BALASSI BÁLINT GIMNÁZIUM FIZIKA HELYI TANTERV 2013

BALASSI BÁLINT GIMNÁZIUM

FIZIKA HELYI TANTERV 2013

Fizika helyi tanterv

Tartalomjegyzék Óraszámok ............................................................................................................................................... 2 Célok és feladatok ................................................................................................................................... 2 Az ismeretek ellenőrzésének formái és módjai....................................................................................... 2 Nyolc évfolyamos matematika-fizika emelt óraszámú képzés................................................................ 3 7. évfolyam .............................................................................................................................................. 3 8. évfolyam ............................................................................................................................................ 15 9. évfolyam ........................................................................................................................................... 26 10. évfolyam ......................................................................................................................................... 34 11. évfolyam ......................................................................................................................................... 44 11.-12. évfolyam Felkészülés a kétszintű érettségi vizsgára ........................................................... 55 Négy évfolyamos képzés ..................................................................................................................... 76 9.évfolyam ............................................................................................................................................ 76 10. évfolyam .......................................................................................................................................... 84 11. évfolyam .......................................................................................................................................... 92

1


Óraszámok Nyolc évfolyamos emelt matematika-fizika óraszámú képzés Évfolyam Heti óraszám Éves óraszám

7. 2 72

8. 2 72

9. 3 108

10. 3 108

11. 4 144

9. 2 72

10. 2 72

11. 2 72

12. ---

12. 4 128

Négy évfolyamos képzések Évfolyam Heti óraszám Éves óraszám

Célok és feladatok • • • • • •

• •

•

A természettudományos és más alapkompetenciák fejlesztése. A gyermekekben ösztönösen meglévő kíváncsiság és tudásvágy megerősítése. Minél aktívabb szereplővé kell tenni a tanulókat a tudás megszerzésében (tanulói kísérletek, a bemutatott kísérletek közös elemzése, önálló adatgyűjtés stb.). A tantárgy megszerettetése érdekében gondoskodni kell a többség sikerélményéről. A tanulók tudásának bővítésénél építeni kell a korábban megszerzett konkrét tapasztalataikra, ismereteikre. A tanulók ismerjék meg és gyakorolják be a hagyományos és a korszerű ismeretszerzési módszereket és a korszerű eszközök alkalmazását, mert ezzel hatékonyabbá és könnyebbé tehetjük munkájukat. Lehetőséget kell adni csoportmunkára, mert az jellemformáló, és felkészíti őket a felnőttkori feladatok elvégzésére. El kell érni, hogy a tanulók döntő többsége képes legyen biztonsággal tájékozódni a természetben, észrevegye a kapcsolatot a fizika fejlődése és a társadalom változása, a történelmi folyamatok kialakulása között. A tanulók ismerjék és értékeljék a legkiválóbb fizikusok munkásságát, tudományos eredményeit, ezek hatását az emberiség életére.

Az ismeretek ellenőrzésének formái és módjai •

szóbeli felet az előző óra anyagából, ez kiegészülhet feladatmegoldással a táblánál, amennyiben ez a tananyaghoz kapcsolódik

•

elmélet, elméletre épülő feladatok, kisebb tananyag egységek számonkérése írásban (elégséges 50%-tól, jeles 90%-tól)

•

évente a heti óraszámnak megfelelő számú témazáró dolgozat egy vagy több témából a témakörök nagyságát figyelembe véve (elégséges 20%-tól, jeles 80%-tól)

•

Félévenként heti óraszámnál legalább egy jeggyel több jegy alapján osztályozunk, a témazáró dolgozatok jegye duplán számít

2


Nyolc évfolyamos képzés

Nyolc évfolyamos matematika-fizika emelt óraszámú képzés 7. évfolyam Témakörök

Óraszámok

1. Természettudományos vizsgálati módszerek

6 óra

2. Mozgások

23 óra

3. Nyomás

17 óra

4. Energia, energiaváltozás

14 óra

Ismétlés, számonkérés, hiánypótlás

12

Összesen

Tematikai egység/ Fejlesztési cél

72 óra

Órakeret: 6 óra A tulajdonság és mennyiség kapcsolata. A mérés elemi fogalma. Hosszúság-, Előzetes tudás idő-, hőmérséklet-, tömegmérés gyakorlati ismerete. A megfigyelés és a kísérlet megkülönböztetése. A tömeg és térfogat elemi fogalma. Együttműködési képesség fejlesztése. A tudományos megismerési módszerek bemutatása és gyakoroltatása. Tantárgyi fejlesztési Képességek fejlesztése megfigyelésre, az előzetes tudás mozgósítására, célok hipotézisalkotásra, kérdésfeltevésre, vizsgálatra, mérés tervezésére, mérés végrehajtására, mérési eredmények kezelésére, következtetések levonására és azok kommunikálására. 1. Természettudományos vizsgálati módszerek

Problémák, jelenségek, gyakorlati alkalmazások, ismeretek A természetismeretben tanultak felelevenítése. Ismeretek: A tanulói kísérleti munka szabályai. Veszélyforrások (hő, vegyi, elektromos, fény, hang stb.) az iskolai és otthoni tevékenységek során.

Ismeretek: Megfigyelés. Leírás, összehasonlítás, csoportosítás. Céltudatos megfigyelés. A természet megfigyelésének fontossága a tudósok természettörvényeket feltáró

Fejlesztési követelmények

Kapcsolódási pontok

Ismeretek felidézése, rendszerezése. Természetismeret 5. évfolyam: I. Az anyag és Fényképek, ábrák, saját néhány fontos tapasztalatok alapján a veszélyek tulajdonsága; IV. megfogalmazása, megbeszélése. Állandóság és változás Csoportmunkában veszélyre környezetünkben, kölfigyelmeztető, helyes magatartásra csönhatások c. fejezetek. ösztönző poszterek, táblák készítése. Technika, életvitel és gyakorlat: baleset- és egészségvédelem. Magyar nyelv és irodalom: kommunikáció. A megfigyelőképesség ellenőrzése Kémia: a kísérletek célja, egyszerű feladatokkal. tervezése, rögzítése, Szempontok megfogalmazása jetapasztalatok és lenségek megfigyelésére, a megfikövetkeztetések. gyelés végrehajtására és a megfigyelésről szóbeli beszámoló. Megfigyelések rögzítése,

3



munkájában. Problémák, alkalmazások: Hogyan kell használni a különböző mérőeszközöket? Mire kell figyelni a leolvasásnál? Hogyan tervezzük meg a mérési folyamatot? Hogyan lehet megjeleníteni a mérési eredményeket? Mire következtethetünk a mérési eredményekből? Mérőeszközök a mindennapi életben. Ismeretek: Mérőeszközök használata. A mért mennyiségek mértékegységei és átváltásai.

Kulcsfogalmak/ fogalmak

dokumentálása. Hosszúság, terület, térfogat, tömeg, Földrajz: időzónák a idő, hőmérséklet stb. mérése, Földön. meghatározása csoportmunkában, az eredmények egyéni feljegyzése. Történelem, társadalmi és állampolgári Mérési javaslat, tervezés és ismeretek: az időszámítás végrehajtása az iskolában és a tanuló kezdetei a különböző otthoni környezetében. kultúrákban. Hipotézisalkotás és értékelés a mérési eredmények rendszerbe Matematika: szedett ábrázolásával. mértékegységek; Előzetes elképzelések számbavétele, megoldási tervek a mérési eredmények elemzése készítése. (táblázat, grafikon).

Egyszerű időmérő eszköz csoportos készítése. A tömeg és a térfogat nagyságának elkülönítése. (Jellegzetes tévképzet: a két mennyiség arányos kezelése.) Önálló munkával különféle információhordozókról az élővilág, az épített környezet és az emberi tevékenység hosszúság- és időbeli méretadatainak összegyűjtése tanári és önálló feladatválasztással. Test – tulajdonság – mennyiség. Megfigyelés, mérés, mértékegység, átlag, becslés.


Órakeret: 23 óra A sebesség naiv fogalma (hétköznapi tapasztalatok alapján). A Előzetes tudás sebességváltozást eredményező kölcsönhatások és a különféle erőhatások felismerése. A hétköznapi sebességfogalom pontosítása, kiegészítése. Az egyenletes mozgás vizsgálata és jellemzése. Lépések az átlagsebességtől a pillanatnyi Tantárgyi fejlesztési sebesség felé. A mozgásállapot és a lendületfogalom előkészítése. célok A közlekedési, balesetvédelmi szabályok tudatosítása, a felelős magatartás erősítése. Problémák, jelenségek, gyakorlati Fejlesztési követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek 2. Mozgások

4


Milyen mozgásokat ismersz? Miben különböznek és miben egyeznek meg ezek? Ismeretek: Hely- és helyzetváltozás. Mozgások a Naprendszerben (keringés, forgás, becsapódások). Körmozgás jellemzői (keringési idő, fordulatszám). A testek különböző alakú pályákon mozoghatnak (egyenes, kör, ellipszis= „elnyúlt kör” – a bolygók pályája). Problémák: Hogyan lehet összehasonlítani a mozgásokat? Milyen adatokat kell megadni a pontos összehasonlításhoz? Hogyan lehet eldönteni, hogy ki vagy mi mozog? Ismeretek: A mozgás viszonylagossága. Problémák: Milyen sebességgel mozoghatnak a környezetünkben található élőlények, közlekedési eszközök? Mit mutat az autó, busz sebességmérőjének pillanatnyi állása? Hogyan változik egy jármű sebességmérője a mozgása során? Hogyan változik egy futball-labda sebessége a mérkőzés során (iránya, sebessége)? Miben más ez a teniszlabdáéhoz képest? Ismeretek: A sebesség. Mozgás grafikus ábrázolása. A sebesség SI-mértékegysége. Az egyenes vonalú mozgás gyorsulása/lassulása (kvalitatív fogalomként). Átlagos sebességváltozás közlekedési eszköz egyenes vonalú mozgásának különböző szakaszain. A sebességváltozás természete egyenletes körmozgás során. Ha akár a sebesség nagysága, akár az iránya változik, változó mozgásról beszélünk.


Mozgással kapcsolatos tapasztalatok, élmények felidézése, elmondása (közlekedés, játékszerek, sport). Mozgásformák eljátszása (pl. rendezetlen részecskemozgás, keringés a Nap körül, égitestek forgása, a Föld–Hold rendszer kötött keringése). A mozgásokkal kapcsolatos megfigyelések, élmények szabatos elmondása.

Testnevelés és sport: mozgások. Magyar nyelv és irodalom: Petőfi és a vasút; Arany: a levéltovábbítás sebessége Prága városába a 15. században. Matematika: a kör és részei.

A viszonyítási pont megegyezéses rögzítése, az irányok rögzítése.

Magyar nyelv és irodalom: tájképek. Matematika: Descartes-féle koordináta-rendszer és elsőfokú függvények; vektorok.

Az egyenletes mozgás sebességének meghatározása az út és idő hányadosaként, a fizikai meghatározás alkalmazása egyszerű esetekre. Egyszerű iskolai kísérletek, sportmozgások, közlekedési eszközök egyenes vonalú mozgásának megfigyelése, ábrázolása út-idő grafikonon, és a sebesség grafikus értelmezése. Az egyenes vonalú egyenletes mozgásra egyszerű számítások elvégzése (az út, az idő és a sebesség közti arányossági összefüggés alapján). Következtetések levonása a mozgásról. Az átlag- és a pillanatnyi sebesség fogalom értelmezése. Út-idő grafikonon a mozgás sebességének értelmezése, annak felismerése, hogy a sebességnek iránya van. A gyorsulás értelmezése kvalitatív szinten mint az aktuális (pillanatnyi) sebesség változása. Egymás utáni különböző mozgásszakaszokból álló folyamat

Technika, életvitel és gyakorlat: közlekedési ismeretek (fékidő), sebességhatárok. Matematika: arányosság, fordított arányosság. Földrajz: folyók sebessége, szélsebesség.

5

Kémia: reakciósebesség.



esetén a sebesség változásának értelmezése. A sebesség fogalmának alkalmazása különböző, nem mozgás jellegű folyamatokra is (pl. kémiai reakció, biológiai folyamatok). A tulajdonság és - annak jellemzőjea mennyiség kapcsolatának és különbözőségének felismerése. Az alap és a származtatott mennyiség megkülönböztetése.

Jelenségek: Az egyik szabadon mozgó testnek könnyebb, a másiknak nehezebb megváltoztatni a sebességét. Ismeretek: A tömeg. A tehetetlenség, mint tulajdonság, a tömeg mint mennyiség fogalma. Mértékegység. A testek tömegének összekapcsolása a részecskemodellel (a tömeget a Problémák, jelenségek: testeket felépítő részecskék Minek nagyobb a tömege 1 liter tömegének összege adja). 3 víznek, vagy 1dm vasnak? Minek nagyobb a térfogata 1kg víznek, vagy 1 kg vasnak? Azonos térfogatú, de különböző Egyes anyagok sűrűségének anyagból készült, illetve azonos kikeresése táblázatból, és a sűrűség anyagú, de különböző térfogatú értelmezése. tárgyak tömege. Ismeret: Annak felismerése, hogy a test A sűrűség mint tulajdonság és mint mozgásállapotának megváltoztatása az anyagot jellemző mennyiség. szempontjából a test tömege és Jelenség: sebessége egyaránt fontos. Nem mindegy, hogy egy kerékpár, A mozgás és a mozgásállapot vagy egy teherautó ütközik nekem megkülönböztetése. azonos sebességgel. Konkrét példákon annak A gyermeki tapasztalat a lendület bemutatása, hogy egy test fogalmáról. Felhasználása a test lendületének megváltozása mindig mozgásállapotának és más testekkel való kölcsönhatás mozgásállapot-változásának a következménye. jellemzésére: a nagy tömegű és/vagy sebességű testeket nehéz Annak a kísérletsornak a gondolati megállítani. elemzése és a gondolatmenet Ismeretek: bemutatása, amiből leszűrhető, hogy A test lendülete a sebességtől és a annak a testnek, amely semmilyen tömegtől függ. másik testtel nem áll A magára hagyott test fogalmához kölcsönhatásban, nem változik a vezető tendencia. mozgásállapota: vagy egyenes A tehetetlenség törvénye. vonalú egyenletes mozgást végez, vagy áll.

6

Testnevelés és sport: lendület a sportban. Technika, életvitel és gyakorlat: közlekedési szabályok, balesetvédelem. Matematika: elsőfokú függvények, behelyettesítés, egyszerű egyenletek Kémia: a sűrűség; részecskeszemlélet.


