Sach- und Methodenkompetenz

physikalische Phänomene aus der Natur und im Rahmen von Experimenten beobachten Beobachtungsergebnisse beschreiben den Forschungsgegenstand der Astronomie nennen kulturhistorische Verbindungen zwischen griechischer Mythologie und heutigen Sternbildern zur Orientierung am Nachthimmel darstellen (KB) astronomische Beobachtungen vorbereiten und durchführen die temperaturabhängige Volumenänderung von Körpern die Entstehung und Ausbreitung von Schall die Demonstration der Wirkung des Luftdrucks Wirkungen von (Dauer-)Magneten die Entstehung von Schatten Kohäsion, Adhäsion, Kapillarität Geeignete Beobachtungsmöglichkeiten sind: Nutzung von Sonnenuhr bzw. Schattenstab zur Untersuchung der Erdrotation Bestimmung der Nordrichtung mit Hilfe des Polarsterns Orientierung am Nachthimmel mit Hilfe von Sternbildern Langzeitbeobachtung mit Protokoll (Auswertung siehe Abschnitt 2.1.3): Mondphasen und scheinbare Bewegung des Mondes Masse und Volumen als physikalische Größen charakterisieren, experimentell bestimmen und ausgewählte Repräsentanten zuordnen die Dichte mithilfe ihrer Kenntnisse über Volumen und Masse als physikalische Größe charakterisieren den Versuchsaufbau, das Vorgehen beim Experimentieren, die Beobachtungen/Messwerte und die Ergebnisse eines Experiments dokumentieren Schülerexperiment mit Protokoll: Bestimmung der Dichte eines Körpers Weg und Zeit als physikalische Größen charakterisieren und messen Schülerexperiment mit Protokoll: Bestimmung der Geschwindigkeit eines Körpers die Kraft als physikalische Größe charakterisieren Kraftwirkungen unterscheiden und Beispiele für Kräfte angeben Schülerexperiment mit Protokoll: Zusammenhang zwischen Kraft und Längenänderung: einer Feder den Druck als physikalische Größe charakterisieren den Auflagedruck beschreiben und berechnen sowie Beispiele aus Natur und Technik erläutern den Druck als eine Eigenschaft von Flüssigkeiten und Gasen mithilfe des Teilchenmodells erklären die Gewichtskraft als Ursache des Schweredrucks in Wasser und Luft beschreiben den Auftrieb als Folge des Schweredrucks beschreiben Schülerexperiment mit Protokoll: Messung der Auftriebskraft (archimedisches Prinzip: möglich)

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I–II

die Bedeutung der Astronomie anhand konkreter Beispiele (historisch: Navigation, Kalender, …; aktuell: Raumfahrt, Weltall als Labor, …) beschreiben exemplarisch erläutern, dass die Beobachtung eine wichtige Arbeitsmethode für den Erkenntnisgewinn in der Astronomie darstellt (KB) Geschwindigkeit als physikalische Größe charakterisieren sowie die Durchschnittsgeschwindigkeit berechnen den Zusammenhang/Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft auf der Erdoberfläche anhand von Beispielen angeben Reibungskräfte messen, zwischen Haft-, Gleit- und Rollreibung unterscheiden Beispiele für Reibungskräfte und zu erwünschter/unerwünschter Reibung nennen die Phänomene Schweben, Steigen, Sinken erklären

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

die Bedeutung der Astronomie anhand konkreter Beispiele (historisch: Navigation, Kalender, …; aktuell: Raumfahrt, Weltall als Labor, …) erläutern begründen, dass die Beobachtung eine wichtige Arbeitsmethode für den Erkenntnisgewinn in der Astronomie darstellt (KB) Geschwindigkeit als physikalische Größe charakterisieren sowie die Durchschnittsgeschwindigkeit berechnen und erläutern den Zusammenhang/ Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft auf der Erdoberfläche anhand von Beispielen erläutern Reibungskräfte messen, zwischen Haft-, Gleit- und Rollreibung unterscheiden und Beispiele zu erwünschter/unerwünschter Reibung in der Praxis erläutern (BNE) die Phänomene Schweben, Steigen, Sinken, Schwimmen erklären

Selbst- und Sozialkompetenz

sich in Fachräumen und beim Experimentieren regelgerecht verhalten (BO) Beobachtungen und Experimente individuell und in kooperativen Lernformen planen und durchführen Ergebnisse sorgfältig auf Grundlage vorgegebener Kriterien unter Verwendung der Fachsprache protokollieren und adressatengerecht präsentieren (DS) Medien als Informationsquellen sowie zur Simulation von physikalischen bzw. astronomischen Vorgängen nutzen (MB) verantwortungsbewusst mit Arbeits- und Experimentiermaterialien umgehen (BO) Ergebnisse reflektieren und daraus Schlussfolgerungen ziehen mit Misserfolgen bei Experimenten oder Beobachtungen konstruktiv umgehen und daraus lernen andere Schülerinnen und Schüler motivieren und unterstützen, um gemeinsam zu einem erfolgreichen Ergebnis zu gelangen sachlich und respektvoll kommunizieren, um Beobachtungen und Ergebnisse zu diskutieren (DB) konstruktives Feedback geben und annehmen, um die Qualität der gemeinsamen Arbeit zu verbessern

