Jahrgangsstufe 8
(2, MuG 0)Im Vordergrund des Physikunterrichts der Jahrgangsstufe 8 steht die Betrachtung von Phänomenen aus der Erfahrungswelt der Schüler. Physikalische Grundbegriffe werden behutsam eingeführt. Vor dem Erarbeiten der exakten Definitionen soll nach dem Grundsatz des entdeckenden Lernens ein möglichst weitreichendes Vorverständnis erreicht werden.
Um die Freude am Fach Physik zu wecken, ist im besonderen Maße auf Eigentätigkeiten der Schüler Wert zu legen. Wo immer möglich, sollen die Schüler im Unterricht an Experimenten (6 B) beteiligt werden, selbständig Schülerversuche durchführen und zu einfachen Heimversuchen (6 FZ) angeregt werden; dabei soll auch der fachgerechte, sicherheitsbewußte und schonende Umgang mit Geräten und Meßapparaturen eingeübt werden. Bei der Beschreibung physikalischer Sachverhalte ist von den Schülern eine dem jeweiligen Sachverhalt angemessene sprachliche Darstellung (6 DS) zu fordern. Insbesondere sollen die Schüler physikalische Größen und Gleichungen stets anschaulich interpretieren können.
Die Einführungsphase räumt genügend Zeit für den spielerischen Erstkontakt mit physikalischen Objekten und Methoden ein. Der Begriff der Kraft ist der Leitgedanke für die Behandlung der Teilgebiete der Mechanik in dieser Jahrgangsstufe; zur Darstellung von Kräften wird ein einfacher Vektorbegriff erarbeitet. Auch im Rahmen des Unterrichtsprojekts soll aufgrund der Themenwahl das Erlernte für die Schüler zu einem "persönlichen Gewinn" werden und ihnen ein erstes Verständnis ihrer Umwelt aus physikalischer Sicht ermöglichen.
1 Exemplarische Einführung in die Physik (ca. 17 Std.)
Durch einfache, überschaubare und zum Teil selbst ausgeführte Experimente aus verschiedenen Teilgebieten der Physik sollen die Schüler Freude an der Beobachtung und der aktiven Erforschung der Natur gewinnen. Sie entwickeln allmählich ein Gespür für die Denk- und Arbeitsweise der Physik (6 W) und lernen, Vorgänge genau zu beobachten sowie zu beschreiben und zu erläutern (6 DS). Sie sollen dabei erkennen, daß dazu Messungen notwendig sind.
Optische Phänomene
| Bilder, die durch Sammellinsen erzeugt werden | Beschreibung von Beobachtungen (6 D8); Bestimmung der Brennweite einer Sammellinse im Schülerversuch; Gesetzmäßigkeiten nur qualitativ |
Elektrische Phänomene
| elektrischer Strom im geschlossenen Kreis; Wärme-, Leucht- und magnetische Wirkung des elektrischen Stromes | Beschränkung auf einfache Stromkreise (6 MT; 6 V: verkehrssichere Beleuchtung beim Fahrrad) |
| elektrische Aufladung von Körpern; Strom als Transport elektrischer Ladung; einfache Modell-vorstellung vom elektrischen Stromkreis | Beschreibung und Deutung von Beobachtungen (6 DS) |
Hefteintrag: "Zu Hause nur mit Taschenlampenbatterien experimentieren!"
Eine kurze Behandlung der Funktionsweise von Mikrophon und Lautsprecher kann zu
akustischen Phänomenen überleiten (MT)..
Mechanische und akustische Phänomene
| schnelle und langsame Bewegungen; Begriff der mittleren Geschwindigkeit | erste Überlegungen zur Genauigkeit von Messungen; Messung der Schallgeschwindigkeit; (6 V: angepaßte Geschwindigkeit; Langstreckenfahrten und Pausen) |
| Schwingen von Pendeln; Schwingung, Periodendauer, Frequenz | Schülerversuch: Abhängigkeit der Periodendauer von der Länge des Pendels (6 M8: graphische Darstellung) |
| Tönen schnell schwingender Federn, Saiten und Membranen; Schall, Schallerzeugung | Aufnahme der Schwingung z.B. mit einem Drehspiegel |
| Empfangen von Schall; Bestimmung der Frequenz | Versuche mit Sinusgenerator, Lautsprecher, Mikrophon und Oszilloskop; Erläuterung des Zusammenhangs zwischen Tonhöhe und Frequenz (6 Mu8) |
2 Einführung in die Mechanik (ca. 33 Std.)
2.1 Kräfte und ihre Wirkungen (ca. 13 Std.)
Die Schüler lernen systematisch die begreifbare Welt der Mechanik kennen, die die Grundlage für viele Modellvorstellungen bildet. Beschreibung, Auswertung und Dokumentation von Experimenten sollen den Schülern helfen, die dargestellten Ereignisse in einem Begriffssystem festzuhalten und einzuordnen. Zunehmend soll die Beherrschung der Fachsprache (6 D) sowie die Anwendung einfacher mathematischer Umformungen als zweckmäßig und notwendig erkannt werden. Nach der Untersuchung von Kräften in der Natur sollen die Schüler die Konstruktionsprinzipien einfacher Maschinen kennenlernen und ein altersgemäßes Verständnis kausaler Zusammenhänge erreichen.