Jelenségek, kérdések: Milyen hatások következménye a mozgásállapot megváltozása. Az erő mérése rugó nyúlásával. Ismeretek: Az erőhatás, erő. Az erő mértékegysége: (1 N). Az erő mérése. A kifejtett erőhatás nagysága és az okozott változás mértéke között arányosság van. Az erőhatás, mint két test közötti kölcsönhatás, a testek mozgásállapotának változásában (és ezt követő alakváltozásában) nyilvánulhat meg. Problémák: Hogyan működik a rakéta? Miért törik össze a szabályosan haladó kamionba hátulról beleszaladó sportkocsi? Ismeretek: A hatás-ellenhatás törvénye. Minden mechanikai kölcsönhatásnál egyidejűleg két erőhatás lép fel ezek egyenlő nagyságúak, ellentétes irányúak, két különböző testre hatnak, az erő és ellenerő jellemzi ezeket. Ismeretek: Az erő mint vektormennyiség. Az erő vektormennyiség, nagysága és iránya jellemzi.


Rugós erőmérő skálázása. Különböző testek súlyának mérése a saját skálázású erőmérővel.

Demonstrációs kísérlet: két, gördeszkán álló gyerek erőmérők közbeiktatásával, kötéllel húzza egymást – a kísérlet ismertetése, értelmezése. Kapcsolódó köznapi jelenségek magyarázata, pl. rakétaelven működő játékszerek mozgása (elengedett lufi, vízi rakéta).

Annak tudása, hogy valamely test mozgásállapot-változásának iránya (ha egy erőhatás éri) megegyezik a testet érő erőhatás irányával (rugós erőmérővel mérve a rugó megnyúlásának irányával). Problémák: A súrlódási erő mérése rugós Miért nehéz elcsúsztatni egy ládát? erőmérővel, tapasztalatok rögzítése, Miért könnyebb elszállítani ezt a következtetések levonása. ládát kiskocsival? Hétköznapi példák gyűjtése a Mitől függ a súrlódási erő nagysága? súrlódás hasznos és káros eseteire. Hasznos vagy káros a súrlódás? Kiskocsi és megegyező tömegű hasáb húzása rugós erőmérővel, következtetések levonása. Ismeretek: Érvelés: miért volt korszakalkotó A súrlódás. találmány a kerék. A súrlódási erő az érintkező felületek egymáshoz képesti elmozdulását akadályozza. A súrlódási erő a felületeket összenyomó erővel arányos, és függ a felületek minőségétől. Gördülési ellenállás.

7

Matematika: a vektor fogalma.

Technika, életvitel és gyakorlat: közlekedési ismeretek (a súrlódás szerepe a mozgásban, a fékezésben). Testnevelés és sport: a súrlódás szerepe egyes sportágakban; speciális cipők salakra, fűre, terembe stb. Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: a kerék felfedezésének jelentősége.



Közegellenállás jelenség szintű ismerete. Problémák: Miért esnek le a tárgyak a Földön? Miért kering a Hold a Föld körül?

Egyszerű kísérletek végzése, Matematika: vektorok. következtetések levonása: a testek a gravitációs mező erő hatására gyorsulva esnek; Ismeret: a gravitációs erőhatás kiegyenA gravitációs kölcsönhatás, súlyozásakor érezzük/mérjük a test gravitációs mező. Gravitációs erő. súlyát, minthogy a súlyerővel a A súly fogalma és a súlytalanság. szabadesésében akadályozott test az 1 kg tömegű nyugvó test súlya a alátámasztást nyomja, vagy a Földön kb. 10 N. felfüggesztést húzza; ha ilyen erőhatás nincs, súlytalanságról beszélünk. Kísérleti igazolás: rugós erőmérőre függesztett test leejtése erőmérővel együtt, és a súlyerő leolvasása – csak a gravitációs hatásra mozgó test (szabadon eső test, az űrhajóban a Föld körül keringő test) van a súlytalanság állapotában. (Gyakori tévképzet: csak az űrben, az űrhajókban és az űrállomáson figyelhető meg súlytalanság, illetve súlytalanság csak légüres térben lehet.) Jelenségek: Testek egyensúlyának vizsgálata. Asztalon, lejtőn álló test egyensúlya. Az egyensúlyi feltétel egyszerű Ismeretek: esetekkel történő illusztrálása. A kiterjedt testek egyensúlyának feltétele, hogy a testet érő erőhatások „kioltsák” egymás hatását. Jelenségek: A csigán, pallóhintás levő testek egyensúlya. Ismeretek: Az erőhatás forgásállapotot változtató képessége. A forgatónyomaték elemi szintű fogalma. Alkalmazások: Egyszerű gépek. Emelő, csiga, lejtő. Ismeretek: Az egyszerű gépek alaptípusai és azok működési elve. Az egyszerű gépek esetén a szükséges erő nagysága

Példák keresése az erőhatások forgásállapot-változtató képességének szemléltetésére.

Az egyszerű gépek működési elvének vizsgálata konkrét példákon. Példák gyűjtése az egyszerű gépek elvén működő eszközök használatára. Alkalmazás az emberi test (csontváz, izomzat) mozgásfolyamataira. Tanulói mérésként/kiselőadásként az alábbi feladatok egyikének

8

Technika, életvitel és gyakorlat: háztartási eszközök, szerszámok, mindennapos eszközök (csavar, ajtótámasztó ék, rámpa, kéziszerszámok, kerékpár).



csökkenthető, de akkor hosszabb úton kell azt kifejteni.


elvégzése: arkhimédészi csigasor összeállítása; egyszerű gépek a háztartásban; a kerékpár egyszerű gépként működő alkatrészei; egyszerű gépek az építkezésen.

Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: arkhimédészi csigasor, vízikerék a középkorban.

Viszonyítási pont, a mozgás jellemzői (sebesség, átlagsebesség, gyorsulás (kvalitatív), periódusidő, fordulatszám). A tehetetlenség és a tömeg, tömegmérés, sűrűség. Erőhatás, erő, gravitációs erő, a súly, súrlódási erő, hatás-ellenhatás, Egyensúly. Forgatónyomaték.

Tematikai egység/ Fejlesztési cél Előzetes tudás

Tantárgyi fejlesztési célok

Órakeret: 17 óra Matematikai alapműveletek, az erő fogalma és mérése, terület. Helyi jelenségek és nagyobb léptékű folyamatok összekapcsolása (földfelszín és éghajlat, lég- és a tengeráramlások fizikai jellemzői, a mozgató fizikai hatások; a globális klímaváltozás jelensége, lehetséges fizikai okai). A testek súlya és a természetben előforduló, nyomással kapcsolatos jelenségek vizsgálata (víznyomás, légnyomás, a szilárd testek nyomása). A víz és a levegő mint fontos környezeti tényező bemutatása, a velük kapcsolatos takarékos és felelős magatartás erősítése. A hallással kapcsolatos egészségvédelem fontosságának megértetése. A matematikai kompetencia fejlesztése.

Problémák, jelenségek, gyakorlati alkalmazások, ismeretek

3. Nyomás

Fejlesztési követelmények

Problémák, gyakorlati alkalmazások: Miért lehet a rajzszeget beszúrni a fába? Mi a különbség a síléc, tűsarkú cipő, úthenger, és a késélének hatása között? Hol előnyös, fontos, hogy a nyomás nagy legyen? Hol előnyös a nyomás csökkentése?

Különböző súlyú és felületű testek benyomódásának vizsgálata homokba, lisztbe. A benyomódás és a nyomás kapcsolatának felismerése, következtetések levonása.

Ismeretek: A nyomás fogalma, mértékegysége. Szilárd testek, folyadékok és gázok által kifejtett nyomás. Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: A folyadékoszlop nyomása. Közlekedőedények, folyadékok

Szilárd testekkel kifejtett nyomáson alapuló jelenségek és alkalmazások ismertetése.


A nyomás fogalmának értelmezése és kiszámítása egyszerű esetekben az erő és a felület hányadosaként.

Annak belátása, hogy, gravitációs mezőben levő folyadékoszlop nyomása – a rétegvastagságtól és a folyadék sűrűségétől függ.

9

Technika, életvitel és gyakorlat: ivóvízellátás, vízhálózat (víztornyok). Vízszennyezés


sűrűsége. Környezetvédelmi vonatkozások: kutak, vizek szennyezettsége. Ismeretek: Nyomás a folyadékokban: nem csak a szilárd testek fejtenek ki súlyukból származó nyomást; a folyadékok nyomása a folyadékoszlop magasságától és a folyadék sűrűségétől függ. Gyakorlati alkalmazások: hidraulikus emelő, hidraulikus fék. Ismeretek: Dugattyúval nyomott folyadék nyomása. A nyomás terjedése folyadékban (vízibuzogány, dugattyú). Oldalnyomás. Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: autógumi, játékléggömb. Ismeretek: Nyomás gázokban, légnyomás. Torricelli élete és munkássága. Gyakorlati alkalmazások: Léghajó. Ismeretek: A folyadékban (gázban) a testekre felhajtóerő hat. Sztatikus felhajtóerő. Arkhimédész törvénye.

Gyakorlati alkalmazások: Nyomáskülönbségen alapuló eszközök.


Közlekedőedények vizsgálata, folyadékok sűrűségének meghatározása.

Pascal törvényének ismerete és demonstrálása.

Technika, életvitel és gyakorlat: közlekedési eszközök.

A gáznyomás kimutatása nyomásmérő műszerrel. A légnyomás létezésének belátása. Annak megértése, hogy a légnyomás csökken a tengerszint feletti magasság növekedésével.

Kémia: a nyomás mint állapothatározó, gáztörvények. Földrajz: a légnyomás és az időjárás kapcsolata.

Arkhimédész törvényének kísérleti igazolása. A sűrűség meghatározó szerepének megértése abban, hogy a vízbe helyezett test elmerül, úszik, vagy lebeg. Egyszerű számítások végzése Arkhimédész törvénye alapján. A következő kísérletek egyikének elvégzése: Cartesius-búvár készítése; kődarab sűrűségének meghatározása Arkhimédész módszerével. Jellemző történetek Cartesius (Descartes) és Arkhimédész tudományos munkásságáról. Néhány, a nyomáskülönbség elvén működő eszköz megismerése, működésük bemutatása. (Pipetta, kutak, vízlégszivattyú, injekciós fecskendő. A gyökér tápanyagfelvételének mechanizmusa.)

Biológia–egészségtan: halak úszása.

10

Technika, életvitel és gyakorlat: hajózás. Testnevelés és sport: úszás. Földrajz: jéghegyek.

Biológia–egészségtan: tápanyagfelvétel, ozmózis. Kémia: cseppentő, pipetta, ozmózis.


A hanggal kapcsolatos problémák, jelenségek, gyakorlati alkalmazások: Mi a hang? Mitől kellemes és mitől kellemetlen a hang? Hangrobbanás. Miért halljuk a robbanást? Jerikó falainak leomlása. Mi a zajszennyezés, és hogyan védhető ki? Ultrahang (pl. denevérek, bálnák, vesekő-operáció). Ismeret: A hang keletkezése, terjedése, energiája. A terjedési sebesség gázokban a legkisebb és szilárd anyagokban a legnagyobb. Az emberi hallás első lépése: átalakulás a dobhártyán Zajszennyezés. Hangszigetelés.


Hangforrások (madzagtelefon, üvegpohár-hangszer, zenei hangszerek) tulajdonságainak megállapítása eszközkészítéssel. Annak megértése, hogy a hang a levegőben periodikus sűrűségváltozásként terjed a nyomás periodikus változtatására, és hogy a hang terjedése energiaváltozással jár együtt.

Ének-zene: hangszerek, hangskálák. Biológia–egészségtan: hallás, ultrahangok az állatvilágban; ultrahang az orvosi diagnosztikában. Matematika: elsőfokú függvény és behelyettesítés.

A zaj, zörej, dörej, másrészről a zenei hangskálák jellemzése.

A hangok emberi tevékenységre gyakorolt gátló és motiváló hatásának megértése.

Ismeretek: Szemléltetés (pl. animációk) alapján Földrajz: a Föld kérge, Rengés terjedése a földkéregben és a Föld belső szerkezete és a köpenye és mozgásai. a tengerekben: a földrengések kis földrengések kapcsolatának, a rezgésszámú hangrezgések cunami kialakulásának megértése. formájában történő terjedése, a cunami kialakulásának leegyszerűsített modellje. Nyomás, légnyomás. Sűrűség. Úszás, lebegés, merülés. Kulcsfogalmak/ Hullámterjedés. Hang, hallás. Ultrahang. fogalmak


Órakeret: 14 óra A különféle kölcsönhatások, állapotváltozások felismerése. Erő, elmozdulás Előzetes tudás mennyiségi fogalma. A mennyiség mint a tulajdonság jellemzője. Az energia fogalmának mélyítése. Az energiaváltozással járó folyamatok, termelési módok, kockázatainak bemutatásával az energiatakarékos Tantárgyi fejlesztési szemlélet erősítése. Energiatakarékos eljárások. A természetkárosítás fajtái célok fizikai hátterének megértetése során a környezetvédelem iránti elkötelezettség, a felelős magatartás erősítése. Problémák, jelenségek, gyakorlati Fejlesztési követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Problémák, gondolatok az általános Jelenségek vizsgálata, megfigyelése Történelem, társadalmi szemléletmód erősítésére: során energiafajták és állampolgári Keressünk különféle módokat: megkülönböztetése (pl. a súrlódva ismeretek: az ősember egy test felmelegítésére! mozgó test felmelegedésének tűzgyújtási eljárása 4. Energia, energiaváltozás

11


egy vasgolyó felgyorsítására! mi a közös ezekben a változásokban, és mi a különböző? Van-e valami közös a különféle változásokban, ami alapján mennyiségileg össze lehet hasonlítani azokat? Ismeretek: Az energia elemi, leíró jellegű fogalma. Az energia és megváltozásai. Az energia megmaradásának felismerése és értelmezése. Munkavégzés és a munka fogalma. A fizikai munkavégzés az erő és az irányába eső elmozdulás szorzataként határozható meg. A munka mint az energiaváltozás egyik fajtája. A munka és az energia mértékegysége. A testen végzett munka eredményeként változik a test energiája, az energia és a munka mértékegysége megegyezik: neve joule (ejtsd: dzsúl). A joule jele: J. Jelenségek: Különféle munkavégzések vizsgálata, elemzése. Olyan esetek felismerése, amelyeknél az erőhatások ellenére nincs munkavégzés.


megtapasztalása, a megfeszített rugó mozgásba hoz testeket, a rugónak energiája van; a magasról eső test felgyorsul, a testnek magasabb helyzetében a gravitációs mezőnek nagyobb energiája van stb.). Annak megértése, hogy minden olyan hatás, ami állapotváltozással jár, legáltalánosabban energiaváltozással jellemezhető.

(fadarab gyors odavissza forgatása durva falú vályúban). Földrajz: energiahordozók, erőművek. Kémia: kötési energia.