Sach- und Methodenkompetenz

Lichtquellen und beleuchtete Körper unterscheiden und Beispiele zuordnen die allseitige und geradlinige Ausbreitung des Lichts unter Verwendung des Modells Lichtstrahl beschreiben das Phänomen Schattenbildung mithilfe des Modells Lichtstrahl erklären und zwischen Kern- und Halbschatten unterscheiden das Reflexionsgesetz nennen und dessen Gültigkeit experimentell bestätigen das Phänomen Brechung beschreiben und das Brechungsgesetz qualitativ experimentell bestätigen einfache Strahlenverläufe für Schattenbildung, Reflexion und Brechung unter Anwendung des Modells Lichtstrahl zeichnen Totalreflexion und ihre Bedingungen beschreiben Thüringen als Wissenschafts- und Technologiestandort am Beispiel der Entwicklung der Glas- und optischen Industrie einordnen (KB) Schülerexperimente mit Protokoll: Reflexion und Brechung des Lichts optische Linsen anhand ihrer Form und ihrer Wirkung auf den Strahlenverlauf unterscheiden die Brennweite als physikalische Größe charakterisieren und experimentell bestimmen reelle Bilder an Sammellinsen mithilfe der Hauptstrahlen konstruieren und deren Eigenschaften bestimmen die Bildentstehung in einer Kamera und im Auge vergleichen Schülerexperiment mit Protokoll: Bildentstehung oder Strahlenverlauf an Sammellinsen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I–II

die Lichtausbreitung in Lichtleitern als Anwendung nennen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

die Lichtausbreitung in Lichtleitern als Anwendung erläutern die Dispersion des Lichts als physikalisches Phänomen der Brechung zuordnen und Beispiele aus der Praxis nennen

Selbst- und Sozialkompetenz

optische Sachverhalte sorgfältig und sauber darstellen (BO) Erkenntnisse bezüglich optischer Sachverhalte aus Fachtexten entnehmen und unter Verwendung der Fachsprache dokumentieren sowie adressatengerecht präsentieren (DS) Medien zur Simulation von physikalischen Erscheinungen nutzen (MB) Experimente individuell und in kooperativen Lernformen planen und durchführen im Arbeitsprozess sorgsam mit Experimentiermaterialien umgehen (BO)

Sach- und Methodenkompetenz

die Auswirkungen der Erdrotation und der Revolution der Erde um die Sonne am Himmel beobachten und beschreiben die Entstehung der Jahreszeiten durch die Neigung der Erdachse erklären durch eigene Beobachtungen die Strukturen der Mondoberfläche beschreiben die physikalischen Bedingungen (Gewichtskraft, Atmosphäre, Temperatur, Strahlung) auf der Mondoberfläche mit den Bedingungen auf der Erdoberfläche vergleichen eigene Beobachtungen zur Veränderung der Position des Mondes mit der Mondbewegung und Erdrotation erklären die Entstehung der Mondphasen erklären die Entstehung von Sonnen- und Mondfinsternis erklären

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I–II

Bedeutung und Nutzen historischer und aktueller Raumfahrtprojekte sowie geplante Vorhaben beschreiben

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

Bedeutung und Nutzen historischer und aktueller Raumfahrtprojekte sowie geplante Vorhaben bewerten

Selbst- und Sozialkompetenz

die Erde als einzigartigen Lebensraum wertschätzen und daraus Konsequenzen für das eigene umweltbewusste und nachhaltige Handeln ableiten (BNE) Erkenntnisse unter Verwendung der Fachsprache dokumentieren und adressatengerecht präsentieren (DS) Verantwortung bei der Bearbeitung von Aufgaben (z. B. Recherche) übernehmen unterschiedliche Meinungen zum Thema „Nutzen der Raumfahrt“ respektieren sowie Gruppenergebnisse verständlich und wertschätzend präsentieren (DB) eigene Aufnahmen von Himmelskörpern (außer der Sonne!) erstellen (MB) verantwortungsvoll mit Beobachtungsinstrumenten umgehen (BO)

Sach- und Methodenkompetenz

Arbeit, Leistung und Energie als physikalische Größen charakterisieren Energieformen nennen und Beispiele aus dem Alltag beschreiben Energieumwandlungen, -übertragung und -entwertung anhand von einfachen Experimenten und Beispielen beschreiben den Zusammenhang zwischen Arbeit und Energie anhand von Beispielen erläutern den Energieerhaltungssatz nennen und auf Beispiele anwenden Energieumwandlungen und -übertragung anhand von Energieflussdiagrammen grafisch darstellen und beschreiben die physikalische Größe Wirkungsgrad charakterisieren und bei der Beschreibung von Energieumwandlungen anwenden erneuerbare und nicht erneuerbare Energiequellen nennen, bzgl. ihrer Nachhaltigkeit vergleichen (BNE) und regionale Beispiele nennen (KB)

