Physik
Leitgedanken zum Kompetenzerwerb
Prozessbezogene Kompetenzen zurücksetzen
  • 2.1 Erkenntnisgewinnung
    • 2.1 Erkenntnisgewinnung
    • Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben
    • Hypothesen zu physikalischen Fragestellungen aufstellen
    • Experimente zur Überprüfung von Hypothesen planen (unter anderem vermutete Einflussgrößen getrennt variieren)
    • Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls Messwerte erfassen
    • Messwerte auch digital erfassen und auswerten (unter anderem Messwerterfassungssystem, Tabellenkalkulation)
    • mathematische Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen herstellen und überprüfen
    • aus proportionalen Zusammenhängen Gleichungen entwickeln
    • mathematische Umformungen zur Berechnung physikalischer Größen durchführen
    • zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung)
    • Analogien beschreiben und zur Lösung von Problemstellungen nutzen
    • mithilfe von Modellen Phänomene erklären und Hypothesen formulieren
    • Sachtexte mit physikalischem Bezug sinnentnehmend lesen
    • ihr physikalisches Wissen anwenden, um Problem- und Aufgabenstellungen zielgerichtet zu lösen
    • an außerschulischen Lernorten Erkenntnisse gewinnen beziehungsweise ihr Wissen anwenden
  • 2.2 Kommunikation
    • 2.2 Kommunikation
    • zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden
    • funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen verbal beschreiben (zum Beispiel „je-desto“-Aussagen) und physikalische Formeln erläutern (zum Beispiel Ursache-Wirkungs-Aussagen, unbekannte Formeln)
    • sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen austauschen (unter anderem Unterscheidung von Größe und Einheit, Nutzung von Präfixen und Normdarstellung)
    • physikalische Vorgänge und technische Geräte beschreiben (zum Beispiel zeitliche Abläufe, kausale Zusammenhänge)
    • physikalische Experimente, Ergebnisse und Erkenntnisse – auch mithilfe digitaler Medien – dokumentieren (zum Beispiel Skizzen, Beschreibungen, Tabellen, Diagramme und Formeln)
    • Sachinformationen und Messdaten aus einer Darstellungsform entnehmen und in andere Darstellungsformen überführen (zum Beispiel Tabelle, Diagramm, Text, Formel)
    • in unterschiedlichen Quellen recherchieren, Erkenntnisse sinnvoll strukturieren, sachbezogen und adressatengerecht aufbereiten sowie unter Nutzung geeigneter Medien präsentieren
  • 2.3 Bewertung
    • 2.3 Bewertung
    • bei Experimenten relevante von nicht relevanten Einflussgrößen unterscheiden
    • Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit, Ausgleichsgerade, mehrfache Messung und Mittelwertbildung)
    • Hypothesen anhand der Ergebnisse von Experimenten beurteilen
    • Grenzen physikalischer Modelle an Beispielen erläutern
    • Informationen aus verschiedenen Quellen auf Relevanz prüfen
    • Darstellungen in den Medien anhand ihrer physikalischen Erkenntnisse kritisch betrachten (zum Beispiel Filme, Zeitungsartikel, pseudowissenschaftliche Aussagen)
    • Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten und im Alltag mithilfe ihres physikalischen Wissens bewerten
    • Chancen und Risiken von Technologien mithilfe ihres physikalischen Wissens bewerten
    • Technologien auch unter sozialen, ökologischen und ökonomischen Aspekten diskutieren
    • im Bereich der nachhaltigen Entwicklung persönliche, lokale und globale Maßnahmen unterscheiden und mithilfe ihres physikalischen Wissens bewerten
    • historische Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse beschreiben
    • Geschlechterstereotype bezüglich Interessen und Berufswahl im naturwissenschaftlich-technischen Bereich diskutieren

