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Themen
Kontextthema: Untersuchungen beim Augenarzt (18 Ust)
Jg.
Fragestellung
Inhaltsfeld/Inhaltliche Schwerpunkte
Kompetenzen
Wie werden Bilder im Auge erzeugt und vom Gehirn verarbeitet?
Große und kleine Bilder
Abbildungen mit Linsen und Spiegeln
Optische Geräte
UF1 Konzepte der Physik unter Bezug auf Basiskonzepte sowie übergeordnete Prinzipien und Gesetzmäßigkeiten erläutern, auch unter Verwendung von Beispielen.
Aufzeichnungen von Beobachtungen und Messdaten mit Bezug auf zugrundeliegende Fragestellungen und Hypothesen interpretieren und daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge sowie funktionale Beziehungen ableiten,
Lernvoraussetzungen – aus der Physik und aus anderen Fächern:
Kontextthema „Wie wir sehen“ (Jg. 5): Aufbau und Funktion des Auges; Ausbreitung von Licht; Absorption, Reflexion und Streuung
Fragestellungen; Konzepte
(Zeitumfang)
Konkretisierte Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler können…
Absprachen zum Unterricht (Methoden, Medien, Experimente, Leistungsüberprüfung…)
obligatorisch oder fakultativ
Was ist ein Bild und wie kann man Bilder erzeugen?
Wie entsteht ein Bild bei einer Lochkamera
Bildentstehung
(6 Ust)
Bilder unterschiedlicher Größe als Zusammensetzung von Bildpunkten beschreiben, die u.a. durch den Einfluss einer Linse erzeugt werden können, (UF1, UF3)
Phänomene der Lichtausbreitung (Reflexion, Totalreflexion, Streuung, Brechung, Absorption, Spektralzerlegung) an Beispielen erläutern. (UF3)
Schülerexperimente mit Lochkameras durchführen. Bilder beobachten und beschreiben (Helligkeit, Schärfe, Größe, Ausrichtung).
Zusammenhang zwischen Bildgröße und Bildweite sowie zwischen Lochgröße und Bildschärfe.
Lichtverlauf beschreiben und zeichnen.
Die Konzepte Reflexion, Streuung, und Absorption am Beispiel der Bildentstehung erläutern.
Erklärung: Bildpunkte werden als Lichtflecken abgebildet und überlagern sich.
Wie können wir sehen?
Lichtbrechung, Bildentstehung, Linsen
(5 Ust)
den Weg der Wahrnehmung eines Gegenstands von der Entstehung eines Bildes auf der Netzhaut bis zur Interpretation durch das Gehirn erläutern. (UF1)
Vermutungen zu Abbildungseigenschaften von Linsen oder Spiegeln in Form einer einfachen Je–desto–Beziehung formulieren und anhand von bekannten Strahlenverläufen begründen (E3),qualitative Zusammenhänge zwischen Brennweite,
Gegenstandsweite, Bildweite und Bildgröße anhand von Darstellungen von Strahlengängen bei verschiedenen Linsen erklären. (UF1)
die Entstehung von scharfen und unscharfen Bildern erklären. (UF3)
bei Versuchen mit Linsen oder Spiegeln die zu messenden Größen selbstständig benennen und systematisch den Einfluss dieser Größen untersuchen. (E4)
Untersuchungen zum Verhalten von Licht an Grenzflächen interpretieren und qualitative Zusammenhänge ableiten (E6)
Auge betrachten und zeichnen.
Aufbau des Auges am Modell und Buch S….
Schülerexperimente zu Bildern an Linsen: Kerze durch eine Linse auf ein Blatt Papier abbilden; Scharfes Bild der Landschaft auf einem Schirm. Demonstrationsexperiment: Lichtbündel hinter einer Linse in gefärbtem Wasser (Buch S….).
Computersimulation „Geometrische Optik“ – Bildentstehung an einer Linse.
Erklärung: Gegenstandspunkte werden als Bildpunkte abgebildet.
Erklärung der Bildentstehung im Auge mit Fachbegriffen.
Leistungsaufgabe: Wie funktioniert Sehen?
Einführung der Begriffe: Brennpunkt, Brennweite, Sammellinse, Zerstreuungslinse
Schülerexperiment: Brechung eines Lichtstrahls an einer Grenzfläche.
Computersimulation „Lichtbrechung“ – Brechung an Grenzflächen.
Zeichnung der Bildentstehung an einer Linse über die Hauptstrahlen.
Warum können wir mit einer Brille scharf sehen?
Bildentstehung, Linsen
(2 Ust)
die Entstehung von scharfen und unscharfen Bildern erklären. (UF3)
in einem strukturierten Protokoll (u. a. zu optischen Experimenten) Fragestellungen, Überlegungen, Vorgehensweisen und Ergebnisse nachvollziehbar dokumentieren. (K3)
Infoblatt zur Funktion von Sehhilfen erstellen. Kriterien: für die Adressaten verständliche Texte und veranschaulichende Grafiken.
Wie entstehen Trugbilder?
Reflexion, Totalreflexion
(2 Ust)
den Weg der Wahrnehmung eines Gegenstands von der Entstehung eines Bildes auf der Netzhaut bis zur Interpretation durch das Gehirn erläutern. (UF1)
Strahlengänge bei Abbildungen mit Linsen und Spiegeln und bei einfachen Linsenkombinationen (Auge, Brille, Fernrohr) beschreiben und zwischen reellen und virtuellen Bildern unterscheiden. (UF2)
Stationenlernen „Spiegel“ (Eigenschaften, Reflexionsgesetz, Trugbilder, verschiedene Spiegel, Bildkonstruktion).
Scheinbilder durch Brechung des Lichtes an Grenzflächen. Schülerexperiment Münze im Wasserglas. Für die Erklärung den Strahlengang von der Lichtquelle bis zum Auge zeichnen. Spiegelung im Wasserglas durch Totalreflexion. Anwendung Lichtleiter (Buch S….).
3-D-Sehen
Was sind die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Auge und Kamera?
Bildentstehung, Linsen
(1 Ust)
schematische Darstellungen mit Strahlengängen an einzelnen Linsen zeichnen und komplexere Darstellungen (u. a. zu Aufbau und Funktion des Auges und optischer Instrumente) eigenständig interpretieren. (K2, UF4)
Ergebnisse optischer Experimente mit angemessenen Medien fachlich korrekt und anschaulich präsentieren. (K7)
Vergleich: Aufbau Kamera und Auge.
Schülerexperimente zu Abbildungseigenschaften von Linsen.
Scharfstellen beim Auge durch Veränderung der Brennweite.
Scharfstellen bei Kameras durch Veränderung der Bildweite.
Versuchsprotokoll nach Vorgabe erstellen.
Zoomobjektive: Vergrößerung des Bildes auf der Netzhaut durch Veränderung der Brennweite des Objektivs
Worauf muss man beim Kamerakauf achten?
(2 Ust)
grundlegende Kriterien für die Qualität optischer Geräte angeben. (B1)
die Qualität von Abbildungen auf der Grundlage vorgegebener physikalischer Kriterien beurteilen. (B1)
Kriterien mit den Schülerinnen und Schülern entwickeln (z.B. Gewicht, Größe, Lichtstärke des Objektives, Auflösung, Brennweitenbereich, Einsatzbereich, Qualität des Objektives, Schärfe auch an den Bildrändern…)