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

den Wirkungsgrad für einfache Beispiele berechnen und die Energieentwertung abschätzen

Selbst- und Sozialkompetenz

geeignete Medien nutzen, um Informationen zu recherchieren und dabei die Zuverlässigkeit von Quellen hinterfragen (MB) die Bedeutung physikalischer Begriffe und Größen von deren Verwendung in der Alltagssprache abgrenzen (DS) Möglichkeiten der Energiebereitstellung, -speicherung und -nutzung anhand von Beispielen aus dem Alltag und der Wirtschaft sachlich fundiert und begründet diskutieren (BO, DB) die Energieentwertung im gesellschaftlichen und technologischen Kontext einordnen den sparsamen und umweltschonenden Umgang mit Energie begründen und daraus Konsequenzen für das eigene Handeln ableiten (BNE) auf die Ideen und Meinungen anderer eingehen und konstruktives Feedback geben (DB)

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I–II

die Entwicklung verschiedener Weltbilder vom Altertum bis zur Gegenwart beschreiben (KB) die Bedeutung von verschiedenen Kleinkörpern für das Leben auf der Erde beschreiben

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

verschiedene Weltbilder vom Altertum bis zur Gegenwart beschreiben und bzgl. der Entwicklung des historischen Wissenstands bewerten (KB) verschiedene Kleinkörper vergleichen und deren Bedeutung für das Leben auf der Erde beurteilen

Sach- und Methodenkompetenz

die Entstehung und den räumlichen Aufbau unseres Sonnensystems beschreiben die Himmelskörper Sonne, Planet, Mond, Zwergplanet und Kleinkörper des Sonnensystems definieren die Planeten durch Auswahl geeigneter Kriterien klassifizieren

Selbst- und Sozialkompetenz

historische und religiöse Aspekte ausgewählter Weltbilder sachlich und unter Verwendung der Fachsprache diskutieren (DS, KB) neue Erkenntnisse mit früheren Annahmen vergleichen Lebensbedingungen auf verschiedenen Himmelskörpern beurteilen verantwortungsvoll mit Informationsquellen umgehen (MB) die Unterschiede zwischen Astronomie und Astrologie benennen anderen aufmerksam zuhören und unterschiedliche Sichtweisen respektieren (DB)

Sach- und Methodenkompetenz

Beispiele für Reibungselektrizität nennen Erscheinungen im elektrischen Stromkreis mit Hilfe eines Modells erklären Kraftwirkungen zwischen geladenen Körpern beschreiben Wirkungen und Gefahren des elektrischen Stromes nennen die Schaltzeichen den grundlegenden elektrischen Bauteilen zuordnen den grundlegenden Aufbau eines einfachen Stromkreises beschreiben und mit Hilfe von Schaltzeichen skizzieren einfache Stromkreise mit Hilfe von Schaltplänen aufbauen zwischen Leitern und Nichtleitern (Isolatoren) unterscheiden die Größen elektrische Stromstärke und elektrische Spannung charakterisieren den elektrischen Widerstand charakterisieren die Größen Spannung, Stromstärke und Widerstand mit Hilfe der Grundgleichung berechnen die Bedeutung von elektrischen Geräten im Alltag und Berufsleben begründen (BO) Schülerexperiment mit Protokoll: Messung von elektrischer Spannung und elektrischer: Stromstärke

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

die Ladung eines Körpers als Elektronenmangel oder -überschuss erklären berührungsfreie Kraftwirkungen im elektrischen Feld untersuchen den elektrischen Strom in Metallen als gerichtete Bewegung von Elektronen beschreiben Eigenschaften von Reihen- und Parallelschaltung untersuchen (z. B. Experiment, Simulation) das ohmsche Gesetz experimentell nachweisen und interpretieren die Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von Länge, Querschnitt und Material qualitativ beschreiben

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II

berührungsfreie Kraftwirkungen im elektrischen Feld untersuchen das ohmsche Gesetz experimentell nachweisen und interpretieren

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I–II

den elektrischen Strom in Metallen als gerichtete Bewegung von Elektronen angeben Eigenschaften von Reihen- und Parallelschaltung überprüfen und anwenden

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

das ohmsche Gesetz experimentell nachweisen

Selbst- und Sozialkompetenz

die Gefahren des elektrischen Stroms erkennen und sicher mit elektrischen Geräten umgehen (BO) Experimente zur Elektrizitätslehre planen und durchführen Erkenntnisse aus der Elektrizitätslehre in Präsentationen/Diskussionen unter Verwendung der Fachsprache verständlich darstellen (DS, MB) Informationen aus verschiedenen Quellen selbstständig entnehmen und anwenden (MB) in Gruppen arbeiten, auf die Ideen und Meinungen anderer eingehen und konstruktives Feedback geben (DB) Verantwortung für das eigene Lernen übernehmen, indem sie sich aktiv an Diskussionen beteiligen und Fragen stellen, um ihr Verständnis zu vertiefen (BO)

