Biologie / Chemie / Physik - Lehrpläne

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Klasse 8 8/2 Mechanik I Zeitrichtwert: 26 Methodisch - didaktischer Kommentar Das zweite Halbjahr der achten und das erste Halbjahr der neunten Klasse sind der Mechanik gewidmet. Das erste Halbjahr hat die Themenkreise Kräfte und Arbeit-Energie zum Inhalt. Da einige Abschnitte dieses Kapitels schon Gegenstände des propädeutischen Physikunterrichtes auf der Orientierungsstufe waren, ist es notwendig, die dort schon behandelten Inhalte hier gründlich zu wiederholen und zu festigen. Es erscheint sinnvoll, auf dieser Stufe die Kraft quasi als Grundgröße einzuführen. Das Newton ist als Gewichtskraft eines l00g-Massestücks hinreichend repräsentiert. Es empfiehlt sich, insbesondere bei der Behandlung der Kraftwandler Rolle und Flaschenzug, statt Massenstücke Kraftmesser zu verwenden, um Verwechslungen zwischen Kraft und Masse zu vermeiden. Die Trägheit von Körpern soll nicht zum Anlass werden, auf ein Verfahren zur Bestimmung der trägen Masse hinzuarbeiten. Im Verlauf des Mechanikunterrichts soll der Gebrauch der Mathematik als Hilfsmittel der Physik tiefgehender thematisiert werden. Mit dem Hookeschen Gesetz bietet sich gute Gelegenheit, einen proportionalen Zusammenhang als Tabelle, als Funktionsgleichung und als Graph darzustellen. Die Zusammenarbeit mit dem Mathematiklehrer ist hier wichtig. Die Begriffe Arbeit und Energie werden altersstufengemäß eingeführt. Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, dass man Energie auf verschiedene Arten speichern und wandeln kann. Da nur für die Lageenergie ein Term entwickelt wird, lässt sich der Energieerhaltungssatz nur verbal formulieren. Anstatt traditionell vorzugehen, ist es auch sinnvoll, den Arbeitsbegriff aus dem Energiebegriff zu entwickeln., also Arbeit als Energiedifferenz einzuführen. Das Skalarprodukt kann nicht mathematisch thematisiert werden. Um Schwierigkeiten bei der Produktbildung zu umgehen, beschränkt man sich auf den Sonderfall paralleler Kräfte und Wege. Das im Physikunterricht der Mittelstufe durchgängige Prinzip der Unterscheidung von Fach- und Alltagssprache findet in diesem Themenkreis markante Beispiele. Die physikalischen Begriffe Kraft, Arbeit und Energie stehen ja den entsprechenden Alltagsbegriffen unvermittelt gegenüber und bedürfen zu ihrer Vermittlung eigentlich ein Eingehen auf ihre Entwicklungsgeschichte. Projektmöglichkeiten: Neben dem in der Inhaltsspalte angedeuteten herkömmlichen Weg durch die Mechanik gibt es viele Möglichkeiten, die dort aufgeführten Inhalte in anderem Kontext zu unterrichten. So bietet es sich an, einige der Lerninhalte aus dem Abschnitt 2. Arbeit und Energie in einem Unterrichtsprojekt "Das Fahrrad" zu erarbeiten. Neben den physikalischen Inhalten, die an Beispielen aus der Alltagswelt der Kinder auch zu verwirklichen sind, kommen Beiträge aus den Bereichen Sport (Arbeit, Leistung), Verkehrserziehung (Sicherheit im Verkehr) und Biologie in Frage. Als außerschulische Partner bieten sich z.B. die Verkehrswacht oder die Polizei an. Wenn an der Schule ein Tag der Verkehrssicherheit durchgeführt wird, kann dieser zum Anlass des Projektes werden. Lerninhalte mit Erläuterungen 1. Kraft und Masse Kräfte und ihre Wirkungen Kraftmessung, Kraftpfeil Kräfteaddition Kräftegleichgewicht Kraft und Gegenkraft Hookesches Gesetz Masse und Gewichtskraft 2. Arbeit und Energie Mechanische Arbeit als physikalische Größe Formen der mechanischen Arbeit Goldene Regel der Mechanik Mechanische Energie und ihre Formen Energieumwandlungen und Energieerhaltungssatz 192 ca. 10 Std. Wiederholung und Erweiterung der Begriffe aus der Orientierungsstufe Die Kraft wird auf dieser Stufe als "Basisgröße" eingeführt. Proportionalität -> M Erdbeschleunigung als Ortsfaktor g = 10 N/kg ca. 12 Std. Kraft- und Wegrichtung nur parallel! Einführung ist auch im Zusammenhang mit Kraftwandlern möglich. Beschleunigungs-, Hub- und Spannarbeit am Beispiel von Rolle und Flaschenzug Bewegungs-, Lage- und Spannenergie Da nicht für alle Energieformen Terme vorliegen, wird der Energiesatz in Worten formuliert. Hinweise Günstige Gelegenheit für Schülerversuche! Wiederholung der Inhalte der Orientierungsstufe Wichtig ist hier die Abgrenzung der Fachsprache von der Alltagssprache. Einfache Alltagsbeispiele sind empfehlenswert.
Lerninhalte mit Erläuterungen Hinweise Reibungskraft und Reibungsarbeit Mechanische Leistung Nur qualitative Experimente zu den Reibungsarten 3. Projektvorschläge - Fahrrad - Mechanik u. Sport - Bau einfacher Maschinen - Zusammensetzung und Zerlegung von Kräften ca. 4 Std. ->VK, Sport, Bio Hebel, Wellrad, Getriebe -> Sp, Bio ->BK -> M, Ge Sicherheitsaspekte außerschulische Partner schiefe Ebene, Kran 193
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