Eseti különbségtétel a munka fizikai fogalma és köznapi fogalma között. A hétköznapi munkafogalomból indulva az erő és a munka, illetve az elmozdulás és a munka kapcsolatának belátása konkrét esetekben (pl. emelési munka). A munka fizikai fogalmának definíciója arányosságok felismerésével: az erő és az irányába eső elmozdulás szorzata. (1 J = 1N·1 m)

Ismeretek: Az energia különféle fajtái: belső energia, „helyzeti” energia, mozgási energia, rugóenergia, kémiai energia, a „táplálék” energiája. A mozgó testnek, a megfeszített rugónak, a gravitációs mezőnek energiája van. Jelenségek, ismeretek:

Konkrét energiafajták felsorolása (napenergia, szélenergia, vízenergia, Energiaátalakulások, energiafajták: kémiai energia /égés/), és példák vízenergia, szélenergia, geotermikus ismertetése egymásba alakulásukra. energia, nukleáris energia, napenergia, fosszilis energiahordozók. Napenergia megjelenése a földi energiahordozókban. Problémák, gyakorlati alkalmazások: Saját tevékenységekben végbemenő Energia és társadalom. energiaváltozással járó folyamatok

12

Kémia: hőtermelő és hőelnyelő kémiai reakciók, fosszilis, nukleáris és megújuló energiaforrások (exoterm és endoterm reakciók, reakcióhő, égéshő).


Az energiával kapcsolatos köznapi szóhasználatok értelmezése! Miért van szükségünk energiaváltozással járó folyamatok létrehozására? Milyen tevékenységhez, milyen energiaváltozással járó folyamat szükséges? Ismeretek: Energiamérleg a családi háztól a Földig. James Joule élete és jelentősége a tudomány történetében.


elemzése. A köznapi nyelvben használt energiával kapcsolatos kifejezések értelmezése (pl. energiaszállítás, energiaforrás, energiatakarékosság, energiahordozó, energiaelőállítás??? stb.) és annak belátása, hogy ez egyszerűsíti ugyan a szóhasználatot, de mindig tudni kell, hogy mit fejez ki valójában.

Az energiatakarékosság szükségszerűségének megértése, az alapvető energiaforrások megismerése. Gyakorlati alkalmazások: Annak felismerése, hogy egy Egyszerű gépek működésének jelenség több féle szempontból is vizsgálata energiaváltozások vizsgálható, és – ha helyes a szempontjából következtetés – ugyanazt az eredményt kapjuk. Jelenségek, problémák: Annak elmagyarázása, hogy miként vezethető vissza a fosszilis energiaA társdalom és a gazdaság fejlődése hordozók (szén, olaj, gáz) és a egyre kevesebb izomerőt igényel! megújuló energiaforrások (víz, szél, A gépek működtetéséhez biomassza) léte a Nap sugárzására. üzemanyag kell. Mi ennek a feltétele és mi a következménye? Részvétel az egyes energiaváltozással járó folyamatok, lehetőségek Ismeretek: előnyeinek, hátrányainak és alkalmazásuk kockázatainak Energiaforrások: megvitatásában, a tények és adatok összegyűjtése. A vita során elhangzó Fosszilis energiahordozók és érvek és az ellenérvek kitermelésük végessége. csoportosítása, kiállítások, A vízenergia, szélenergia, megjebemutatók készítése. lenése a földi energiahordozókban. Projektlehetőségek a földrajz és a A geotermikus energia, a nukleáris kémia tantárgyakkal energia, haszna, kára és veszélye. együttműködve: A Föld alapvető energiaforrása a Erőműmodell építése, erőműNap. Az egyes energiahordozók szimulátorok működtetése. felhasználásának módja, Különböző országok energiakörnyezetterhelő hatásai. előállítási módjai, azok részaránya. Az energiahordozók beszerzésének módjai (vasúti szénszállítás, kőolajvezeték és tankerek, elektromos hálózatok). Jelenségek, problémák: Az energiaváltozással járó Van, aki ugyanannyi idő alatt több folyamatok jellemzése gyorsaság és munkát végez, mint mások. Hogyan hasznosság szempontjából. jellemzik az ilyen szorgalmas és

13

Kémia: kémia az iparban, erőművek, energiaforrások felosztása és jellemzése, környezeti hatások, (energiakészletek). Földrajz: az energiaforrások megoszlása a Földön, hazai energiaforrások. Energetikai önellátás és nemzetközi együttműködés.



ügyes ember tevékenységét? Ismeret: A teljesítmény és a hatásfok fogalma.


Energia, energiaváltozás, energiamegmaradás. Munkavégzés, munka. Energiafajták: mozgási, belső-, rugalmas „helyzeti” energia. A megújuló energia: vízi, szél-, geotermikus, napenergia; A nem megújuló energia: fosszilis; Teljesítmény, hatásfok.

A fejlesztés várt eredményei a 7. évfolyam végén • • • • • • • • • •

• •

•

• •

Legyen képes egyszerű megfigyelési, mérési folyamatok megtervezésére, tudományos ismeretek megszerzéséhez célzott kísérletek elvégzésére. Legyen képes ábrák, adatsorok elemzéséből tanári irányítás alapján egyszerűbb összefüggések felismerésére. Megfigyelései során használjon modelleket. Legyen képes egyszerű arányossági kapcsolatokat matematikai és grafikus formában is lejegyezni. Az eredmények elemzése után vonjon le konklúziókat. Ismerje fel, hogy a természettudományos tények megismételhető megfigyelésekből, célszerűen tervezett kísérletekből nyert bizonyítékokon alapulnak. A tanuló használja a számítógépet adatrögzítésre, információgyűjtésre. Képes legyen a sebességfogalmat különböző kontextusokban is alkalmazni. Tudja, hogy a testek közötti kölcsönhatás során a sebességük és a tömegük egyaránt fontos, és ezt konkrét példákon el tudja mondani. Értse meg, hogy egy adott testet érő gravitációs vonzást a Föld (vagy más égitest) gravitációs mezője okozza. A tanuló tudja, hogy az energiával kapcsolatos köznapi szóhasználat egy rövidített kifejezési forma, amelynek megvan a szakmailag pontosabb változata is. Magyarázataiban legyen képes az energiaátalakulások elemzésére, a hőmennyiséghez való kapcsolódásuk megvilágítására. Tudja használni az energiafajták elnevezését. Ismerje fel a hőmennyiség cseréjének és a hőmérséklet kiegyenlítésének kapcsolatát. Fel tudjon sorolni többféle energiaforrást, ismerje alkalmazásuk környezeti hatásait. Tanúsítson környezettudatos magatartást, takarékoskodjon az energiával. A tanuló minél több energiaátalakítási lehetőséget ismerjen meg, és képes legyen azokat azonosítani. Tudja értelmezni a megújuló és a nem megújuló energiafajták közötti különbséget. A tanuló képes legyen arra, hogy az egyes energiaátalakítási lehetőségek előnyeit, hátrányait és alkalmazásuk kockázatait elemezze, tényeket és adatokat gyűjtsön, vita során az érveket és az ellenérveket csoportosítsa, és azokat a vita során felhasználja. Képes legyen a sebesség, gyorsulás, tömeg, sűrűség, az erő, a nyomás fogalmának értelmezésére és kiszámítására egyszerű esetekben. Tudja, hogy nem csak a szilárd testek fejtenek ki nyomást.

14



8. évfolyam Témakörök

Óraszámok

1. Hőjelenségek

20 óra

2. Elektromosság, mágnesség

22 óra

3. Optika, csillagászat

20 óra


10

Összesen


72 óra

Órakeret: 20 óra Hőmérséklet-fogalom, csapadékfajták. Halmazállapotok és változásaik. Az Előzetes tudás energia fogalma és mértékegysége. Az energiaváltozások jellemzése. Az energia fajták sokfélesége. Az anyag egyik fajtájának részecskeszerkezete. Az egyensúly (sok területre érvényes) fogalmának alapozása, mélyítése (egyensúlyi állapotra törekvés, termikus egyensúly). A részecskeszemlélet és az energiaváltozás kapcsolata. Az anyagfogalom mélyítése. Tantárgyi fejlesztési Az energiatakarékosság szükségességének beláttatása, az egyéni célok lehetőségek felismertetése. A táplálkozás alapvető energetikai vonatkozásai kapcsán az egészséges táplálkozás fontosságának beláttatása. Problémák, jelenségek, gyakorlati Fejlesztési követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Problémák, jelenségek: A környezet, a Föld, a Naprendszer Biológia–egészségtan: Milyen hőmérsékletű anyagok jellegzetes hőmérsékleti értékeinek az élet létrejöttének léteznek a világban? számszerű ismerete és összehasonlí- lehetőségei. Mit jelent a napi átlaghőmérséklet? tása. Földrajz: hőmérsékleti Mit értünk a „klíma” fogalmán? A víz-só hűtőkeverék közös hőmér- viszonyok a Földön, a A víz fagyás- és forráspontja; a Föld séklete alakulásának vizsgálata az Naprendszerben. legmelegebb és leghidegebb pontja. összetétel változtatásával. Matematika: A Nap felszíni hőmérséklete. A mértékegységek robbanómotor üzemi hőmérséklete. A Celsius-skála jellemzői, a ismerete. Hőmérséklet-viszonyok a viszonyítási hőmérsékletek Kémia: a hőmérséklet konyhában. ismerete, tanulói kísérlet alapján a (mint állapothatározó), A hűtőkeverék. hőmérő kalibrálási módjának Celsius-féle Ismeretek: megismerése. hőmérsékleti skála Nevezetes hőmérsékleti értékek. (Kelvin-féle abszolút A Celsius-féle hőmérsékleti skála és hőmérséklet). egysége. Alkalmazások: A legfontosabb hőmérőtípusok Matematika: grafikonok Otthoni környezetben előforduló (folyadékos hőmérő, digitális értelmezése, készítése. hőmérőtípusok és hőmérséklethőmérő, színváltós hőmérő stb.) mérési helyzetek. megismerése és használata Informatika: mérési Ismeret: egyszerű helyzetekben. adatok kezelése, hőmérőtípusok. Hőmérséklet-idő adatok felvétele, feldolgozása. táblázatkészítés, majd abból 1. Hőjelenségek

15


Ismeretek: A hőmérséklet-kiegyenlítődés. A hőmennyiség (energia) kvalitatív fogalma mint a melegítő hatás mértéke. Egysége (1 J).

Problémák, jelenségek, alkalmazások: A víz sűrűségének változása fagyás során. Jelentősége a vízi életre, úszó jéghegyek, a Titanic katasztrófája. Miért vonják be hőszigetelő anyaggal a szabadban lévő vízvezetéket? Miért csomagolják be a szabadban lévő kőszobrokat? A halmazállapot-változásokkal kapcsolatos köznapi tapasztalatok (pl. ruhaszárítás, csapadékformák, forrasztás, az utak téli sózása, halmazállapot-változások a konyhában stb.)


grafikon készítése és elemzése. A javasolt hőmérséklet-mérési gyakorlatok egyikének elvégzése: Pohárba kiöntött meleg víz lehűlési folyamatának vizsgálata. Elektromos vízmelegítővel melegített víz hőmérséklet-idő függvényének mérése (melegedési görbe felvétele, különböző mennyiségű vízre, különböző ideig melegítve is). Só-jég hűtőkeverék hőmérsékletének függése a sókoncentrációtól. A melegítés okozta változások megfigyelése, a hőmérséklet mérése, az adatok táblázatba rendezése, majd a hőmérséklet időbeli alakulásának ábrázolása, következtetések megfogalmazása. Hőmérséklet-kiegyenlítődési folyamatok vizsgálata egyszerű eszközökkel (pl. hideg vizes zacskó merítése meleg vízbe). Hőmérséklet-kiegyenlítéssel járó folyamatokra konkrét példák gyűjtése; annak felismerése, hogy hőmennyiség (energia) cseréjével járnak. Annak felismerése, hogy a közös hőmérséklet a testek kezdeti hőmérsékletétől, tömegüktől és anyagi minőségüktől függ. A különböző halmazállapotok és azok legfontosabb jellemzőinek megismerése.

Kémia: tömegszázalék, (anyagmennyiségkoncentráció).

Földrajz: energiahordozók, a jéghegyek olvadása. Biológia–egészségtan: az emberi testhőmérséklet. Kémia: „hőtermelő és hőelnyelő” folyamatok (exoterm és endoterm változások).

Földrajz: a kövek mállása a megfagyó víz hatására. Biológia–egészségtan: a Tanári mérést követő csoportmunka víz fagyásakor alapján a jég-víz keverék állandó bekövetkező térfogatintenzitású melegítésekor fellépő növekedés hatása a jelenségek bemutatása a részleges befagyás elforralásig, a melegedési görbe rétegességében és a felvétele és értelmezése. halak áttelelésében. A mindennapi életben gyakori halmazállapot-változásokhoz kapcsolódó tapasztalatok, jelenségek értelmezése.

Ismeretek: Halmazállapotok és halmazállapot-

16

Kémia: halmazállapotváltozások, fagyáspont, forráspont (a víz szerkezete és tulajdonságai). Keverékek szétválasztása,



változások. Melegítéssel (hűtéssel) az anyag halmazállapota megváltoztatható. A halmazállapot-változás hőmérséklete anyagra jellemző állandó érték. Olvadáspont, forráspont, olvadáshő, forráshő fogalma. Csapadékformák és kialakulásuk fizikai értelmezése. Problémák, alkalmazások A tüzelőanyagok égése és annak Az égés és a környezetszennyezés következménye. kapcsolata. Az égés jelensége, fogalma és a vele kapcsolatos energiaváltozás jellemzése. A gyors és a lassú égés. Élelmiszerek szerepe az élő szervezetekben. Az élő szervezet mint „energiafogyasztó” rendszer.

desztillálás, kőolajfinomítás

Annak tudása, hogy mely átalakulásoknál nő energia, illetve melyeknél csökken. Ismeretek: A halmazállapotok és változások értelmezése anyagszerkezeti modellel. Az anyag részecskékből való felépítettsége, az anyagok különböző halmazállapotbeli szerkezete. A kristályos anyagok, a folyadékok és a gázok egyszerű golyómodellje. A halmazállapot-változások szemléltetése golyómodellel. A belső energia. Belső energia szemléletesen, mint golyók mozgásának élénksége (mint a mozgó golyók energiájának összessége). Melegítés hatására a test belső energiája változik. A belsőenergia-változás mértéke megegyezik a melegítés során átadott hőmennyiséggel. Milyen anyag alkalmas hőmérő készítésére? Ismeretek: Hőtágulás és gyakorlati szerepe. Hőtan és táplálkozás: az életműködéshez szükséges energiát

Az anyag golyómodelljével kapcsolatos ismeretek felfrissítése és alkalmazása az egyes halmazállapotok leírására és a halmazállapot-változások értelmezésére.

Kémia: égés, lassú oxidáció, energiaátalakulások, tápanyag, energiatartalom. Biológia–egészségtan: egészséges táplálkozás, az egészséges énkép kialakítása.