Sach- und Methodenkompetenz

die Temperatur als physikalische Größe charakterisieren den absoluten Nullpunkt der Temperatur mit Hilfe des Teilchenmodells erläutern Wärme und thermische Energie als physikalische Größen charakterisieren und voneinander unterscheiden die Grundgleichung der Wärmelehre interpretieren anhand praktischer Beispiele die temperaturabhängige Volumenänderung von Körpern beschreiben und für Gase mit dem Teilchenmodell erläutern Anomalien des Wassers beschreiben und deren Bedeutung an Beispielen erläutern Arten der Wärmeübertragung (Leitung, Strömung/Konvektion, Strahlung) beschreiben und Anwendungsbeispiele zuordnen ein Temperatur-Wärme-Diagramm mit Übergängen der Aggregatzustände interpretieren verschiedene Aggregatzustände vergleichen und Aggregatzustandsänderungen unter energetischen Gesichtspunkten beschreiben die Bedeutung der Verdunstung in Natur und Alltag beschreiben die Bedeutung von Umwandlungswärmen an Beispielen aus der Natur beschreiben den Aufbau einer technischen Anwendung beschreiben und ihre Wirkungsweise sowie die stattfindenden Energieumwandlungen erläutern, z. B. Wärmekraftmaschinen, Kühlschrank/Wärmepumpe, Solarthermie Schülerexperiment, z. B.: Temperaturverlauf beim Erwärmen von Wasser mit Zustandsänderungen; Wärmeübertragung bzw. Wärmedämmung; Solarthermie; Speicherung thermischer Energie; Verdunstung als Kühlungsprozess

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

die Bedeutung der spezifischen Wärmekapazität von Stoffen erläutern Phänomene des Klimawandels mit Hilfe der Wärmelehre exemplarisch erläutern und deren Auswirkungen bewerten und diskutieren (BNE)

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I–II

Phänomene des Klimawandels mit Hilfe der Wärmelehre exemplarisch erläutern (BNE)

Selbst- und Sozialkompetenz

sich faktenbasiert eine Meinung bilden, diese in eine Diskussion einbringen und sich für andere Meinungen offen zeigen (DB) Entscheidungen im Hinblick auf Energie unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit bewerten und Konsequenzen für das eigene Handeln ableiten (BNE) die Bedeutung physikalischer Erkenntnisse für persönliche und gesellschaftliche Entscheidungen einschätzen (KB) konzentriert, selbstständig und verantwortungsbewusst Messungen durchführen und auswerten (BO) sich beim Experimentieren regelgerecht verhalten und die Festlegungen des Arbeitsschutzes einhalten (BO) ihren Lernprozess eigenverantwortlich gestalten und reflektieren zunehmend selbstständig recherchieren und kreative Lösungen entwickeln

Sach- und Methodenkompetenz

den Aufbau von Dauermagneten beschreiben das magnetische Feld im Sinne der berührungsfreien Kraftwirkung auf andere Magnete charakterisieren die Eigenschaften des Feldlinienmodells für das magnetische Feld nennen Abhängigkeiten des Magnetfeldes einer stromdurchflossenen Spule von Stromstärke, Windungszahl und Eisenkern beschreiben den Aufbau eines Elektromagneten beschreiben Schülerexperiment: Wirkungen von Magneten

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

mit Hilfe des Elementarmagnetenmodells die Eigenschaften von Dauermagneten erklären Feldlinienbilder von Stabmagneten, Hufeisenmagneten, geraden stromdurchflossenen Leitern, stromdurchflossenen Spulen (außerhalb und innerhalb einer langen Zylinderspule) sowie des Erdmagnetfeldes skizzieren und interpretieren

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

Feldlinienbilder von Stabmagneten, stromdurchflossenen Spulen (außerhalb und innerhalb einer langen Zylinderspule) sowie des Erdmagnetfeldes skizzieren und interpretieren den Aufbau eines Gleichstrom-Elektromotors beschreiben, seine Funktionsweise mit Hilfe erklären

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II

Feldlinienbilder von Stabmagneten, Hufeisenmagneten, stromdurchflossenen Spulen (außerhalb und innerhalb einer langen Zylinderspule) sowie des Erdmagnetfeldes skizzieren und interpretieren

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

den Aufbau eines Gleichstrom-Elektromotors beschreiben, seine Funktionsweise erklären und die stattfindenden Energieumwandlungen angeben

Selbst- und Sozialkompetenz

Anwendungen des Elektromagnetismus (z. B. Elektromotor, Relais, Lautsprecher) als eine wesentliche Quelle des hohen gesellschaftlichen Lebensstandards diskutieren (KB) die Energieumwandlungen am Elektromotor mit anderen Motoren vergleichen und ihren Einsatz für verschiedene Anwendungen bewerten (BNE) sich faktenbasiert eine Meinung bilden, diese in eine Diskussion einbringen und sich für andere Meinungen offen zeigen (DB) die Fachsprache richtig anwenden (DS)

Sach- und Methodenkompetenz

das Induktionsgesetz inklusive der Abhängigkeiten der Induktionsspannung qualitativ formulieren und anwenden den Aufbau eines Generators beschreiben, dessen Funktionsweise erklären und die stattfindenden Energieumwandlungen angeben Gleich- und Wechselspannung/-strom qualitativ miteinander vergleichen den Aufbau eines Transformators beschreiben, dessen Funktionsweise erklären und die stattfindenden Energieumwandlungen angeben Schülerexperiment mit Protokoll: Spannungsübersetzung am Transformator