Operatoren

Anhänge zu Fachplänen

3.5.7 As­tro­phy­sik

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Kos­mos als Gan­zes und die as­tro­no­mi­schen Ob­jek­te mit­hil­fe phy­si­ka­li­scher Ge­setz­mä­ßig­kei­ten. Sie be­schrei­ben die kos­mi­sche Ex­pan­si­on und de­ren zen­tra­le Be­deu­tung für die Ent­wick­lung des Uni­ver­sums. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Stern­ent­wick­lung in Grund­zü­gen als Ab­fol­ge von sta­bi­len und in­sta­bi­len Pha­sen. Sie be­schrei­ben Me­tho­den zum Nach­weis und zur Un­ter­su­chung der Ei­gen­schaf­ten von Exo­pla­ne­ten.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen
(1)

die Ent­wick­lung des Uni­ver­sums in Grund­zü­gen be­schrei­ben (Kos­mo­lo­gi­sches Stan­dard­mo­dell: Ur­knall, kos­mi­sche Ex­pan­si­on, Al­ter des Uni­ver­sums, Hin­ter­grund­strah­lung, Ent­ste­hung der Ato­me, Ent­ste­hung von Ga­la­xi­en)

(2)

Ga­la­xi­en als zu­sam­men­ge­setz­te Sys­te­me be­schrei­ben (zum Bei­spiel Ster­ne, Pla­ne­ten­sys­te­me, in­ter­stel­la­res Gas, Dunk­le Ma­te­rie)

(3)

die entfernungsabhängige Rotverschiebung der Galaxien beschreiben und als Folge der Expansion des Universums interpretieren (Hubble-Relation, \( v=H_0 \cdot r \), kosmischer Skalenfaktor)

(4)

be­schrei­ben, dass die Sta­bi­li­tät be­zie­hungs­wei­se In­sta­bi­li­tät von kos­mi­schen Ob­jek­ten von den Ei­gen­schaf­ten ei­nes der Gra­vi­ta­ti­on ent­ge­gen­wir­ken­den Drucks ab­hängt

(5)

die Ster­n­ent­ste­hung in Grund­zü­gen be­schrei­ben (Vor-Haupt­rei­hen­ent­wick­lung: Gra­vi­ta­ti­on und in­ne­rer Gas­druck von Mo­le­kül­wol­ken, Be­din­gun­gen für den Kol­laps von Mo­le­kül­wol­ken, En­er­gie­ab­strah­lung beim Kol­laps, Pro­tos­tern, Ein­set­zen von Fu­si­ons­pro­zes­sen)

(6)

das Haupt­rei­hen­sta­di­um be­schrei­ben (Gra­vi­ta­ti­on und in­ne­rer Gas­druck, Kern­fu­si­on, En­er­gie­trans­port zur Ober­flä­che, tem­pe­ra­tur­ab­hän­gi­ge Ab­strah­lung, die Son­ne als Stern)

(7)

die Nach-Hauptreihenentwicklung für verschiedene Sternmassen beschreiben (Schalenbrennen, Roter Riese, zukünftige Entwicklung der Sonne, Kriterien für die Stabilität der Endstadien: Weißer Zwerg, Neutronenstern, Schwarzes Loch, Schwarzschildradius \( R_\mathrm{S}=\dfrac{2 GM}{c^2}\))

(8)

Me­tho­den zum Nach­weis ex­tra­so­la­rer Pla­ne­ten be­schrei­ben (zum Bei­spiel Tran­sit­me­tho­de, Ra­di­al­ge­schwin­dig­keits­me­tho­de, as­tro­me­tri­sche Me­tho­de, Mi­kro­gra­vi­ta­ti­ons­lin­sen­me­tho­de, di­rek­te Ab­bil­dung)

(9)

er­läu­tern, wie sich mit­hil­fe der Spek­tral­ana­ly­se die Ei­gen­schaf­ten von Pla­ne­ten­at­mo­sphä­ren be­stim­men las­sen (zum Bei­spiel Tem­pe­ra­tur, che­mi­sche Zu­sam­men­set­zung, mög­li­che Hin­wei­se auf Le­ben)


Umsetzungshilfen
Hinweis
Die Beispielcurricula, Synopsen und Kompetenzraster sind bei den inhaltsbezogenen Kompetenzen des jeweiligen Faches zu finden.