Kémia: halmazállapotok és halmazállapot-változások. Értelmezésük a részecskeszemlélet alapján.

Annak felismerése, hogy melegítés hatására a test belső energiája megváltozik, amit jelez a hőmérséklet és/vagy a halmazállapot megváltozása. Egy szem mogyoró elégetésével adott mennyiségű víz felmelegítése az energiatartalom jellemzésére. Tanári útmutatás alapján az élelmiszerek csomagolásáról az élelmiszerek energiatartalmának leolvasása. Az élelmiszereken a kereskedelemben feltüntetik az energiatartalmat. Egyszerű kísérletek bemutatása a Matematika: egyszerű különböző halmazállapotú anyagok számolások. hőtágulására. Gyűjtőmunka alapján beszámoló tartása a hőtágulás jelentőségéről a technikában és a természetben.

17



a táplálék biztosítja.

Problémák, jelenségek, alkalmazások: Elraktározhatjuk-e a meleget? Mely anyagok a jó hővezetők, melyek a hőszigetelők? A Nap hősugárzása, üvegházhatás. A légkör melegedése. A hőáramlás szerepe a fűtéstechnikában. Hősugárzás, a hőkameraképek és értelmezésük. Az energiatudatosság és a hőszigetelés.

Egyszerű demonstrációs kísérletek alapján a hőátadás különböző módjainak, alapvető jelenségfajtáinak megismerése. Jó és rossz hővezető anyagok megkülönböztetése. Gyűjtőmunka alapján gyakorlati esetek alapján annak bemutatása internetes képekkel, videofelvételekkel, hogy mikor van szükség jó hővezetésre, mikor szigetelésre.

Ismeretek: „Hőátadás”, hővezetés, hőáramlás, hősugárzás.

A hőszigetelés és az ezzel kapcsolatban lévő energiatakarékosság jelentőségének felismerése. Hőmérséklet, halmazállapot, halmazállapot-változás, olvadáspont, forráspont, termikus egyensúly. Égés, égéshő. Hőtágulás. Hőterjedés.


Tematikai egység/ Fejlesztési cél Előzetes tudás

2. Elektromosság, mágnesség

Technika, életvitel és gyakorlat: energiatakarékossági lehetőségek a háztartásban (fűtés, hőszigetelés). Földrajz: a Nap sugárzásának hatása, jelentősége; légköri folyamatok; hideg és meleg tengeri áramlatok. Kémia: üvegházhatás (a fémek hővezetése).

Órakeret: 22 óra

Mágneses és elektrosztatikus alapjelenségek , földmágnesség. Az elektromos alapjelenségek értelmezése és gyakorlati alkalmazása; Az egyen- és a váltóáram megkülönböztetése. Összetett technikai rendszerek Tantárgyi fejlesztési működési alapelveinek, jelentőségének bemutatása (elektromos hálózatok célok felépítése). Az elektromosság, a mágnesség élővilágra gyakorolt hatásának megismertetése. Érintésvédelmi ismeretek elsajátíttatása. Problémák, jelenségek, gyakorlati Fejlesztési követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Hogyan lehet könnyen összeszedni Kis csoportos kísérletek végzése Földrajz: tájékozódás, a az elszórt gombostűket, apró permanens mágnesekkel az Föld mágneses tere. szögeket? erőhatások vizsgálatára Mit tapasztalsz két egymáshoz (mágnesrudak vonzásának és Kémia: vas elkülönítése közel levő mágnesrúd különböző taszításának függése a relatív szilárd keverékből helyzeteiben? irányításuktól), felmágnesezett mágnessel Ismeretek: gemkapocs darabolása során pedig a (ferromágnesesség). Mágnesek, mágneses kölcsönhatás. pólusok vizsgálatára; tapasztalatok Ampère modellje a mágneses megfogalmazása, következtetések anyag szerkezetéről. levonása: Földmágnesség és iránytű. az északi és déli pólus kimutatása; bizonyos anyagokat (pl. vas) mágnesessé lehet tenni;

18



a mágneses pólusokat nem lehet szétválasztani. Az iránytű orientációjának értelmezése, egyszerű iránytű készítése. Jelenségek, gyakorlati Tanári bemutató kísérlet alapján a alkalmazások: kétféle elektromos állapot Elektrosztatikus jelenségek a kialakulásának megismerése dörzshétköznapokban (műszálas pulóver elektromos kísérletekben, a vonzófeltöltődése, átütési szikrák, taszító kölcsönhatás kvalitatív villámok, villámhárító). jellemzése. Tanári irányítással egyszerű Ismeretek: elektroszkóp készítése, Az anyag elektromos tulajdonságú működésének értelmezése. részecskéinek (elektron, proton és ion) létezése. Az atomok felépített- Az elektromos tulajdonság és az sége. elektromos állapot Az elektromos (elektrosztatikus megkülönböztetése. kölcsönhatásra képes) állapot. Az elektromos töltés mint mennyiség, értelmezése. Bizonyos testek többféle módon elektromos állapotba hozhatók. Az elektromos állapotú testek erőhatást gyakorolnak egymásra. Kétféle (negatív és pozitív) elektromos állapot létezik, a kétféle „töltés” közömbösíti egymás hatását. Az elektromos tulajdonságú részecskék átvihetők az egyik testről a másikra. Jelenségek: A feszültség fogalmának Elektrosztatikus energia bizonyítéka hozzákapcsolása az elektromos a hőhatás alapján: az átütési szikrák töltések szétválasztására fordított kiégetik a papírt. A töltött fémgömb munka végzéséhez. körül a próbatöltés-inga Az elektromos mező energiájának megemelkedik. egyszerű tapasztalatokkal történő illusztrálása. Ismeretek: A feszültség fogalma és mértékegysége. A töltések szétválasztása során munkát végzünk. Ismeret: Egyszerű áramkörök összeállítása Az elektromos áramkör és részei csoportmunkában, különböző (telep, vezetékek, ellenállás vagy áramforrásokkal, fogyasztókkal. fogyasztó). A telepben zajló belső folyamatok: a különböző elektromos A feszültség mérése elektromos tulajdonságú részecskék áramkörben mérőműszerrel. szétválasztása a két pólusra. A két

19

Kémia: elektromos töltés, elektron, elektrosztatikus vonzás és taszítás, a fémek elektromos vezetésének anyagszerkezeti magyarázata (ionos kötés, ionrács, ionvegyületek elektromos vezetése oldatban és olvadékban).

Kémia: az elektron, a töltés és a feszültség.

Kémia: a vezetés anyagszerkezeti magyarázata. Galvánelem.


pólus közt feszültség mérhető, ami az áramforrás elektromos mezejének mennyiségi jellemzője. Ismeret: Az elektromos egyenáram. Az elektromos egyenáram mint töltéskiegyenlítési folyamat. Az áram erőssége, az áramerősség mértékegysége (1 A). Adott vezetéken átfolyó áram a vezető két vége között mérhető feszültséggel arányos. A vezetéket jellemző ellenállás fogalma, mérése és kiszámítása. Az ellenállás mértékegysége (1 Ω). Ohm törvénye. Gyakorlati alkalmazások: Az elektromágnes és alkalmazásai. Elektromotorok. Ismeretek: Az áram mágneses hatása: az elektromos áram mágneses mezőt gerjeszt. Az áramjárta vezetők között mágneses kölcsönhatás lép fel, és ezen alapul az elektromotorok működése.


Áramerősség mérése (műszer kapcsolása, leolvasása, méréshatárának beállítása). Ellenállás meghatározása Ohm törvénye alapján (feszültség- és árammérésre visszavezetve).

Kémia: az elektromos áram (áramerősség, galvánelem, az elektromos áram kémiai hatásai, Faraday I. és II. törvénye).

Mérések és számítások végzése egyszerű áramkörök esetén.

Oersted kísérletének kvalitatív értelmezése. Tekercs mágneses terének vizsgálata vasreszelékkel, hasonlóság kimutatása a rúdmágnessel. Az elektromotor modelljének bemutatása. Csoportmunkában az alábbi gyakorlatok egyikének elvégzése: elektromágnes készítése zsebtelep, vasszög és szigetelt huzal felhasználásával, a pólusok és az erősség vizsgálata; egyszerű elektromotor készítése gemkapocs, mágnes és vezeték felhasználásával. Egyéni gyűjtőmunka az elektromágnesek köznapi/gyakorlati felhasználásáról.

Problémák, gyakorlati alkalmazások: Milyen változás észlelhető t az elektromos fogyasztók alkalmazásánál? Mi a hasznos célú és milyen az egyéb formájú, felesleges energiaváltozás különböző elektromos eszközöknél (pl. vízmelegítő, motor)? Mit mutat a havi villanyszámla, hogyan becsülhető meg realitása?

Technika, életvitel és gyakorlat: elektromos eszközök biztonságos használata, villanyszámla értelmezése, elektromos eszközök energiafelhasználása, energiatakarékosság.

20



Ismeret: Az áram hőhatását meghatározó arányosságok és az azt kifejező matematikai összefüggés (E=UIt), energiakicsatolás, fogyasztók.

Az Ohm-törvény felhasználása egyszerű esetekben. A rendszerben gondolkodás erősítése.

Problémák, jelenségek: Miben különbözik az otthon használt elektromos áram a „zsebtelepek” által létrehozott áramtól? Az elektromos árammal mágneses mezőt hoztunk létre. Lehet-e mágneses mezővel elektromos mezőt létrehozni? Ismeretek: Az elektromágneses indukció jelensége. Váltakozó áram és gyakorlati alkalmazása.

Egyéni gyűjtőmunka az alábbi témák egyikében: Hol használnak elektromos áramot? Milyen elektromossággal működő eszközök találhatók otthon a lakásban? Milyen adatok találhatók egy fogyasztón (teljesítmény, feszültség, frekvencia)? Az elektromosság gyakorlati jelentőségének felismerése. A hőhatás jelenségét bemutató egyszerű kísérletek ismertetése (pl. az elektromos vízmelegítés mértéke arányos az áramerősséggel, a feszültséggel és az idővel. A fogyasztó fényerejének változása folytonosan változtatható kapcsolóval. Ellenállásdrót melegedése soros és párhuzamos kapcsolású fogyasztókban az áramerősség növelésével.) Annak megértése, hogy az elektromos fogyasztó energiaváltozással, átalakítással („fogyaszt”) jár. Tanári vezetéssel egy családi ház elektromos világításának megtervezése, modellen való bemutatása. A balesetvédelem fontosságának felismerése. Annak megítélése, hogy a háztartásokban előforduló elektromos hibák közül mit lehet házilag kijavítani és mi az, amit szakemberre kell bízni. Az erőművek és a nagyfeszültségű hálózatok alapvető vázszerkezetének (generátor, távvezeték, transzformálás, fogyasztók) bemutatása. Annak belátása, hogy az elektromos energia bármilyen módon történő előállítása hatással van a környezetre.

Problémák, gyakorlati alkalmazások: Miért elektromos energiát használunk nagy részben a mindennapi életünkben? Melyek az ország energiafogyasztásának legfontosabb tényezői? Honnan származik az országban felhasznált elektromos energia?

21

Matematika: egyszerű számítási és behelyettesítési feladatok.

Földrajz: az energiaforrások földrajzi megoszlása és az energia kereskedelme. Kémia: energiaforrások és használatuk környezeti hatásai.



Az elektromos energia „előállítása”, Csoportos gyűjtőmunka a hazai szállítása. erőműhálózatról és jellemzőiről (milyen energiaforrással működnek, mikor épültek, mekkora a teljesítményük, stb.). Magyarország elektromosenergiafogyasztása főbb komponenseinek megismerése, az elektromos energia megtakarításának lehetőségei. Mágneses hatások, pólusok, mágneses mező. Elektromos tulajdonság, elektromos állapot, töltés, elektromos mező. Kulcsfogalmak/ Áramerősség, feszültség, ellenállás, áramkör, elektromágnes. fogalmak Elektromágneses indukció, váltakozó áram, generátorok és motorok. Erőmű, transzformátor, távvezeték.


Órakeret: 20 óra Hosszúságmérés, éjszakák és nappalok váltakozása, a Hold, látszólagos Előzetes tudás periodikus változása. Sebesség, egyenletes mozgás. Energia, energiaváltozás. Hősugárzás. Frekvencia. Az anyag és a kölcsönhatás fogalmának bővítése. A fény tulajdonságainak megismerése. A fény szerepe az élő természetben. A beszélgetések és a Tantárgyi fejlesztési gyűjtőmunkák során az együttműködés és a kommunikáció fejlesztése. A célok tudomány és a technika társadalmi szerepének bemutatása. A földközéppontú és a napközéppontú világkép jellemzőinek összehasonlítása során a modellhasználat fejlesztése. Problémák, jelenségek, gyakorlati Fejlesztési követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Problémák, jelenségek, gyakorlati Az árnyékjelenségek magyarázata a Biológia–egészségtan: a alkalmazások: fény egyenes vonalú terjedésével. szem, a látás, a Árnyékjelenségek. Fényáteresztés. Fény áthatolásának megfigyelése szemüveg; nagyító, Visszaverődés, törés jelensége. különböző anyagokon és az mikroszkóp és egyéb Hétköznapi optikai eszközök anyagok tanulmányozása optikai eszközök (síktükör, borotválkozó tükör, átlátszóságuk szempontjából. (biológiai minták közlekedési gömbtükör, egyszerű Jelenségek a visszaverődés és a mikroszkópos nagyító, távcső, mikroszkóp, vetítő, fénytörés jelenségének vizsgálata). fényképezőgép). vizsgálatára. Száloptika alkalmazása a Periszkóp, kaleidoszkóp készítése és Matematika: geometriai jelátvitelben és a gyógyászatban. modellezése. szerkesztések, tükrözés. Távcsövek, űrtávcsövek, látáshibák A sugármenet kvalitatív javítása, fényszennyezés. megrajzolása fénytörés esetén Technika, életvitel és (plánparalel lemez, prizma, gyakorlat: a Ismeretek: vizeskád). színtévesztés és a A fény egyenes vonalú terjedése. Kvalitatív kapcsolat felismerése a színvakság társadalmi A fényvisszaverődés és a fénytörés: a közeg sűrűsége és a törési szögnek vonatkozásai. fény az új közeg határán a beesési szöghöz viszonyított visszaverődik és/vagy megtörik; a változása között. leírásuknál használt fizikai A teljes visszaverődés jelenségének mennyiségek (beesési szög, bemutatása alapján (pl. az 3. Optika, csillagászat

22



visszaverődési szög, törési szög rajzolása). Teljes visszaverődés. Hétköznapi optikai eszközök képalkotása. Valódi és látszólagos kép. Síktükör, homorú és domború tükör, szóró- és gyűjtőlencse. Fókusz. A szem képalkotása. Rövidlátás, távollátás, színtévesztés.