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

das lenzsche Gesetz nennen und mit der Energieerhaltung bei Induktionsvorgängen begründen Beispiele für die Nutzung von Generator, Transformator und weiteren Anwendungen der Induktion erklären

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

den Begriff Frequenz einer Wechselspannung im Alltagskontext anwenden Beispiele für die Nutzung von Generator, Transformator und weiteren Anwendungen der Induktion nennen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

die Begriffe Effektivwert, Amplitude, Frequenz einer Wechselspannung im Alltagskontext anwenden (z. B. Beschriftung Netzgeräte) mit Hilfe des Gesetzes für Spannungsübersetzung am unbelasteten Transformator Werte berechnen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II

Beispiele für die Nutzung von Generator, Transformator und weiteren Anwendungen der Induktion beschreiben

Selbst- und Sozialkompetenz

selbstständig Informationen zu Transformatoren und Generatoren im Alltag recherchieren (MB, BO) Energieeffizienz von elektrischen Geräten bewerten (BNE) gemeinsam Experimente durchführen (DB, BO) Ergebnisse aus Experimenten klar und verständlich unter Nutzung der Fachsprache präsentieren (DS, MB) Verantwortung für den gemeinsamen Arbeitsprozess übernehmen (BO, DB)

Sach- und Methodenkompetenz

die Leitfähigkeit von Halbleitern in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen (z. B. Licht und Temperatur) beschreiben Energieumwandlungen in einer Solarzelle beschreiben Schülerexperiment: Einflussfaktoren auf den Energieumwandlungsprozess in einer: Solarzelle untersuchen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

Anwendungsbeispiele für die Nutzung von Halbleitern (z. B. Temperaturfühler, LED) nennen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

Anwendungsbeispiele für die Nutzung von Halbleitern (z. B. Temperaturfühler, LED) erläutern

Selbst- und Sozialkompetenz

aus Einflussfaktoren auf den Energieumwandlungsprozess Schlussfolgerungen für die Planung von Solaranlagen ziehen (z. B. Verschattung, Sonnenlauf) (BNE, BO) die Notwendigkeit der Netzregulierung im Stromnetz als Maßnahme zur Sicherstellung der Energieversorgung anhand von Beispielen (Jahres-/Tageslastkurve, variable Einspeisung) erläutern (BNE) mögliche Lösungen für die Herausforderungen einer nachhaltigen Energieversorgung beschreiben (z. B. Doppelnutzung von Flächen, Energiespeicherung, dezentrale Versorgung, dynamische Stromtarife) (BNE, DB)

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

den prinzipiellen Aufbau und Nutzen des Stromverbundnetzes beschreiben verschiedene Möglichkeiten der Speicherung von Energie beschreiben den Zusammenhang zwischen elektrischer Energie und Leistung beschreiben (z. B. Laden eines Elektroautos, Bedarf von Geräten verschiedener Energieeffizienzklassen, Kostenvergleich) (BNE) die wesentlichen Angaben in einer Energiekostenabrechnung einordnen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

den prinzipiellen Aufbau und Nutzen des Stromverbundnetzes beschreiben die Herausforderungen für eine stabile Energieversorgung anhand der Tageslastkurve erklären die Notwendigkeit von Umspannwerken und Energiespeichern begründen verschiedene Möglichkeiten der Speicherung von Energie vergleichen den Zusammenhang zwischen elektrischer Energie und Leistung (auch quantitativ) beschreiben und berechnen (z .B. Laden eines Elektroautos, Bedarf von Geräten verschiedener Energieeffizienzklassen, Kostenvergleich) und Möglichkeiten zum Einsparen elektrischer Energie ableiten (BNE) die wesentlichen Angaben in einer Energiekostenabrechnung analysieren und bewerten

Sach- und Methodenkompetenz

Energieumwandlungen für verschiedene Kraftwerkstypen mit Hilfe von Energieflussdiagrammen beschreiben sowie Vor- und Nachteile benennen die elektrische Leistung als Produkt aus Spannung und Stromstärke berechnen Energiebeträge hinsichtlich ihrer Größenordnungen beurteilen und durch Beispiele verdeutlichen Schülerexperiment: Ermittlung der elektrischen Leistungsaufnahme bei Geräten (z. B.: Vergleich von Glühlampen und LED-Leuchten; auch als Beobachtungsexperiment am Stromzähler möglich)

Selbst- und Sozialkompetenz

Ergebnisse aus Experimenten klar und verständlich unter Nutzung der Fachsprache präsentieren (DS, MB) Verantwortung für den gemeinsamen Arbeitsprozess übernehmen (BO, DB) Bedeutung der technischen Geräte Transformator und Generator für die Stromversorgung im Haushalt diskutieren (BO, BNE) Energieentwertung bei Energieumwandlungsketten diskutieren (BNE) Maßnahmen für den effektiven und bewussten Umgang mit elektrischer Energie für das eigene Leben ableiten und beschreiben (BNE, BO, DS) mit Akkumulatoren in Alltagszusammenhängen sachgerecht umgehen (BO, MB)

