BoltzmannGesetzes. erläutern das Konzept des Strahlungsantriebs. benennen mögliche Kippelemente und Folgen für das Weltklima.

Sachkompetenzen

Beschreiben naturwissenschaftliche Experimentalstrategien. Unterscheiden unterschiedliche Arten von Wissen in den Naturwissenschaften (Gesetz, Modell und Theorie) sowie deskriptive und explanative Aussagen. Beschreiben die Grundprinzipien naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung. Beschreiben Verfahren der kritischen Selbstüberprüfungen in der Physik (z. B. Peer-Review) und die Rolle von Fachexpertise zur Bewertung von Glaubwürdigkeit 28.

Erkenntnisgewinnungskompetenz

beobachten und beschreiben physikalische Phänomene oder Sachverhalte. explorieren die Umstände und Praktiken, unter denen ein physikalisches Phänomen erscheint und verstärkt wird. identifizieren und formulieren Fragestellungen zu physikalischen Sachverhalten. stellen Hypothesen zur Bearbeitung von Fragestellungen auf. planen geeignete Experimente und Auswertungen zur Untersuchung physikalischer Fragestellungen, auch mithilfe digitaler Messwerterfassung und -auswertung. wählen passende Darstellungsformen für die grafische Auswertung. entwickeln geeignete Modelle (z. B. Denkmodelle, grafische Darstellungen, mathematische Gleichungen), auch mithilfe digitaler Werkzeuge, wobei sie Hypothesen und experimentelle Erkenntnisse aufeinander beziehen. werten in Experimenten gewonnene oder recherchierte Daten auch mithilfe von digitalen Hilfsmitteln aus, identifizieren Zusammenhänge und erklären diese mithilfe bekannter Modelle (z. B. Denkmodelle, grafische Darstellungen, mathematische Gleichungen. differenzieren zwischen Beobachtung und Interpretation experimentell gewonnener Daten. berücksichtigen Messunsicherheiten und analysieren die Konsequenzen für die Interpretation des Ergebnisses. setzen sich mit der Relevanz von Modellen und Theorien auseinander und diskutieren über eine mögliche Bedeutung dieser im Prozess der Erkenntnisgewinnung. beurteilen die Eignung physikalischer Modelle und Theorien für die Lösung von Problemen. modellieren mit digitalen Hilfsmitteln. übertragen gewonnene Erkenntnisse auf Alltagssituationen und reflektieren ihre Anwendbarkeit.

Kommunikationskompetenz

recherchieren zu physikalischen Sachverhalten zielgerichtet in analogen und digitalen Medien und wählen für ihre Zwecke passende Quellen aus. differenzieren zwischen fiktiven Aussagen und auf empirischer Evidenz beruhendem naturwissenschaftlichem Wissen. prüfen verwendete Quellen hinsichtlich der Kriterien Korrektheit und Relevanz für den untersuchten Sachverhalt). unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von Phänomenen. entnehmen unter Berücksichtigung ihres Vorwissens aus Beobachtungen, Darstellungen und Texten relevante Informationen und geben diese in passender Struktur und angemessener Alltags- oder Fachsprache wieder. formulieren unter Verwendung von Alltags- oder Fachsprache chronologisch und kausal korrekt strukturiert. wählen ziel-, sach- und adressatengerecht geeignete Schwerpunkte für die Inhalte von Präsentationen, Diskussionen oder anderen Kommunikationsformen aus. veranschaulichen Informationen und Daten in ziel-, sach- und adressatengerechten Darstellungsformen, auch mithilfe digitaler Werkzeuge. prüfen die Urheberschaft, dokumentieren verwendete Quellen und kennzeichnen Zitate. präsentieren physikalische Sachverhalte sowie Lern- und Arbeitsergebnisse sach-, adressaten- und situationsgerecht unter Einsatz geeigneter analoger und digitaler Medien. tauschen sich mit anderen über physikalische Sachverhalte aus, vertreten den eigenen Standpunkt mithilfe fachlicher Argumente, reflektieren ihn und korrigieren diesen gegebenenfalls.

Bewertungskompetenz

prüfen eine vorgegebene Argumentation hinsichtlich Schlüssigkeit und überzeugender Argumentation. formulieren relevante Kriterien für den Bewertungsprozess. beurteilen nach vorgegebenen Kriterien Informationen und deren Darstellung aus Quellen unterschiedlicher Art hinsichtlich Vertrauenswürdigkeit und Relevanz. bilden sich rational begründet in bekannten überfachlichen Kontexten ein eigenes Urteil. treffen begründete Entscheidungen unter Berücksichtigung fachlicher und überfachlicher Kriterien. reflektieren Entscheidungen unter Berücksichtigung der nachhaltigen Entwicklung unter fachlichen, ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekten und formulieren einfache Handlungsoptionen. benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und gesellschaftlichen Zusammenhängen.