akvárium víztükrével) a jelenség kvalitatív értelmezése. Az optikai szál modelljének megfigyelése egy műanyag palack oldalán kifolyó vízsugár hátulról történő megvilágításával. Kép- és tárgytávolság mérése gyűjtőlencsével, fókusztávolságának meghatározása napfényben. Sugármenetrajzok bemutatása digitális táblán. A tanuló környezetében található tükrök és lencsék képalkotásának kísérleti bemutatása. Tükrök esetén a kép keletkezésének értelmezése egyszerű sugármeneti rajzzal. Gyakorlati különbségtétel a valódi és a látszólagos kép között. A fókusz kísérleti meghatározása homorú tükör és gyűjtőlencse esetén. Az emberi szem mint optikai lencse működésének megértése, a jellegzetes látáshibák (távollátás, rövidlátás) és a korrekció módja (szemüveg, kontaktlencse). Ismeretek: A fehér fény felbontása színekre A fehér fény színeire bontása. prizma segítségével; a fehér fény Színkeverés, kiegészítő színek. összetettségének felismerése. A tárgyak színe: a természetes fény Tanulói kísérlettel a színkeverés különböző színkomponenseit a bemutatása forgó színkoronggal. tárgyak különböző mértékben nyelik A tárgyak színének egyszerű el és verik vissza, ebből adódik a magyarázata. tárgy színe. Problémák: Az elsődleges és másodlagos Milyen folyamatokban keletkezik fényforrások megkülönböztetése, fény? Mi történhet a Napban, és mi gyakorlati felismerésük. a Holdon? Minek a fényét látják a Fénykibocsátást eredményező „kék bolygót” megfigyelő űrhajósok? fizikai (villámlás, fémek izzása), Ismeretek: kémiai és biokémiai (égés, Elsődleges és másodlagos szentjánosbogár, korhadó fa stb.) fényforrások. jelenségek gyűjtése. Fénykibocsátó folyamatok a természetben. Problémák, jelenségek, Hagyományos és új mesterséges alkalmazások: fényforrások sajátságainak Milyen az ember és a fény viszonya? összegyűjtése, a fényforrások és az Hogyan hasznosíthatjuk a fénnyel energiatakarékosság kapcsolatának kapcsolatos tapasztalatainkat a vizsgálata (izzólámpa, fénycső,

23

Biológia–egészségtan: a színek szerepe az állatés növényvilágban (klorofill, rejtőzködés).

Kémia: égés, lángfestés. Biológia–egészségtan: lumineszcencia. Földrajz: természeti jelenségek, villámlás.

Biológia–egészségtan: a fényszennyezés biológiai hatásai, a fényszennyezés mint a környezetszennyezés


környezetünk megóvásában? Milyen fényforrásokat használunk? Milyen fényforrásokat érdemes használni a lakásban, az iskolában, a településeken, színpadon, filmen, közlekedésben stb. (színérzet, hőérzet, élettartam)? Mit nevezünk fényszennyezésnek? Milyen Magyarország fényszennyezettsége? Ismeretek: Mesterséges fényforrások. Fényszennyezés.


kompaktlámpa, LED-lámpa). Az új és elhasznált izzólámpa összehasonlítása. Összehasonlító leírás a mesterséges fényforrások fajtáiról, színéről és az okozott hőérzet összehasonlítása.

A fényforrások használata egészségügyi vonatkozásainak megismerése. A fényforrások használata környezeti hatásainak megismerése. A fényszennyezés fogalmának megismerése. Problémák, jelenségek: A csillagos égbolt megfigyelése A csillagos égbolt: Hold, csillagok, szabad szemmel (távcsővel) és bolygók, galaxisok, gázködök. A Hold számítógépes és a Vénusz fázisai, a hold- és napfo- planetáriumprogramok gyatkozások. futtatásával. Milyen történelmi elképzelések Az objektumok csoportosítása voltak a Napról, a csillagokról és a aszerint, hogy elsődleges (a bolygókról? csillagok, köztük a Nap) vagy Ismeretek: másodlagos fényforrások (a bolygók Az égbolt természetes fényforrásai: és a holdak csak visszaverik a Nap a Nap, Hold, bolygók, csillagok, fényét). A csillagok és a bolygók csillaghalmazok, ködök stb. megkülönböztetése képüknek kis A Naprendszer szerkezete. távcsőbeli viselkedése alapján. A Nap, a Naprendszer bolygóinak és azok holdjainak jellegzetességei. A fázisok és fogyatkozások Megismerésük módszerei. értelmezése modellkísérletekkel. Geocentrikus és heliocentrikus A Naprendszer szerkezetének világkép. megismerése; a Nap egy a sok A tudományos kutatás modelleken csillag közül. át a természettörvényekhez vezető A csillagos égbolt mozgásainak útja mint folyamat. geocentrikus és heliocentrikus értelmezése. Ismeretek szerzése arról, hogy a Naprendszerről, a bolygókról és holdjaikról, valamint az (álló-) csillagokról alkotott kép miként alakult az emberiség történetében. Differenciált csoportmunka alapján Ptolemaiosz, Kopernikusz, Galilei, Kepler munkásságának megismerése. Problémák, jelenségek, A különböző sugárzások hatásairól alkalmazások: a köznapi és a médiából származó A Nap és más fényforrások ismeretek összegyűjtésével a felbontott fénye (pl. gyertya lángja látható fénytartomány kibővítése megsózva). elektromágneses spektrummá,

24

egyik formája. Kémia: nemesgázok, volfrám, izzók, fénycsövek.

Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: az emberiség világképének változása. Csillagképek a különböző kultúrákban. Kémia: hidrogén (hélium, magfúzió). Matematika: a kör és a gömb részei. Földrajz: a Naprendszer. A világűr megismerésének, kutatásának módszerei.

Biológia-egészségtan: növényi fotoszintézis, emberi élettani hatások (napozás); diagnosztikai módszerek.



Infralámpa, röntgenkép létrejötte kiegészítése a szintén közismert (árnyékhatás), mikrohullámú sütő. rádió- és mikrohullámokkal, majd a Kémia: fotoszintézis, A röntgen ernyőszűrés az emberi röntgensugárzással. (UV fény hatására szervezet és ipari anyagminták belső Annak felismerése, hogy a fény lejátszódó reakciók, szerkezetének vizsgálatában, az UV hatására zajlanak le a növények kemilumineszcencia). sugárzás veszélyei. életműködéséhez nélkülözhetetlen A hőtanhoz továbbvezető kémiai reakciók. problémák: Mit hoz a villám, amivel felgyújtja a fát, amibe belecsap? Mit sugároznak ki a fénnyel együtt az izzított fémek? Mit ad a fény a kémiai reakcióhoz? Ismeretek: A napfény és más fényforrások Az infravörös és az UV sugárzás, a (elektromágneses) spektruma: röntgensugárzás élettani rádióhullámok, mikrohullámok, hatásainak, veszélyeinek, gyakorlati infravörös sugárzás, látható fény, UV alkalmazásainak megismerése a sugárzás, röntgensugárzás. technikában és a gyógyászatban. A Nap fénye és hősugárzása biztosítja a Földön az élet feltételeit. A napozás szabályai. Példák az infravörös és az UV sugárzás, a röntgensugárzás élettani hatásaira, veszélyeire, gyakorlati alkalmazásaira a technikában és a gyógyászatban. Egyenes vonalú terjedés, tükör, lencse, fénytörés, visszaverődés. A fény hatása Kulcsfogalmak/ az élő természetre. Fényszennyezés. fogalmak Nap, Naprendszer. Földközéppontú világkép, napközéppontú világkép.

A fejlesztés várt eredményei a 8. évfolyam végén • • • • • •

• •

•

Váljon igényévé az önálló ismeretszerzés. A tanuló használja a számítógépet adatrögzítésre, információgyűjtésre. Eredményeiről tartson pontosabb, a szakszerű fogalmak tudatos alkalmazására törekvő, ábrákkal, irodalmi hivatkozásokkal stb. alátámasztott prezentációt. Legalább egy tudományos elmélet esetén kövesse végig, hogy a társadalmi és történelmi háttér hogyan befolyásolta annak kialakulását és fejlődését. Legyen képes a mások által kifejtett véleményeket megérteni, értékelni, azokkal szemben kulturáltan vitatkozni. A kísérletek elemzése során alakuljon ki kritikus szemléletmódja, egészséges szkepticizmusa. Tudja, hogy ismeretei és használati készségei meglévő szintjén további tanulással túl tud lépni. Használja fel ismereteit saját egészségének védelmére. Ítélje meg, hogy különböző esetekben milyen módon alkalmazható a tudomány és a technika, értékelje azok előnyeit és hátrányait az egyén, a közösség és a környezet szempontjából. Törekedjék a természet- és környezetvédelmi problémák enyhítésére. Ismerje fel a fény szerepének elsőrendű fontosságát az emberi tudás gyarapításában, ismerje a fényjelenségeken alapuló kutatóeszközöket, a fény alapvető tulajdonságait.

25


• • •

• • • •


Tudja, hogy a hang miként keletkezik, és hogy a részecskék sűrűségének változásával terjed a közegben. Tudja, hogy a hang terjedési sebessége gázokban a legkisebb, és szilárd anyagokban a legnagyobb. Ismerje az elektromossággal kapcsolatos biztonsági szabályokat, az elektromos áramkör részeit, képes legyen egyszerű egyenáramú áramkörök összeállítására, és azokban az áramerősség mérésére. Tudja, hogy az áramforrások mezőjének kvantitatív jellemzője a feszültség. Tudja, hogy az elektromos fogyasztón energiaváltozás és átalakulás jön létre. A tanuló képes legyen az erőművek alapvető szerkezét bemutatni. Tudja, hogy az elektromos mező bármilyen módon történő előállítása terheli a környezetet.


Óraszámok

1. A mozgástan elemei

30 óra

2. A Newtoni mechanika elemei

36 óra

3. Folyadékok és gázok mechanikája

15 óra

4. Energia, munka, teljesítmény, hatásfok

12 óra


15

Összesen

108 óra

1. Minden mozog, a mozgás viszonylagos – a Órakeret: mozgástan elemei 30 óra Hétköznapi mozgásokkal kapcsolatos gyakorlati ismeretek. A 7–8. évfolyamon tanult kinematikai alapfogalmak, az út- és időmérés Előzetes tudás alapvető módszerei, függvényfogalom, a grafikus ábrázolás elemei, egyenletrendezés. A tulajdonság és mennyiség kapcsolatának, valamint különbözőségének tudatos felismerése. A kinematikai alapfogalmak, mennyiségek kísérleti alapokon történő kialakítása, illetve bővítése, az összefüggések (grafikus) ábrázolása és matematikai leírása. A természettudományos megismerés A tematikai egység Galilei-féle módszerének bemutatása. A kísérletezési kompetencia nevelési-fejlesztési fejlesztése a legegyszerűbb kézi mérésektől a számítógépes méréstechnikáig. céljai A problémamegoldó képesség fejlesztése a grafikus ábrázolás és az ehhez kapcsolódó egyszerű feladatok megoldása során (is). A tanult ismeretek gyakorlati alkalmazása hétköznapi jelenségekre, problémákra (pl. közlekedés, sport). Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Milyen mozgásokat ismersz? A tanuló legyen képes a Matematika: függvény Milyen szempontok alapján mozgásokról tanultak és a köznapi fogalma, grafikus különböztetjük meg a mozgásokat? jelenségek összekapcsolására, a ábrázolás, Tematikai egység

26


Alapfogalmak: a köznapi testek mozgásformái: haladó mozgás és forgás. Hogyan tudunk meghatározni mennyiségeket? Mivel lehet megadni egy mennyiséget? Hely, hosszúság és idő mérése Hosszúság, terület, térfogat, tömeg, sűrűség, idő, erő mérése. Hétköznapi helymeghatározás, úthálózat km-számítása. GPSrendszer létezése és alkalmazása. Ahhoz, hogy hol vagyunk, elegendőe azt tudni, mennyit gyalogoltunk? Mit kell ismerni egy test helyének meghatározásához? A mozgás viszonylagossága, a vonatkoztatási rendszer. Galilei relativitási elve. Mindennapi tapasztalatok egyenletesen mozgó vonatkoztatási rendszerekben (autó, vonat). Alkalmazások: földrajzi koordináták; GPS; helymeghatározás, távolságmérés radarral. Mi jellemző az egyenletes mozgásra? Szemléltesd példákkal! Két test közül melyik mozog gyorsabban? Milyen mozgásról mondjuk, hogy egyenletes? Mit tudunk az egyenes vonalú mozgás pályájáról? Egyenes vonalú egyenletes mozgás kísérleti vizsgálata és mennyiségi jellemzői. Mikola Sándor (Mikola-cső) Grafikus leírás. Sebesség, átlagsebesség. Sebességrekordok a sportban, sebességek az élővilágban.


fizikai fogalmak helyes használatára, egyszerű számítások elvégzésére. Ismerje a mérés lényegi jellemzőit, a szabványos és a gyakorlati mértékegységeket. Legyen képes gyakorlatban alkalmazni a megismert mérési módszereket.

Tudatosítsa a viszonyítási rendszer alapvető szerepét, megválasztásának szabadságát

Értelmezze az egyenes vonalú egyenletes mozgást és jellemző mennyiségeit, tudja azokat grafikusan ábrázolni. Tudjon grafikus módszerrel feladatokat megoldani.

27

egyenletrendezés. Informatika: függvényábrázolás (táblázatkezelő használata). Testnevelés és sport: érdekes sebességadatok, érdekes sebességek, pályák technikai környezete. Biológia-egészségtan: élőlények mozgása, sebességei, reakcióidő. Művészetek; magyar nyelv és irodalom: mozgások ábrázolása. Technika, életvitel és gyakorlat: járművek sebessége és fékútja, követési távolság, közlekedésbiztonsági eszközök, technikai eszközök (autók, motorok), GPS, rakéták, műholdak alkalmazása, az űrhajózás célja. Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: Galilei munkássága. Földrajz: a Naprendszer szerkezete, az égitestek mozgása, csillagképek,.



Mondjunk példát változó mozgásokra! Mi jellemző a változó mozgásokra? Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata és mennyiségi jellemzői. A szabadesés vizsgálata. A nehézségi gyorsulás meghatározása.