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

Bewegung und Ruhe im Bezugssystem Erde beschreiben die Größen Weg und Zeit aus Diagrammen zu geradlinig gleichförmigen Bewegungen ermitteln die Größen Weg und Geschwindigkeit mit Hilfe von Gleichungen zur geradlinig gleichförmigen Bewegung berechnen die Größen Weg, Zeit und Geschwindigkeit aus Diagrammen zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung ermitteln die Größen Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung mit Hilfe der Gleichungen zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung berechnen das newtonsche Grundgesetz interpretieren und Alltagsvorgänge erklären

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

Bewegung und Ruhe in Abhängigkeit vom Bezugssystem beschreiben die Größen Weg, Zeit und Geschwindigkeit für die geradlinig gleichförmige Bewegung rechnerisch und grafisch ermitteln die Größen Weg, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung rechnerisch und grafisch für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung ermitteln das newtonsche Grundgesetz interpretieren und zur Berechnung anwenden

Sach- und Methodenkompetenz

Bewegungsformen und -arten beschreiben und zugehörige Beispiele nennen die geradlinig gleichförmige Bewegung mit Gleichungen und Diagrammen beschreiben die Beschleunigung als physikalische Größe charakterisieren die geradlinig gleichmäßig beschleunigte Bewegung mit Gleichungen und Diagrammen beschreiben (Spezialfall: freier Fall) Schülerexperiment mit Protokoll: Untersuchung eines Bewegungsvorgangs die Kraft als gerichtete physikalische Größe zeichnerisch darstellen Kraft als Ursache für Bewegungsänderungen (Betrag und Richtung der Geschwindigkeit) beschreiben Alltagsvorgänge mit Hilfe des Wechselwirkungs- und Trägheitsgesetzes erklären

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II

die gleichförmige Kreisbewegung beschreiben die Gleichung für die Radialkraft interpretieren und Alltagsvorgänge erklären

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene III

die gleichförmige Kreisbewegung mithilfe von Bahngeschwindigkeit, Umlaufzeit und Drehzahl beschreiben und diese Größen berechnen Superposition von geradlinigen Bewegungen an einfachen Beispielen (waagerechter Wurf) beschreiben mit Hilfe des Prinzips der Superposition resultierende Kräfte bzw. Teilkräfte bestimmen (z. B. geneigte Ebene) die Gleichung für die Radialkraft interpretieren und anwenden

Selbst- und Sozialkompetenz

Bewegungsvorgänge auch unter Nutzung digitaler Medien analysieren (MB) zu Bewegungsvorgängen unter Nutzung der Fachsprache korrekt kommunizieren (DS) in Teams bei der Analyse und Beschreibung von Bewegungsvorgängen zusammenarbeiten (DB) aus ihren Kenntnissen über Bewegungen und Kräfte Konsequenzen für ihr Verhalten (z. B. im Straßenverkehr) ableiten

Selbst- und Sozialkompetenz – Anspruchsebene III

Superpositionen physikalischer Größen sorgfältig und sauber grafisch darstellen (BO)

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

die Gravitation als Ursache der Bewegung von Himmelskörpern nennen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

das Gravitationsgesetz interpretieren und Beispiele für das Wirken der Gravitation beschreiben (z. B. die Entstehung der Gezeiten, Bewegung von Himmelskörpern, Spaghettisierung in der Nähe von schwarzen Löchern)

Sach- und Methodenkompetenz

die Bewegung der Himmelskörper mit Hilfe der keplerschen Gesetze beschreiben Beobachtung: Vergleich des scheinbaren Monddurchmessers zu verschiedenen Zeiten

Selbst- und Sozialkompetenz

die Bedeutung der Gravitation für das Universum und unser tägliches Leben bescheiben andere bei Rechen- oder Verständnisproblemen unterstützen Modelle, Skizzen oder Simulationen zum besseren Verständnis nutzen (MB) Gefahren durch Gezeiten in Küstenregionen einschätzen

Sach- und Methodenkompetenz

Neutron, Proton und Elektron als Bestandteile des Atoms unterscheiden und deren Anzahl mithilfe der Symbolschreibweise bestimmen den Begriff Isotop erklären die Ionisation eines Atoms beschreiben Radioaktivität (Spontanzerfall) als Eigenschaft instabiler Atomkerne, spontan ionisierende Strahlung auszusenden, benennen die Zählrate charakterisieren und die Ursachen der Nullrate benennen Arten radioaktiver Strahlung mit ihren Eigenschaften als Beispiele für ionisierende Strahlung nennen Kernumwandlungen mit Hilfe von Zerfallsgleichungen beschreiben die biologische Wirkung ionisierender Strahlung beschreiben und Beispiele für deren Nutzung (z. B. in der Medizin) nennen Maßnahmen zum Strahlenschutz beschreiben die Halbwertszeit und die Aktivität als physikalische Größen charakterisieren die grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines radioaktiven Zerfalls interpretieren und daraus die Halbwertszeit bestimmen den Zusammenhang zwischen Aktivität und Halbwertszeit qualitativ beschreiben und damit Maßnahmen zum Schutz vor radioaktiver Strahlung diskutieren Kernspaltung und Kernfusion qualitativ beschreiben und die Größenordnung der Energiefreisetzung einordnen