| Kräfte und ihre Wirkungen; Gleichgewicht zweier Kräfte; Trägheitssatz | Kraft als Ursache von Bewegungsänderungen und Verformungen; Beispiele aus dem täglichen Leben (6 MT, V: u.a. Prinzip des Sicherheitsgurts) |
| Kraft als physikalische Größe; Kraftpfeil | Altersgemäß wird die Kraft wie eine Basisgröße mit der Einheit Newton eingeführt. Herstellung eines Kraftmessers; Versuche zeigen die Notwendigkeit, Kräfte durch Betrag, Richtung und Angriffspunkt zu beschreiben. |
| Dehnungsverhalten von Körpern; Gesetz von Hooke | Aufnahme und Deutung von Kraft-Dehnungsdiagrammen, Diskussion des Gültigkeitsbereiches eines Gesetzes (6 M8) |
| Kraftwandler: Seil und Rolle, Flaschenzug | Beispiele auch aus der Geschichte der Technik (6 G) |
| Hebel; Drehmoment | Beschränkung auf einfache Anwendungen; Erklärung der Wirkung von Werkzeugen (6 MT) |
| Zusammensetzung oder Zerlegung von Kräften; schiefe Ebene | Lösen von maßstäblichen Konstruktionsaufgaben mit dem "Kräfteparallelogramm" und Erarbeiten eines einfachen Vektorbegriffs (6 M); Beschränkung auf einfache Beispiele |
2.2 Masse und Dichte (ca. 8 Std.)
Die Schüler gewinnen ein Verständnis für die Definition der Masse als ortsunabhängige Größe und lernen die Dichte als eine Größe kennen, die den Stoff eines homogenen Körpers kennzeichnet. Sie erfahren, daß gängige Formulierungen der Umgangssprache im fachwissenschaftlichen Kontext untauglich sein können.
| Gewichtskraft eines Körpers als ortsabhängige Größe | Beispiele zur Abhängigkeit der Gewichtskraft vom Ort |
| Masse als ortsunabhängige Größe | Einführung der Masse mit der Einheit Kilogramm; Messungen mit der Balkenwaage |
| Zusammenhang zwischen Gewichtskraft und Masse; Ortsfaktor | experimentelle Bestimmung des Ortsfaktors |
| Dichte als Materialkonstante | experimentelle Bestimmung bei festen, flüssigen und gasförmigen Körpern (6 C9) |
2.3 Druck in Flüssigkeiten und Gasen (ca. 12 Std.)
Die Schüler lernen die Kraftübertragung in Flüssigkeiten und Gasen sowie deren technische Anwendung verstehen. Sie sollen erkennen, wie der Schweredruck, insbesondere der Luftdruck, entsteht. Am Beispiel des Auftriebs sollen sich die Schüler altersgemäß mit der deduktiven Methode der Physik befassen.
| gleichmäßige Druckausbreitung; Druck als abgeleitete Größe; Teilchenmodell | Versuche zeigen, daß der Quotient F/A als Druck definiert werden kann. Druck als Zustandsgröße von Flüssigkeiten und Gasen |
| Flüssigkeiten und Gase als Medien bei Kraftwandlern | Anwendungen (6 MT, V: z.B. Hebebühne, hydraulische Bremse) |
| Schweredruck; Luftdruck | Beschränkung auf den Druckanstieg mit wachsender Tiefe im homogenen Medium (6 S; 6 GE, FZ: Gefahren beim Tauchen); Versuche mit verbundenen Gefäßen; Besprechung historischer Versuche (6 G: "Horror vacui"); Diskussion der Funktionsweise von Druckmeßgeräten (6 C9); Hinweise zum Wettergeschehen (6 MT) |
| Auftrieb; Gesetz von Archimedes | deduktive Herleitung, experimentelle Überprüfung; Beschränkung auf einfache Berechnungen (6 M8) |
| Schwimmen, Schweben, Sinken | z.B. Versuche mit dem Aräometer |
Für Schülerversuche sind u.a. die folgenden Themen besonders geeignet: Gesetz von Hooke, Kräftezerlegung, schiefe Ebene, Hebel, Dichte, Auftrieb
3 Unterrichtsprojekt: "Mensch und Mechanik" (ca. 6 Std.)
Im Rahmen eines Unterrichtsprojekts erfahren die Schüler, wie sich die Arbeitsweise der Physik bei der Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten auch auf viele Alltagsprobleme übertragen läßt und erkennen dadurch, daß ihr eigenes Tun und Handeln in vielen Bereichen von physikalischen Gesetzen geprägt ist (6 W). Manuelle Tätigkeiten und geistiges Arbeiten sollen abwechseln. Die Schüler sollen hierbei selbständig und im Team arbeiten sowie ihre eigenen Ideen einbringen.
Die folgenden Themen haben Vorschlagscharakter; es sind auch andere zum Themenbereich "Mensch und Mechanik" denkbar. Je nach Themenwahl und Schwerpunktbildung ergeben sich verschiedene fächerübergreifende Bezüge. Damit die Schüler gerne arbeiten, sollen sie bei der Wahl des Themas mitwirken können.
- Bau und Anwendung einfacher Flaschenzüge
(6 G, S; 6 FZ, MT)