Ismerje a változó mozgás általános fogalmát, értelmezze az átlag- és pillanatnyi sebességet. Ismerje a gyorsulás fogalmát, vektorjellegét. Tudja ábrázolni az s-t, v-t, a-t grafikonokat. Tudjon egyszerű feladatokat megoldani. Ismerje Galilei modern tudományteremtő, történelmi módszerének lényegét: a jelenség megfigyelése, értelmező hipotézis felállítása, számítások elvégzése, az eredmény ellenőrzése célzott kísérletekkel. Milyen lesz a folyópartokra Ismerje a mozgások merőlegesen irányított csónak függetlenségének elvét és legyen valódi pályája? Egyenes vagy görbe képes azt egyszerű esetekre (folyón vonalú pályán halad-e a vízszintesen átkelő csónak, eldobott labda elhajított kavics? pályája, a locsolócsőből kilépő Összetett mozgások. vízsugár pályája) a sebesség Egymásra merőleges egyenletes vektorjellegének kiemelésével mozgások összege. alkalmazni. Vízszintes hajítás vizsgálata, értelmezése összetett mozgásként. A gyakorlatból milyen Ismerje a körmozgást leíró kerületi körmozgásokat ismerünk? Mi és szögjellemzőket, illetve tudja jellemző ezekre? alkalmazni azokat. Tudja értelmezni a centripetális Egyenletes körmozgás. gyorsulást. A körmozgás mint periodikus Mutasson be egyszerű kísérleteket, mozgás. méréseket. Tudjon alapszintű A mozgás jellemzői (kerületi és feladatokat megoldani. szögjellemzők). A centripetális gyorsulás értelmezése. A tanuló ismerje Kepler törvényeit, Az emberiség történetében milyen tudja azokat alkalmazni a megfigyelésekkel kezdődött a Naprendszer bolygóira és a „tudomány” felé vezető út? mesterséges holdakra. Ismerje a geocentrikus és a A bolygók mozgása, Kepler heliocentrikus világkép törvényei. A kopernikuszi világkép kultúrtörténeti dilemmáját és alapjai. konfliktusát. Sebesség, átlagsebesség, pillanatnyi sebesség, gyorsulás, vektorjelleg, mozgások Kulcsfogalmak/ összegződése, periódusidő, szögsebesség, centripetális gyorsulás. Égitestek fogalmak mozgása.

28



Okok és okozatok (Arisztotelésztől Newtonig) – Órakeret: A newtoni mechanika elemei 36 óra A kölcsönhatás és a közelhatás fogalma. A távolhatás létrejöttének Előzetes tudás értelmezése. Az erőhatás és az erő fogalma, az erő mértékegysége, erőmérő, gyorsulás, tömeg, sűrűség. Az ösztönös arisztotelészi mozgásszemlélet tudatos lecserélése a newtoni A tematikai egység dinamikus szemléletre. Az új szemléletű gondolkodásmód kiépítése. Az nevelési-fejlesztési általános iskolában megismert, elsősorban sztatikus jellegű erőfogalom céljai felcserélése a dinamikai szemléletűvel, rámutatva a két szemlélet összhangjára. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Mi hozhat létre változást egy Legyen képes az arisztotelészi Matematika: a testen? mozgásértelmezés elvetésére. függvény fogalma, Milyen hatás következtében Ismerje a tehetetlenség fogalmát és grafikus ábrázolás, változhat meg egy test legyen képes az ezzel kapcsolatos egyenletrendezés. mozgásállapota? hétköznapi jelenségek Technika, életvitel és A tehetetlenség törvénye (Newton értelmezésére. gyakorlat: I. axiómája). Ismerje az inercia- (tehetetlenségi) Takarékosság; Mindennapos közlekedési tapaszta- rendszer fogalmát. légszennyezés, latok hirtelen fékezésnél, a zajszennyezés; biztonsági öv szerepe. Ismerje a tehetetlen tömeg közlekedésbiztonsági ------fogalmát. Értse a tömegközéppont eszközök, közlekedési A tehetetlenség, az azt jellemző szerepét a valóságos testek szabályok, GPS, rakéták, tömeg fogalma és mértékegysége. mozgásának értelmezése során. műholdak alkalmazása, Az űrben, űrhajóban szabadon Tudja, hogy a sűrűség az anyag az űrhajózás célja. mozgó testek. jellemzője, és hogyan lehet azt Biztonsági öv, Mi a különbség 1 dm3 víz és 1 dm3 mennyiséggel jellemezni. ütközéses balesetek, a vas tömege között? Tudjon sűrűséget számolással és gépkocsi biztonsági méréssel is meghatározni, illetve felszerelése, Mi a különbség 1 kg víz és 1 kg vas táblázatból kikeresni. a biztonságos fékezés. térfogata között? Nagy sebességű utazás Az anyag sűrűségének fogalma és mennyiségi jellemzője. Ismerje a lendület fogalmát, vektor- egészségügyi hatásai. jellegét, a lendületváltozás és az ------Miért üt nagyobbat egy kosárlabda, erőhatás kapcsolatát. mint egy pingponglabda, ha Ismerje a lendületmegmaradás ugyanakkora sebességgel csapódik törvényét párkölcsönhatás esetén. Biológia-egészségtan: hozzánk? Tudjon értelmezni egyszerű köznapi reakcióidő, az állatok A mozgásállapot fogalma és jelenségeket a lendület mozgása (pl. medúza). jellemző mennyisége a lendület. megmaradásának törvényével. A zárt rendszer. Legyen képes egyszerű számítások Lendületmegmaradás és mérési feladatok megoldására. párkölcsönhatás (zárt rendszer) esetén. Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: golyók, korongok ütközése. Ütközéses balesetek a közlekedésben. Miért veszélyes a koccanás? Az utas biztonságát védő technikai megoldások (biztonsági öv, légzsák, a gyűrődő karosszéria). Tematikai egység

2.

29


------Érhet-e erőhatás rugalmas testet úgy, hogy annak alakja ne változzon meg? Az erő fogalma. A lendületváltozás és az erőhatás kapcsolata. Lendülettétel. Az erőhatás mozgásállapotváltoztató (gyorsító) hatása. Az erő a mozgásállapot-változtató hatás mennyiségi jellemzője. Erőmérés rugós erőmérővel. Newton II. axiómája.


A tanuló ismerje az erőhatás és az erő fogalmát, kapcsolatukat és a köztük levő különbséget, az erő mérését, mértékegységét, vektorjellegét. Legyen képes erőt mérni rugós erőmérővel. Értse az erőt mint a lendületváltozás sebességét. Tudja Newton II. törvényét, lássa kapcsolatát az erő szabványos mértékegységével.

Milyen erőhatásokat ismerünk? Miben egyeznek és miben különböznek ezek? ------Erőtörvények, a dinamika alapegyenlete. A rugó erőtörvénye. A gravitációs erőtörvény. A nehézségi erőhatás fogalma és hatása. Tapadási és csúszási súrlódás. Alkalmazások: A súrlódás szerepe az autó gyorsításában, fékezésében. Szabadon eső testek súlytalansága. ------Kanyarban miért kifelé csúszik meg az autó? Kanyarban miért építik megdöntve az autóutakat? ------Az egyenletes körmozgás és más mozgások dinamikai feltétele. Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: vezetés kanyarban, út megdöntése kanyarban, hullámvasút; függőleges síkban átforduló kocsi; műrepülés, körhinta, centrifuga.

Ismerje és tudja alkalmazni a tanult egyszerű erőtörvényeket. Legyen képes egyszerű feladatok megoldására, néhány egyszerű esetben: állandó erővel húzott test, mozgás lejtőn, a súrlódás szerepe egyszerű mozgások esetén. Értse, hogy az egyenletes körmozgás végző test mozgása gyorsuló mozgás. Gyorsulását (a centripetális gyorsulást) a testet érő erőhatások eredője hozza létre, ami állandó nagyságú, változó irányú, mert mindig a kör középpontja felé mutat. Ismerje Newton gravitációs törvényét. Tudja, hogy a gravitációs kölcsönhatás a négy alapvető fizikai kölcsönhatás egyike, meghatározó jelentőségű az égi mechanikában. Legyen képes a gravitációs erőtörvényt alkalmazni egyszerű esetekre.

------Newton gravitációs törvénye.

Értse a gravitáció szerepét az űrkutatással, űrhajózással kapcsolatos közismert jelenségekben.

Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: A nehézségi gyorsulás változása a Földön. Az árapályjelenség kvalitatív magyarázata. A mesterséges holdak mozgása és a szabadesés.

30

Földrajz: a Naprendszer szerkezete, az égitestek mozgása, csillagképek, távcsövek. A kerék feltalálásának jelentősége



A súlytalanság értelmezése az űrállomáson. Geostacionárius műholdak, hírközlési műholdak. Eötvös Loránd (torziós inga)

Tudja, hogy az egymással kölcsönhatásban lévő testek Pontrendszerek mozgásának mozgását az egyes testekre ható vizsgálata, dinamikai értelmezése. külső erők és a testek közötti kényszerkapcsolatok figyelembevételével lehetséges értelmezni. . Válassz ki környezetedből Ismerje Newton III. axiómáját, és erőhatásokat, és nevezd meg ezek egyszerű példákkal tudja azt kölcsönhatásbeli párját! illusztrálni. Értse, hogy az erőhatás A kölcsönhatás törvénye (Newton mindig párosával lép fel. Legyen III. axiómája). A rakétameghajtás képes az erő és ellenerő világos elve megkülönböztetésére. Értse a rakétameghajtás lényegét. Pontszerű test egyensúlya. A tanuló ismerje, és egyszerű A kiterjedt test egyensúlya. esetekre tudja alkalmazni a A kierjedt test mint speciális pontszerű test egyensúlyi pontrendszer, tömegközéppont. feltételét. Legyen képes Mi a feltétele annak, hogy egy erővektorok összegzésére. rögzített tengelyen levő merev test Ismerje a kiterjedt test és forgása megváltozzon? a tömegközéppont fogalmát, tudja Forgatónyomaték. a kiterjedt test egyensúlyának Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: kettős feltételét. emelők, tartószerkezetek, építészeti Ismerje az erőhatás forgómozgást érdekességek (pl. gótikus megváltoztató képességét, támpillérek, boltívek). a létrejöttének feltételeit és annak Deformálható testek egyensúlyi mennyiségi jellemzőjét, állapota. a forgatónyomatékot. Legyen képes a forgatónyomatékkal kapcsolatos jelenségek felismerésére, egyszerű számítások, mérések, szerkesztések elvégzésére. Ismerje Hooke törvényét, értse a rugalmas alakváltozás és a belső erők kapcsolatát. Pontrendszerek mozgásának Tudja, hogy az egymással vizsgálata, dinamikai értelmezése. kölcsönhatásban lévő testek mozgását az egyes testekre ható külső erők és a testek közötti kényszerkapcsolatok figyelembevételével lehetséges értelmezni. Tehetetlenség, tömeg, sűrűség. Mozgásállapot, lendület, lendületváltozás, Kulcsfogalmak/ lendületmegmaradás. Erőhatás, erő, párkölcsönhatás, erőtörvény, fogalmak mozgásegyenlet, pontrendszer, rakétamozgás, ütközés. Forgatónyomaték. Egyensúly.

31



Órakeret: 15 óra A nyomás fogalma és mennyiségi jellemzése. Hidrosztatikai és aerosztatikai Előzetes tudás alapismeretek, sűrűség, légnyomás, felhajtóerő, kémia: anyagmegmaradás, halmazállapotok, földrajz: tengeri, légköri áramlások. A témakör jelentőségének bemutatása, mint a fizika egyik legrégebbi területe, és egyúttal a legújabb kutatások színtere (pl. tengeri és légköri A tematikai egység áramlások, a vízi és szélenergia hasznosítása). A megismert fizikai törvények nevelési-fejlesztési összekapcsolása a gyakorlati alkalmazásokkal. Önálló tanulói kísérletezéshez céljai szükséges képességek fejlesztése, hétköznapi jelenségek fizikai értelmezésének gyakoroltatása. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Hogy lehet kimutatni, hogy Ismerje a légnyomás fogalmát, Matematika: a függvény a levegőnek van súlya? mértékegységeit. fogalma, grafikus Miért szál fel a felhő, amikor benne Ismerjen a levegő nyomásával ábrázolás, vízmolekulák is vannak? kapcsolatos, gyakorlati egyenletrendezés. Légnyomás kimutatása és mérése. szempontból is fontos jelenségeket. Jelenségek, gyakorlati Kémia: folyadékok, alkalmazások: „Horror vacui” – mint felületi feszültség, egykori tudományos hipotézis. kolloid rendszerek, (Torricelli kísérlete vízzel, Guericke gázok, levegő, vákuum-kísérletei) viszkozitás, alternatív A légnyomás változásai. energiaforrások. A légnyomás szerepe az időjárási jelenségekben, a barométerek Történelem, társadalmi működése. és állampolgári ismeretek: a hajózás A gyakorlati életben milyen Tudja alkalmazni hidrosztatikai szerepe, a légi eszközök működésében van ismereteit köznapi jelenségek jelentősége a levegő és a értelmezésére. A tanult ismeretek közlekedés szerepe. folyadékok nyomásának? alapján legyen képes (pl. hidraulikus Technika, életvitel és Pascal törvénye, hidrosztatikai gépek alkalmazásainak gyakorlat: vízi járművek nyomás. Hidraulikus gépek. bemutatása). legnagyobb Felhajtóerő nyugvó folyadékokban Legyen képes alkalmazni sebességeinek korlátja, és gázokban. hidrosztatikai és aerosztatikai légnyomás, repülőgépek Búvárharang, tengeralattjáró, ismereteit köznapi jelenségek közlekedésbiztonsági Léghajó, hőlégballon. értelmezésére. eszközei, vízi és légi Molekuláris erők folyadékokban Ismerje a felületi feszültség közlekedési szabályok. (kohézió és adhézió). fogalmát. Ismerje a Felületi feszültség. határfelületeknek azt Biológia-egészségtan: Jelenségek, gyakorlati a tulajdonságát, hogy minimumra Vízi élőlények, madarak alkalmazások: törekszenek. mozgása, sebességei, habok különleges tulajdonságai, Legyen tisztában a felületi mosószerek hatásmechanizmusa. jelenségek fontos szerepével az élő reakcióidő. A nyomás és változásának hatása az és élettelen természetben. emberi szervezetre (pl. Folyadékok és gázok áramlása Tudja, hogy az áramlások oka súlyfürdő, Jelenségek, gyakorlati a nyomáskülönbség. Legyen képes keszonbetegség, hegyi alkalmazások: légköri áramlások, a köznapi áramlási jelenségek Tematikai egység


32



szél értelmezése a nyomásviszonyok alapján, nagy tengeráramlásokat meghatározó környezeti hatások.

kvalitatív fizikai értelmezésére. betegség). Tudja értelmezni az áramlási sebesség változását a keresztmetszettel az anyagmegmaradás (kontinuitási egyenlet) alapján. Miért nehezebb vízben futni, mint Ismerje a közegellenállás levegőben? jelenségét, tudja, hogy a Miért hajolnak előre a közegellenállási erő sebességfüggő. Legyen tisztában a vízi és kerékpárversenyzők verseny közben? szélenergia jelentőségével Közegellenállás hasznosításának múltbeli és Az áramló közegek energiája, a szél- korszerű lehetőségeivel. A megújuló energiaforrások aktuális hazai és a vízi energia hasznosítása. hasznosítása. A nyomás fogalma, mérése és kiszámítása. Hidrosztatikai nyomás, felhajtóerő, Kulcsfogalmak/ úszás, felületi feszültség, légnyomás, légáramlás, áramlási sebesség, fogalmak aerodinamikai felhajtóerő, közegellenállás, szél- és vízi energia, szélerőmű, vízerőmű.