Selbst- und Sozialkompetenz

aus dem Zusammenhang von Halbwertszeit und Aktivität Folgen für die Lagerung von radioaktiven Stoffen (u. a. Abfälle) ableiten (BNE, BO) die Nutzung der Kernphysik unter Verwendung naturwissenschaftlicher Kenntnisse und unter Berücksichtigung gesellschaftlicher, ökonomischer sowie ökologischer Gesichtspunkte bewerten (BNE, DB, DS) und sich einen persönlichen Standpunkt bilden die Verantwortung von Wissenschaftlern bei der Entdeckung und Nutzung der Kernenergie im historischen und aktuellen Kontext diskutieren (DB, KB) sich mit den Meinungen anderer zum Thema Radioaktivität sachlich und tolerant auseinandersetzen (DB, DS) in Bezug auf den Strahlenschutz Konsequenzen für das eigene Handeln ableiten (BO)

Sach- und Methodenkompetenz

den Aufbau der Sonne einschließlich ihrer Atmosphäre und die wesentlichen Prozesse in den Schichten der Sonne beschreiben die Entstehung von Licht im Atom beschreiben die Kernfusion als Ursache für die Energiefreisetzung der Sonne benennen Auswirkungen der Sonnenstrahlung auf Organismen an Beispielen beschreiben die Formen der Sonnenaktivität benennen und deren Veränderungen beschreiben die Bedeutung der Sonne für die Erde an ausgewählten Beispielen diskutieren (z. B. Gravitation, Sonnenwind, Licht, Wärme, habitable Zone) eine Methode der astronomischen Entfernungsbestimmung beschreiben den Prozess der Entstehung der Sterne beschreiben die Bedeutung der Sternmasse für die verschiedenen Entwicklungswege und Endstadien der Sterne beschreiben den Zusammenhang zwischen den Sternfarben und der Oberflächentemperatur benennen Beobachtung: z. B. Sonnenbeobachtung (Randverdunkelung, Sonnenflecken …) ACHTUNG: Sonnenbeobachtung ohne Spezialfilter führt zu irreparablen Schäden!; Sternentstehungsgebiete (Orionnebel…) wesentliche Inhalte zur Entstehung und Entwicklung des Universums beschreiben Aufbau und Bewegungen des Milchstraßensystems beschreiben Erde und Sonnensystem in übergeordnete Strukturen einordnen (Milchstraßengalaxie, lokale Gruppe, Virgo-Superhaufen) Beobachtung: z. B. Andromeda-Galaxie, Plejaden, Herkuleshaufen…

Selbst- und Sozialkompetenz

aus den Gefahren während einer Sonnenbeobachtung arbeitsschutzgerechtes Verhalten ableiten (BO) Entfernungen im Weltall vergleichen und Größenvorstellungen entwickeln die Auswirkungen der Sonnenstrahlung auf unseren Körper beschreiben und Möglichkeiten zum Schutz vor Schädigungen daraus ableiten (BNE) zeitaufwendige und wetterabhängige Bedingungen für die Durchführung von erfolgreichen astronomischen Beobachtungen beurteilen eigene Aufnahmen von astronomischen Objekten erstellen und auswerten (MB) den Zusammenhang zwischen den Farbtemperatur-Angaben von Leuchtmitteln und der Oberflächentemperatur von Sternen herstellen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

weitere Objekte im Milchstraßensystem (Kugelsternhaufen, offene Sternhaufen, Sternentstehungsgebiete) nennen

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

weitere Objekte im Milchstraßensystem (Kugelsternhaufen, offene Sternhaufen, Sternentstehungsgebiete) nennen und ihre Verteilung beschreiben

Sach- und Methodenkompetenz

mechanische Arbeit berechnen die Goldene Regel der Mechanik an einer kraftumformenden Einrichtung anwenden und Berechnungen durchführen den Energieerhaltungssatz zur Berechnung der kinetischen und der potenziellen Energie anwenden historische Abbildungen von Perpetua mobila analysieren (KB) und die Unmöglichkeit der Konstruktion fachlich begründen Schülerexperiment mit Protokoll: Goldene Regel der Mechanik, z. B. an einer: kraftumformenden Einrichtung

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

den Impuls als Zustands- und Erhaltungsgröße charakterisieren

Selbst- und Sozialkompetenz

gemeinsam Experimente durchführen (DB, BO) die Bedeutung der Goldenen Regel der Mechanik für Anwendungen (z. B. Nutzung von Werkzeugen) diskutieren (BO) die Bedeutung der Erhaltungssätze als Basiskonzept in der Physik in Anwendungskontexten unter Verwendung der Fachsprache diskutieren (DB, BO, DS) im Team ein Experiment zur Überprüfung der Goldenen Regel der Mechanik planen, durchführen und dokumentieren (BO, DS)

