Physik

Der Gelehrte studiert die Natur nicht, weil das etwas Nützliches ist. Er studiert sie, weil er daran Freude hat, und er hat Freude daran, weil sie so schön ist. Wenn die Natur nicht so schön wäre, so wäre es nicht der Mühe wert, sie kennen zu lernen, und das Leben wäre nicht wert, gelebt zu werden.“
Henri Poincaré (1854-1912)

Überblick:

  1. Mitglieder der Fachschaft
  2. Arbeit in der Fachschaft
  3. Stundentafel
  4. Kompetenzbereich, Basiskonzepte und Inhaltsfelder des Fachs
  5. Methodik im Anfangsunterricht

Mitglieder der Fachschaft in alphabetischer Reihenfolge

  • Elmar Berghaus (Physik, Englisch)
  • Rosemarie Daum (Physik, Mathematik)
  • Georg Epple (Physik, Mathematik)
  • Christiane Köhler (Physik, Mathematik) – Fachsprecherin, Sammlungsleitung

Arbeit in der Fachschaft

„I have never really found it difficult to explain basic laws of nature to children. When you reach them at their level, you can read in their eyes their genuine interest an appreciation.“
Albert Einstein (1870-1955)

Die Fachschaft Physik trifft sich in regelmäßigen Abständen zum Austausch und zur gegenseitigen Anregung. Dabei ist allen Beteiligten neben Methodik, Didaktik und transparenter Bewertung, auch der interdisziplinäre Austausch wichtig. Diese Fachschaftsarbeit dient Absprachen und Festlegungen und ermöglicht Zeit zum gemeinsamen Ausprobieren anspruchsvollerer Versuche.
Impressionen:

 

Stundentafel – G8/G9

Sekundarstufe I:

Klassenstufe

 G 9

7 2 stündig
8 2 stündig
9 1 stündig (epochal unterrichtet)
10 2 stündig

Pro Halbjahr wird jeweils eine schriftliche Lernkontrolle geschrieben.
In der Oberstufe bieten wir Grund- und Leistungskurse an.

Kompetenzbereiche, Basiskonzepte und Inhaltsfelder des Fachs

Auszug aus dem Kerncurriculum:

Das Curriculum basiert auf dem Kerncurriculum Physik für die Sekundarstufe I des Gymnasiums. Neben den überfachlichen Kompetenzen zeigt es die Bezüge zu den Kompetenzbereichen des Faches auf und verknüpft diese mit den zugehörigen Inhaltsfeldern. Das Curriculum bietet einen Organisationsrahmen und wird regelmäßig in der Fachschaft bearbeitet, verbessert und neuen didaktischen und methodischen Erkenntnissen angepasst.

Kompetenzbereiche des Faches Physik, die sich jeweils in Teilbereiche untergliedern:

  • Erkenntnisgewinnung
  • Beobachten, beschreiben, vergleichen
  • Planen, untersuchen, auswerten, interpretieren
  • Arbeiten mit Modellen
  • Kommunikation
  • Arbeiten mit Quellen
  • Kommunizieren, argumentieren
  • Dokumentieren, präsentieren
  • Verwenden von Fach- und Symbolsprache
  • Bewertung
  • Beurteilung von Alltagskontexten mit naturwissenschaftlichen Kenntnissen
  • Abwägen und bewerten von Handlungsfolgen auf Natur und Gesellschaft
  • Reflektieren und bewerten von Handlungsoptionen als Grundlage für gesellschaftliche Partizipation
  • Nutzung fachlicher Konzepte
  • Konzeptbezogenes Strukturieren von Sachverhalten
  • Vernetzen von Sachverhalten und Konzepten
  • Problemorientiertes und konzeptbezogenes Erschließen von Sachverhalten

Basiskonzepte im Fach Physik:

  • Materie
  • Wechselwirkung
  • System
  • Energie

Inhaltsfelder im Fach Physik:

  • Haus der Naturwissenschaften
  • Erweiterung der Sinne
  • Energie in Umwelt und Technik
  • Elektrizität im Alltag
  • Wettererscheinungen und Klima
  • Fortbewegung und Mobilität
  • Technik im Dienst des Menschen
  • Zukunftssichere Energieversorgung
  • Physik in der Verantwortung