4. Erőfeszítés és hasznosság Órakeret: Energia – Munka– Teljesítmény – Hatásfok 12 óra A newtoni dinamika elemei, a fizikai munkavégzés fogalma. Az energia, a Előzetes tudás munka és a hőmennyiség közös mértékegysége. A teljesítmény és a hatásfok elemi ismerete. Az általános iskolában tanult energia, energiaváltozás munka- és mechanikaiA tematikai egység energia-fogalom elmélyítése és bővítése, a mechanikai energiamegmaradás nevelési-fejlesztési igazolása speciális esetekre és az energiamegmaradás törvényének céljai általánosítása. Az elméleti megközelítés mellett a fizikai ismeretek mindennapi alkalmazásának bemutatása, gyakorlása. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Mivel jellemezhető mennyiségileg A tanuló értse a fizikai munkavégzés Matematika: a függvény a testek kölcsönható, változtató és a teljesítmény fogalmát, ismerje fogalma, grafikus képessége? mértékegységeiket. Legyen képes ábrázolás, Milyen energiafajtákat ismertetek egyszerű feladatok megoldására. egyenletrendezés. meg az általános iskolában? Ismerje a munkatételt, és tudja azt Az energia fogalma és az egyszerű esetekre alkalmazni. Testnevelés és sport: energiamegmaradás tétele. Ismerje az alapvető mechanikai a sportolók Mi a különbség a köznapi energiafajtákat, és tudja azokat teljesítménye, szóhasználat munkavégzés és a a gyakorlatban értelmezni a sportoláshoz használt fizikában használt munkavégzés Tudja egyszerű zárt rendszerek pályák energetikai kifejezése jelentése között? példáin keresztül értelmezni a viszonyai és Fizikai munkavégzés, és az azt mechanikai energiamegmaradás a sporteszközök jellemző munka fogalma, törvényét. Tudja, hogy a mechanikai energetikája. mértékegysége. energiamegmaradás nem teljesül Mechanikai energiafajták (helyzeti súrlódás, közegellenállás esetén, Technika, életvitel és energia, mozgási energia, rugalmas mert a rendszer mechanikailag nem gyakorlat: járművek Tematikai egység

33



energia). Munkatétel. A mechanikai energiamegmaradás törvénye. A teljesítmény és a hatásfok. Egyszerű gépek, hatásfok. Érdekességek, alkalmazások. Ókori gépezetek, mai alkalmazások. Az egyszerű gépek elvének felismerése az élővilágban. Egyszerű gépek az emberi szervezetben. Alkalmazások, jelenségek: a fékút és a sebesség kapcsolata, a követési távolság meghatározása. Energia és egyensúlyi állapot.


zárt. Ilyenkor a mechanikai energiaveszteség a súrlódási erő munkájával egyenlő. Tudja a gyakorlatban használt egyszerű gépek működését értelmezni, ezzel kapcsolatban feladatokat megoldani. Értse, hogy az egyszerű gépekkel munka nem takarítható meg.

fogyasztása, munkavégzése, közlekedésbiztonsági eszközök, technikai eszközök (autók, motorok). Biológia-egészségtan: élőlények mozgása, teljesítménye.

Ismerje a stabil, labilis és közömbös egyensúlyi állapot fogalmát, és tudja alkalmazni egyszerű esetekben. Energia, munkavégzés, munka; helyzeti energia, mozgási energia, rugalmas energia, munkatétel, mechanikai energiamegmaradás. Teljesítmény, hatásfok.

A fejlesztés várt eredményei a 9. évfolyam végén • •

• • •

A kísérletezési, mérési kompetencia, a megfigyelő, rendszerező készség fejlődése. A mozgástani alapfogalmak ismerete, grafikus feladatmegoldás. A newtoni mechanika szemléleti lényegének elsajátítása: az erő nem a mozgás fenntartásához, hanem a mozgásállapot megváltoztatásához szükséges. Egyszerű kinematikai és dinamikai feladatok megoldása. A kinematika és dinamika mindennapi alkalmazása. Folyadékok és gázok sztatikájának és áramlásának alapjelenségei és ezek felismerése a gyakorlati életben.


Óraszámok

1. Elektromos töltés, erőtér, elektromos mező

14 óra

2. Mozgó töltések, egyenáram, vezetés

30 óra

3. Hőtani alapjelenségek, gáztörvények

12 óra

4. A molekuláris hőelmélet elemei

6 óra

5. Energia, hő, munka

15 óra

6. Halmazállapot változások

8 óra

7. A mindennapok hőtana

6 óra


17

Összesen

108 óra

34



1. Közel- és távolhatás – Elektromos töltés, és erőtér Órakeret: elektromos mező 14 óra Erő, munka, energia, elektromos tulajdonság, elektromos állapot, elektromos Előzetes tudás töltés, elektromos kölcsönhatások, a feszültség elemi fogalma. Az elektrosztatikus mező fizikai valóságként való elfogadtatása. A mező A tematikai egység jellemzése a térerősség, potenciál és erővonalak segítségével. A nevelési-fejlesztési problémamegoldó képesség fejlesztése jelenségek, kísérletek, mindennapi céljai alkalmazások értelmezésével. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Elektrosztatikai alapjelenségek. A tanuló ismerje az elektrosztatikus Kémia: elektron, proton, Elektromos kölcsönhatás. alapjelenségeket, pozitív és negatív elektromos töltés, az Elektromos tulajdonságú elektromos tulajdonságú atom felépítése, részecskék, elektromos állapot. részecskéket, ezek szerepét az elektrosztatikus Elektromos töltés. elektromos állapot létrejöttében, az kölcsönhatások, Mindennapi tapasztalatok (vonzás, elektromos megosztás jelenségét. kristályrácsok taszítás, pattogás, szikrázás Tudjon ezek alapján egyszerű szerkezete. Kötés, öltözködésnél, fésülködésnél, kísérleteket, jelenségeket polaritás, molekulák fémek érintésénél). értelmezni. polaritása, fémes kötés, Vezetők, szigetelők, földelés. fémek elektromos Miért vonzza az elektromos test vezetése. a semleges testeket? A fénymásoló, lézernyomtató Matematika: egyenes és működése, Selényi Pál szerepe. fordított arányosság, Légköri elektromosság, a villám, alapműveletek, védekezés a villámcsapás ellen. egyenletrendezés, számok normálalakja, Coulomb törvénye. Ismerje a Coulomb-féle erőtörvektorok függvények. (az első mennyiségi összefüggés az vényt, értse a töltés mennyiségi elektromosságtan történetében) fogalmát és a töltésmegmaradás Technika, életvitel és Az elektromos és gravitációs törvényét. gyakorlat: kölcsönhatás összehasonlítása. balesetvédelem, A töltés mint az elektromos állapot földelés. mennyiségi jellemzője és mértékegysége. A töltésmegmaradás törvénye. Az elektromos (mező) mint a Ismerje a mező fogalmát, és kölcsönhatás közvetítője. létezését fogadja el anyagi Kieg.: A szuperpozíció elve. objektumként. Tudja, hogy a Az elektromos térerősség mint az sztatikus elektromos mező forrása/ elektromos mezőt jellemző az elektromos tulajdonságú vektormennyiség; a tér részecskék. szerkezetének szemléltetése Ismerje a mezőt jellemző erővonalakkal. térerősséget, értse az erővonalak A homogén elektromos mező. jelentését. Kieg.: Az elektromos fluxus. Ismerje a homogén elektromos Az elektromos mező munkája mező fogalmát és jellemzését. homogén mezőben. Az elektromos Ismerje az elektromos feszültség feszültség fogalma. fogalmát. Feszültségértékek a gyakorlatban. Tudja, hogy a töltés mozgatása Kieg.: A potenciál, ekvipotenciális során végzett munka nem függ az Tematikai egység

35



felületek.

úttól, csak a kezdeti és végállapotok helyzetétől. Legyen képes homogén elektromos térrel kapcsolatos elemi feladatok megoldására. Töltés eloszlása fémes vezetőn. Tudja, hogy a fémre felvitt töltések Jelenségek, gyakorlati a felületen helyezkednek el. alkalmazások: csúcshatás, Ismerje az elektromos csúcshatás villámhárító, elektromos jelenségét, a Faraday-kalitka és koromleválasztó. Benjamin Franklin a villámhárító működését, valamint munkássága. Segner-kerék, Segner gyakorlati jelentőségét. János András. Faraday-kalitka, árnyékolás. Miért véd az autó karosszériája a villámtól? Vezetékek elektromos zavarvédelme. Az emberi test elektromos feltöltődésének következménye. A kapacitás fogalma. Ismerje a kapacitás fogalmát, A síkkondenzátor kapacitása. a síkkondenzátor terét. Kondenzátorok kapcsolása. Tudja értelmezni kondenzátorok A kondenzátor energiája. soros és párhuzamos kapcsolását. Az elektromos mező energiája. Egyszerű kísérletek alapján tudja Kondenzátorok gyakorlati értelmezni, hogy a feltöltött alkalmazásai (vaku, defibrillátor). kondenzátornak, azaz a kondenzátor elektromos terének energiája van. Elektromos tulajdonság, elektromos állapot. Töltés, elektromos erőtér mező, Kulcsfogalmak/ térerősség, erővonalrendszer, feszültség, potenciál, kondenzátor, az elektromos fogalmak tér mező energiája.

Tematikai egység

2. A mozgó töltések – egyenáram – vezetési típusok

Órakeret: 30 óra

Telep (áramforrás), áramkör, fogyasztó, áramerősség, feszültség. Az egyenáram értelmezése mint az elektromos tulajdonságú részecskék áramlása. Az elektromos áram jellemzése hatásain keresztül (hőhatás, A tematikai egység mágneses, vegyi és biológiai hatás). Az elméleten alapuló gyakorlati ismeretek nevelési-fejlesztési kialakítása (egyszerű hálózatok ismerete, ezekkel kapcsolatos egyszerű céljai számítások, telepek, akkumulátorok, elektromágnesek, motorok). Az energiatudatos, egészségtudatos és környezettudatos magatartás fejlesztése. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Az elektromos áram fogalma, A tanuló ismerje az elektromos áram Kémia: elektromos kapcsolata a fémes vezetőkben fogalmát, az áramerősség áram, elektromos vezezajló elektromos tulajdonságú mértékegységét, az áramerősség és tés, rácstípusok tulajrészecskék rendezett mozgásával. feszültség mérését. Tudja, hogy az donságai és azok A zárt áramkör. egyenáramú áramforrások anyagszerkezeti Jelenségek, alkalmazások: Voltafeszültségét, pólusainak polaritását magyarázata. oszlop, laposelem, rúdelem nem elektromos jellegű belső Galvánelemek Volta és Ampère munkásságának folyamatok (gyakran működése, Előzetes tudás

36



jelentősége.

töltésátrendeződéssel járó kémiai vagy más folyamatok) biztosítják. Ismerje az elektromos áramkör legfontosabb részeit, az áramkör ábrázolását kapcsolási rajzon. Ohm törvénye, áram- és Tudja Ohm törvényét. Legyen képes feszültségmérés. Analóg és egyszerű számításokat végezni Ohm digitális mérőműszerek használata. törvénye alapján.

elektromotoros erő. Ionos vegyületek elektromos vezetése olvadékban és oldatban, elektrolízis. Vas mágneses tulajdonsága. Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés, Ismerje az elektromos ellenállás Fogyasztók (vezetékek) mindhárom jelentését (test, annak számok normálalakja, ellenállása. Fajlagos ellenállás. Fémek elektromos vezetése. egy tulajdonsága, és az azt jellemző egyenes arány. . Jelenség: szupravezetés. mennyiség), fajlagos ellenállás Biológia- egészségtan: Az elektromos mező munkája az fogalmát, mértékegységét és Az emberi test mérésének módját. áramkörben. Az elektromos áramvezetése, áramütés Legyen kvalitatív képe a fémek teljesítmény. Az elektromos áram hőhatása. elektromos ellenállásának klasszikus hatása, hazugságvizsgáló, orvosi értelmezéséről. Fogyasztók a háztartásban, diagnosztika és terápiás fogyasztásmérés, az Tudja értelmezni az elektromos kezelések. energiatakarékosság lehetőségei. áram teljesítményét, munkáját. Költségtakarékos világítás Legyen képes egyszerű számítások Technika, életvitel és (hagyományos izzó, halogénlámpa, elvégzésére. Tudja értelmezni gyakorlat: áram biológiai kompakt fénycső, LED-lámpa a fogyasztókon feltüntetett hatása, elektromos áram összehasonlítása) teljesítményadatokat. Az energiatakarékosság fontosságának a háztartásban, biztosíték, bemutatása. fogyasztásmérők, Összetett hálózatok. Tudja a hálózatok törvényeit balesetvédelem. Ellenállások kapcsolása. Az eredő alkalmazni ellenállás-kapcsolások Világítás fejlődése és ellenállás fogalma, számítása. eredőjének számítása során. Ohm törvénye teljes áramkörre. Ismerje a telepet jellemző elektro- korszerű világítási Elektromotoros erő (üresjárási motoros erő (ürejárási feszültség) és eszközök. Korszerű elektromos feszültség) kapocsfeszültség, a belső ellenállás fogalmát, Ohm háztartási készülékek, a belső ellenállás fogalma. törvényét teljes áramkörre. energiatakarékosság. Az áram vegyi hatása. Tudja, hogy az elektrolitokban Környezetvédelem. Kémiai áramforrások. mozgó ionok jelentik az áramot. Az áram biológiai hatása. Ismerje az elektrolízis fogalmát, Informatika: néhány gyakorlati alkalmazását. Értse, hogy az áram vegyi hatása és mikroelektronikai áramkörök, mágneses az élő szervezeteket gyógyító és károsító hatása között összefüggés információrögzítés. van. Ismerje az alapvető elektromos érintésvédelmi szabályokat és azokat a gyakorlatban is tartsa be. Ismerje az elemek, akkumulátorok főbb jellemzőit és használatuk alapelveit. Mágneses mező (permanens mágnesek). Az egyenáram mágneses hatása. Áram és mágnes kölcsönhatása.

Permanens mágnesek kölcsönhatása, a mágnesek tere. Tudja bemutatni az áram mágneses terét egyszerű kísérlettel.

37



Egyenes vezetőben folyó egyenáram mágneses mezőjének vizsgálata. A mágneses mezőt jellemző indukcióvektor fogalma, mágneses indukcióvonalak, mágneses fluxus. A vasmag (ferromágneses közeg) szerepe a mágneses hatás szempontjából. Az áramjárta vezetőt érő erőhatás mágneses mezőben. Az elektromágnes és gyakorlati alkalmazásai (elektromágneses daru, relé, hangszóró. Az elektromotor működése. Lorentz-erő – mágneses tér hatása mozgó szabad töltésekre.