Sach- und Methodenkompetenz

mechanische Schwingungen als periodische Bewegungen um eine Gleichgewichtslage und mithilfe ihrer Kenngrößen beschreiben die Abhängigkeit der Auslenkung von der Zeit grafisch darstellen und aus gegebenen Diagrammen die Kenngrößen ermitteln die periodischen Energieumwandlungen bei mechanischen Schwingungen mithilfe des Energieerhaltungssatzes beschreiben Beispiele für mechanische Wellen nennen und deren Kenngrößen erläutern (z. B. Schallwellen) das Prinzip der Entstehung von Tönen am Beispiel von Musikinstrumenten beschreiben (KB) Welleneigenschaften an Beispielen qualitativ beschreiben Schülerexperiment mit Protokoll: Bestimmung der Schwingungsdauer

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene II–III

gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen unterscheiden mechanische Wellen als Ausbreitung von Schwingungen im Raum mithilfe ihrer Kenngrößen beschreiben und zugehörige Diagramme interpretieren

Sach- und Methodenkompetenz – Anspruchsebene I

mechanische Wellen als Ausbreitung von Schwingungen im Raum mithilfe ihrer Kenngrößen beschreiben und in Diagrammen darstellen

Selbst- und Sozialkompetenz

gemeinsam Experimente durchführen (DB, BO) den Einfluss von Messunsicherheiten im Experiment bewerten (BO) Diagramme sauber skizzieren (MB, BO) digitale Werkzeuge zur Analyse von physikalischen Vorgängen nutzen (MB, BO) konzentriert, selbstständig und verantwortungsbewusst Experimente und Messungen planen, durchführen und auswerten (BO) Maßnahmen des Lärmschutzes ableiten und begründen (BO, BNE)

Sach- und Methodenkompetenz

den Wellencharakter des Lichts anhand von Welleneigenschaften erläutern dem Licht Wellenlänge und Frequenz als Kenngrößen zuordnen und den Zusammenhang zur Lichtfarbe beschreiben Möglichkeiten für den Nachweis von Strahlung außerhalb des sichtbaren Bereichs in Natur und Technik nennen (z. B. Infrarotkamera, UV-Detektoren) Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, Ultraviolettstrahlung und weitere Strahlungsarten als Beispiele für elektromagnetische Wellen nennen und in das elektromagnetische Spektrum einordnen (z. B. Sonnenstrahlung) Anwendungen der verschiedenen Arten elektromagnetischer Wellen nennen Schülerexperiment: Untersuchung der Durchlässigkeit von Materialien für: verschiedene Strahlungsarten (digitale Messwerterfassung, z. B. Smartphone, Wärmebildkamera, Lichtsensor) mögliche Wechselwirkungen von Strahlung mit Materie (Emission, Transmission, Absorption, Reflexion, Streuung) in Abhängigkeit von der Frequenz/ Wellenlänge an Beispielen beschreiben den Strahlungshaushalt der Erde mit Hilfe von Energiebilanzen beschreiben und in diesem Zusammenhang den natürlichen Treibhauseffekt der Erde erläutern den natürlichen und anthropogenen Treibhauseffekt unterscheiden erläutern, wie veränderte Bedingungen auf der Erdoberfläche und in der Atmosphäre das Strahlungsgleichgewicht beeinflussen und zu Klimaveränderungen führen ausgewählte Rückkopplungsprozesse und mögliche Kippelemente für das Klima beschreiben Schülerexperiment: Analogieexperimente zu Klimaphänomenen, z. B.: Reflexionsvermögen verschiedener Oberflächen und Folgen für die Erderwärmung; Einfluss von Treibhausgasen auf die Atmosphärentemperatur; Wirkung verschiedener Strahlungsarten (z. B. IR, VIS, UV) z. B. hinsichtlich der Durchlässigkeit durch Stoffe in der Atmosphäre; Meeresspiegelanstieg durch Schmelzen von Festlandeis (in Abgrenzung zur Schmelze von Meereis) bzw. durch Ausdehnung von Meereswasser; Entstehung von Klimazonen durch verschiedene Einstrahlwinkel der Sonne; Speicherfähigkeit der Meere („Klimapuffer“, z. B. Wärme und Kohlenstoffdioxid)

Selbst- und Sozialkompetenz

gemeinsam Experimente durchführen (DB, BO) den Einfluss von Messungenauigkeiten im Experiment bewerten (BO, DB) digitale Werkzeuge zur Analyse von physikalischen Vorgängen nutzen (MB, BO) atmosphärische und klimatische Vorgänge anhand der Ergebnisse von Analogie-Experimenten diskutieren (BNE, DS) Auswirkungen des anthropogenen Treibhauseffekts auf das Weltklima identifizieren und bewerten (BNE, DB) wissenschaftliche Informationen recherchieren, sachgerecht bewerten und in gesellschaftliche Diskussionen einbringen (DS, DB, BNE) Einfluss von Messungenauigkeiten im Experiment bewerten (BO, DB)