 

Kontextbezüge:

 

 

Klasse 7    
Rahmenthema Verbindliche Inhalte    
Optik Lichtquellen, Ausbreitung von Licht, Lichtbündel, Lichtstrahl

Schatten, Mondphasen und Finsternisse

Lochkamera

 

Reflexionsgesetz, ebener Spiegel, Bildentstehung

Abbildung mit Hohl- und Wölbspiegel, Bildkonstruktionen

   
Wärmelehre Ausdehnung verschiedener Materialien bei Erwärmung: feste Stoffe, Flüssigkeiten und Gase qualitativ – feste Stoffe auch quantitativ

Anwendungen (Thermometer, Brückenlager, Winde, Thermik)

 

Anomalie des Wassers

Wärme und Molekülbewegung, Teilchenmodell

 

Schmelzen und Erstarren, Messversuche Schmelz-und Erstarrungspunkt

Verdampfen durch Verdunsten (Anwendung Kühlschrank, Wetter)

Siedepunkterniedrigung bei vermindertem Druck

Ausbreitung der Wärme: Leitung, Strahlung, Konvektion

Wetter

   
Elektrizität 1 Magnetfeld, Feldlinienbilder

Magnetisieren und Entmagnetisieren, Elementarmagnet-Modell

Erde als Magnet, Kompass

 

Elektrischer Stromkreis, Leiter, Isolatoren, Glüh- und Glimmlampe

 

Wärmewirkung des elektr. Stromes

 

Magn. Wirkung des elektr. Stromes mit Anwendungen:

Elektromagnet, Klingel, Relais, Sicherungsautomat)

Kräfte auf stromdurchflossene Leiter, Drehspulinstrument

 

Chemische Wirkung

   
Klasse 8  
Rahmenthema Verbindliche Inhalte  
Optik II Brechung, Dispersion, Brechungsgesetz

Totalreflexion

Lichtdurchgang durch planparallele Platten und Prismen

 

Brechung an Linsen: Bildentstehung, Bildkonstruktionen

Anwendungen: Auge, Augenfehler und ihre Korrektur, optische Geräte (Diaskop, Mikroskop, Fernrohr, Fotoapparat)

 
Fortbewegung

in Natur und

Technik

Kraftwirkungen, Kraftdefinition

Hookesches Gesetz

Gewichtskraft, Masse, Trägheit

Vektorielle Zusammensetzung und Zerlegung von Kräften

 

Gleichförmige und beschleunigte Bewegungen

Weg-Zeit-Diagramme

Begriffsbildung Geschwindigkeit und Beschleunigung

 
 Fakultatives Thema: Druck und Auftrieb oder Akustik oder Farben  
Klasse 9  
Rahmenthema Verbindliche Inhalte  
Elektrizität II Eigenschaften der elektr. Ladung

Influenz, elektr. Feld, Faraday-Käfig

 

Elektrizitätsleitung in Metallen: Elektronen, glühelektr. Effekt, Diode, Braunsche Röhre

 

 

Strom als bewegte Ladung

Spannungsbegriff

 

Reihen- und Parallelschaltung

Definition des elektr. Widerstandes, Ohmsches Gesetz

 

Leitungsnetz und Wechselspannung

Gefahren des elektr. Stromes

 
Klasse 10
Rahmenthema Verbindliche Inhalte
Geräte und

Maschinen

Definition der mechanischen Arbeit in Zusammenhang mit einfachen Maschinen (Seil, Rolle, Flaschenzug, Hebel, schiefe Ebene)

Formen der mechanischen Arbeit

Erhaltung der Arbeit (qualitativ)

Energie und Energieformen

Leistung

Reibung

Energie und Technik Spannungsdefinition über elektr. Arbeit

Elektr. Leistung und Elektrizitätszähler

 

Spannungserzeugung durch Induktion

Aufbau und Funktionsweise des Generators und Motors

 

Wärme als Energieform

Mischungsversuche

Verdampfen und Kondensieren

Messung Verdampfungs- und Kondensationswärme

 

Aufbau und Funktionsweise des Transformators

Fernleitung und Verluste

Wärmekraftwerke (konventionell und nuklear)

Nutzung von Sonne, Wind und Wasser zur Energieerzeugung

Neuere Technologien (Wasserstoff, Wärme-Kraft-Kopplung…)

Umweltbelastungen beim Einsatz der verschiedenen Energieträger

 

Atom- und Kernmodell

Radioaktive Strahlung und ihre Risiken

Kernspaltung und Kettenreaktion

 

 

Kursthemen in der Oberstufe1:

  • E1/E2 : Mechanik
  • Q1: Elektrisches und magnetisches Feld
  • Q2: Mechanische und elektromagnetische Schwingungen und Wellen
  • Q3: Quanten- und Atomphysik
  • Q4: Wahlthema (z.B.: Kernphysik, Elementarteilchen, Astrophysik, Festkörperphysik, Relativitätstheorie, Geophysik)

Zum Lehrplan

Methodik im Anfangsunterricht

Auf die Frage, welches wohl das geeignetste Alter sei zum Beginn des Studiums der Physik, antwortet er: ‚Ich glaube, dass diese Frage erst nach einer Erfahrung von mehreren Jahren beantwortet werden kann. Ich kann nur soviel sagen, dass ich bei meinen Vorlesungen für die Jugend während der Weihnachtszeit niemals ein Kind fand, welches zu jung gewesen wäre, um das zu begreifen, was ich ihm sagte. Viele darunter kamen oft nach der Vorlesung zu mir mit Fragen, welche ihr Verständnis bewiesen.‘ “, M. Faraday (J. Tyndall über Faraday in: Faraday und seine Entdeckungen. Braunschweig 1870, S.207)

In der Physik wird im Anfangsunterricht versucht konsequent mit Schülerexperimenten in Kleingruppen (möglichst in Partnerarbeit) zu arbeiten. Dadurch ist der Unterricht im Hinblick auf die Methoden durch eine hohe Schülerzentrierung geprägt. Der Stoff des Lehrplans eignet sich hervorragend für eine Physik, die aus alltäglichen Phänomenen der Schülerwelt erwächst. Wie Im Lehrplan gefordert, wird hierbei ein „Wechselspiel von Beobachtung, gedanklicher Verarbeitung, Theoriebildung und experimenteller Überprüfung“(Vgl. Hessisches Kultusministerium: Lehrplan Physik – gymnasialer Bildungsgang. S.3.) angestrebt. Dabei wird vom Lehrer Stück für Stück eine neue Sichtweise dieser umgebenden Welt aufgebaut. Dies geschieht aber fast ausschließlich durch entdeckende und sehr haptisch orientierte Unterrichtsmethoden. Das eigene sinnliche Erfahren steht im Mittelpunkt der Erkenntnisgewinnung. Dieser schülerzentrierte Ansatz hat sich zum einen im Hinblick auf die erzielten Leistungsergebnisse bewährt, zum anderen macht er den Schülern auch laut Rückmeldung der Eltern sehr viel Spaß. Auch die Eltern werden dazu angeregt gemeinsam mit ihren Kinder zuhause weiter zu experimentieren, was aus vielen mitgebrachten Beobachtungsergebnissen erfreulicherweise auch wirklich geschieht.
Als Ausschnitt anbei die tabellarische Auflistung einiger angewandter Methoden:

Methoden für die Klasse 7

Arbeitstechniken

  • Hypothesen aufstellen – vermuten
  • Beobachten
  • Messen
  • Protokollieren
  • Vergleichen
  • Nachschlagen und hinterfragen
  • Visualisieren – zum Teil auch mit Computer, Video und Ähnlichem
  • Diskutieren
  • Auswendig lernen (Fachbegriffe, z.B. Sonnensystem)

Unterrichtsmethoden

  • Lehrerexperiment
  • Schülerexperiment
  • Versuchs-Protokoll
  • Projektarbeit (Black-Box, Lochkamera)
  • Kartenabfrage
  • Gruppen-Puzzle

Arbeitsformen

  • Fragend – entwickelndes UG
  • Diskussion
  • Partner- und Gruppenarbeit
  • Stillarbeit
  • Lehrervortrag
  • Präsentation
  • Kurz-Referate

„Der Wissenschaftler findet seine Belohnung in dem, was Poincaré die Freude am Verstehen nennt, nicht in den Anwendungsmöglichkeiten seiner Erfindung.“

Albert Einstein