Ismerje a tér jellemzésére alkalmas mágneses indukcióvektor fogalmát. Legyen képes a mágneses és az elektromos mező jellemzőinek összehasonlítására, a hasonlóságok és különbségek bemutatására. Tudja értelmezni az áramra ható erőt mágneses térben. Ismerje az egyenáramú motor működésének elvét.

Ismerje a Lorentz-erő fogalmát és tudja alkalmazni néhány jelenség értelmezésére (katódsugárcső, ciklotron, sarki fény). Áramkör, ellenállás, fajlagos ellenállás, az egyenáram teljesítménye és munkája, elektromotoros erő, belső ellenállás, az elektromos áram hatásai (hő, kémiai, biológiai, mágneses), elektromágnes, Lorentz-erő, elektromotor.

3. Hőhatások és állapotváltozások – hőtani alapjelenségek, Órakeret: gáztörvények 12 óra A hőérzet szubjektív és relatív jellege. Hőmérséklet, hőmérséklet mérése. Előzetes tudás A gázokról kémiából tanult ismeretek. A hőtágulás tárgyalása, a jelenség mint a klasszikus hőmérsékletmérésnek A tematikai egység alapjelensége. A gázok anyagi minőségtől független hőtágulásán alapuló nevelési-fejlesztési Kelvin-féle „abszolút” hőmérsékleti skála bevezetése. Gázok állapotjelzői céljai közt fennálló összefüggések kísérleti és elméleti vizsgálata. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek A hőmérséklet, hőmérők, Ismerje a tanuló a hőmérsékletKémia: a gáz fogalma és hőmérsékleti skálák. mérésre leginkább elterjedt Celsius- az állapothatározók Milyen a jó hőmérő, hogyan skálát, néhány gyakorlatban közötti összefüggések: növelhető a pontossága? használt hőmérő működési elvét. Avogadro törvénye, Hőtágulás. Legyen gyakorlata hőmérsékleti moláris térfogat. Szilárd anyagok lineáris, felületi és grafikonok olvasásában. térfogati hőtágulása. Ismerje a hőtágulás jelenségét Matematika: a függvény Folyadékok térfogati hőtágulása. szilárd anyagok és folyadékok fogalma, grafikus Csökken vagy növekszik a táguló esetén. Tudja a hőtágulás ábrázolás, fémlemezben vágott köralakú jelentőségét a köznapi életben, egyenletrendezés, nyílás? Hogyan változik az edények ismerje a víz különleges hőtágulási exponenciális függvény. űrtartalma a hőtáguláskor? sajátosságát, és szerepét az Biológia–egészségtan: élővilágban. Víziállatok élete télen a befagyott tavakban, Gázok állapotjelzői, összefüggéseik Ismerje a tanuló a gázok alapvető folyókban. Boyle–Mariotte-törvény, Gay– állapotjelzőit, az állapotjelzők Testnevelés és sport: Lussac-törvények. közötti páronként kimérhető sport nagy összefüggéseket. Tematikai egység

38



A Kelvin-féle gázhőmérsékleti skála. Ismerje a Kelvin-féle hőmérsékleti magasságokban skálát, és legyen képes a két (hegymászás, alapvető hőmérsékleti skála közti ejtőernyőzés), sportolás átszámításokra. Tudja értelmezni az a mélyben (búvárkodás). abszolút nulla fok jelentését. Tudja, hogy a gázok döntő többsége Biológia–egészségtan: átlagos körülmények között (normál keszonbetegség, hegyi betegség, madarak légnyomás, nem túl alacsony repülése. hőmérséklet) az anyagi minőségüktől függetlenül hasonló fizikai sajátságokat mutat. Ismerje Földrajz: széltérképek, az ideális gáz fogalmát, és az ideális nyomástérképek, gázok állapotjelzői között felírható hőtérképek, áramlások. speciális összefüggéseket, az egyesített gáztörvényt, és tudjon ennek segítségével egyszerű feladatokat megoldani. Az ideális gáz állapotegyenlete. Tudja a gázok állapotegyenletét Lehetséges-e, hogy a gáznak csak mint az állapotjelzők közt fennálló egyetlen állapotjelzője változzon? általános összefüggést. Ismerje az izoterm, izochor és izobár (adiabatikus), állapotváltozások összefüggéseit mint az állapotegyenlet speciális eseteit. Hőmérséklet, hőmérsékletmérés, hőmérsékleti skála, lineáris és térfogati Kulcsfogalmak/ hőtágulás, állapotegyenlet, egyesített gáztörvény, állapotváltozás, izochor, fogalmak izoterm, izobár változás, Kelvin-skála.

Tematikai egység

4. Részecskék rendezett és rendezetlen mozgása – A molekuláris hőelmélet elemei

Órakeret: 6 óra

Az anyag atomos szerkezete, az anyag golyómodellje, gázok nyomása, rugalmas ütközés, lendületváltozás, mozgási energia, kémiai részecskék tömege. Az ideális gáz modelljének jellemzői. A gázok makroszkopikus jellemzőinek A tematikai egység értelmezése a modell alapján, a nyomás, hőmérséklet – átlagos kinetikus nevelési-fejlesztési energia, „belső energia”. A melegítés hatására fellépő hőmérséklet céljai növekedésének és a belső energia változásának a modellre alapozott fogalmi összekapcsolása révén a hőtan főtételek megértésének előkészítése. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Az ideális gáz kinetikus modellje. A tanuló ismerje a gázok univerzális Kémia: gázok tulajdonságait magyarázó tulajdonságai, ideális részecskemodellt. gáz. A gáz nyomásának és Értse a gáz nyomásának és hőmérsékletének értelmezése. hőmérsékletének a modellből kapott szemléletes magyarázatát. Az ekvipartíció tétele, a részecskék Ismerje az ekvipartíció-tételt, a szabadsági fokának fogalma. gázrészecskék átlagos kinetikus Előzetes tudás

39



Gázok moláris és fajlagos hőkapacitása.


energiája és a hőmérséklet közti kapcsolatot. Lássa, hogy a gázok melegítése során a gáz részecskéinek összenergiája nő, a melegítés lényege energiaátadás. Modellalkotás, kinetikus gázmodell, nyomás, hőmérséklet, átlagos kinetikus energia, ekvipartíció.

Órakeret: 15 óra Előzetes tudás Munka, kinetikus energia, energiamegmaradás, hőmérséklet, melegítés. A hőtan főtételeinek tárgyalása során annak megértetése, hogy a természetben lejátszódó folyamatokat általános törvények írják le. Az energiafogalom általánosítása, az energiamegmaradás törvényének A tematikai egység kiterjesztése. A termodinamikai gépek működésének értelmezése, a nevelési-fejlesztési termodinamikai hatásfok korlátos voltának megértetése. Annak céljai elfogadtatása, hogy energia befektetése nélkül nem működik egyetlen gép, berendezés sem, sem elsőfajú, sem pedig másodfajú örökmozgók nem léteznek. A hőtani főtételek univerzális (a természettudományokra általánosan érvényes) tartalmának bemutatása. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Melegítés munkavégzéssel. Tudja, hogy a melegítés lényege az Kémia: exoterm és (Az ősember tűzgyújtása, járművek állapotváltozás ,energiaátadás, és endotem folyamatok, fékberendezésének túlmelegedése, hogy nincs „hőanyag”! termokémia, Hess- tétel, a világűrből érkező testek: űrhajók, Ismerje a tanuló a belső energia kötési energia, meteoritok „hullócsillagok” fogalmát mint a gázrészecskék reakcióhő, égéshő, felmelegedése stb. mozgási energiájának összegét. elektrolízis. A belső energia fogalmának Tudja, hogy a belső energia Gyors és lassú égés, kialakítása. melegítéssel és/vagy tápanyag, A belső energia megváltoztatásának munkavégzéssel változtatható meg. energiatartalom (ATP), a módjai. kémiai reakciók iránya, A termodinamika I. főtétele. Ismerje a termodinamika I. főtételét megfordítható folyamatok, kémiai Hogyan melegítheti fel a kovács mint az energiamegmaradás egyensúlyok, a megmunkálandó vasdarabot, ha általánosított megfogalmazását. stacionárius állapot, elfogyott a tüzelője? Az I. főtétel alapján tudja Hűlhet-e a gáz, ha melegítjük? energetikai szempontból értelmezni élelmiszer-kémia. Lásd szén-dioxid patron becsavaa gázok korábban tanult speciális rását! állapotváltozásait. Kvalitatív példák Technika, életvitel és Alkalmazások konkrét fizikai, alapján fogadja el, hogy az I. főtétel gyakorlat: Folyamatos kémiai, biológiai példákon. általános természeti törvény, amely technológiai fejlesztések, innováció. Egyszerű számítások. fizikai, kémiai, biológiai, geológiai Hőerőművek folyamatokra egyaránt érvényes. gazdaságos Hőerőgép. Gázok körfolyamatainak elméleti működtetése és Ideális gázzal végzett vizsgálata alapján értse meg környezetvédelme. körfolyamatok. a hőerőgép, hűtőgép, hőszivattyú A hőerőgépek hatásfoka. működésének alapelvét. Tudja, Földrajz: Miért sokkal jobb hatásfokú egy hogy a hőerőgépek hatásfoka elektromos autó, mint egy lényegesen kisebb mint 100%. Tudja környezetvédelem, Tematikai egység

5. Energia, hő és munka – a hőtan főtételei

40



benzinnel működő? Az élő szervezet hőerőgépszerű működése. A favágók sok zsíros ételt esznek, még sem híznak el, vajon miért?

kvalitatív szinten alkalmazni a a megújuló és nem főtételt a gyakorlatban használt megújuló energia hőerőgépek, működő modellek fogalma. energetikai magyarázatára. Energetikai szempontból lássa Biológia–egészségtan: a lényegi hasonlóságot az „éltető Nap”, élő a hőerőgépek és az élő szervezetek szervezetek működése között. hőháztartása, öltözködés, állattartás. Az „örökmozgó” lehetetlensége. Tudja, hogy „örökmozgó” Higgyünk-e a vízzel működő autó („energiabetáplálás” nélküli Magyar nyelv és létezésében? hőerőgép) nem létezhet! irodalom; idegen Másodfokú sem: nincs 100%-os nyelvek: Madách hatásfokú hőerőgép. A természeti folyamatok iránya. Ismerje a reverzibilis és irreverzibilis Imre??, Tom Lehetséges-e Balaton befagyásakor változások fogalmát. Tudja, hogy a Stoppard???. felszabaduló hővel lakást fűteni? természetben az irreverzibilitás a Történelem, társadalmi A spontán termikus folyamatok meghatározó. iránya, a folyamatok Kísérleti tapasztalatok alapján lássa, és állampolgári ismeretek; vizuális megfordításának lehetősége. hogy különböző hőmérsékletű Felemelkedhet-e a földről egy testek közti termikus kölcsönhatás kultúra: a Nap kezdetben forró vasgolyó, hűlés iránya meghatározott: a magasabb kitüntetett szerepe a mitológiában és a közben? hőmérsékletű test energiája művészetekben. A csökken az alacsonyabb hőmérsékletűé pedig nő; a folyamat beruházás megtérülése, addig tart, amíg a hőmérsékletek ki megtérülési idő, nem egyenlítődnek. A spontán fo- takarékosság. lyamat iránya csak Filozófia; magyar nyelv „energiabefektetés” árán és irodalom: Madách: Az változtatható meg. A termodinamika II. főtétele. Ismerje a hőtan II. főtételét, annak ember tragédiája, többféle megfogalmazását és tudja, eszkimó szín, a Nap hogy kimondása tapasztalati alapon kihűl, az élet elpusztul. történik. Tudja, hogy a hőtan II. főtétele általános természettörvény, a fizikán túl minden természettudomány és a műszaki tudományok is alapvetőnek tekintik. Kulcsfogalmak/ Főtételek, hőerőgépek, reverzibilitás, irreverzibilitás, elsőfajú és másodfajú fogalmak örökmozgó.

6. Hőfelvétel hőmérsékletváltozás nélkül – halmazállapotÓrakeret: változások 8 óra Előzetes tudás Halmazállapotok anyagszerkezeti jellemzői, a hőtan főtételei. A halmazállapotok jellemző tulajdonságainak és a halmazállapot-változások A tematikai egység energetikai hátterének tárgyalása, bemutatása. A halmazállapotnevelési-fejlesztési változásokkal kapcsolatos mindennapi jelenségek értelmezése a fizikában és a céljai társ-természettudományok területén is. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Tematikai egység

41



A halmazállapotok makroszkopikus jellemzése, energetika és mikroszerkezeti értelmezése. Miért folyik ki a víz a felfordított pohárból, és miért marad pohár alakú a benne megfagyott, de már olvadó jéghenger, ha kiborítjuk? Melegít-e a jegesedő Balaton? Hova lesz a fagyáskor elvont hő?

Az olvadás és a fagyás jellemzői. A halmazállapot-változás energetikai értelmezése. Jelenségek, alkalmazások: A hűtés mértéke és a hűtési sebesség meghatározza a megszilárduló anyag mikroszerkezetét és ezen keresztül sok tulajdonságát. Fontos a kohászatban, mirelitiparban. Ha a hűlés túl gyors, nincs kristályosodás – az olvadék üvegként szilárdul meg, nincs sejtroncsolódás. Párolgás és lecsapódás (forrás). A párolgás (forrás), lecsapódás jellemzői. Halmazállapot-változások a természetben. A halmazállapotváltozás energetikai értelmezése. Jelenségek, alkalmazások: a „kuktafazék” működése (a forráspont nyomásfüggése), a párolgás hűtő hatása, szublimáció, deszublimáció desztilláció, szárítás, kámfor, szilárd szagtalanítók, naftalin alkalmazása háztartásban, csapadékformák. Kulcsfogalmak/ fogalmak

Tematikai egység Előzetes tudás A tematikai egység nevelési-fejlesztési céljai

A tanuló tudja, hogy az anyag különböző halmazállapotait (szilárd, folyadék- és gázállapot) makroszkopikus fizikai tulajdonságaik alapján jellemezni. Lássa, hogy ugyanazon anyag különböző halmazállapotai esetén a belsőenergia-értékek különböznek, a halmazállapot megváltoztatása mindig energianövekedéssel vagy energiacsökkenéssel járó folyamat. Ismerje az olvadás, fagyás fogalmát, jellemző mennyiségeit (olvadáspont, olvadáshő). Legyen képes egyszerű, halmazállapotváltozással járó kalorikus feladatok megoldására. Ismerje a fagyás és olvadás szerepét a mindennapi életben.

Matematika: a függvény fogalma, grafikus ábrázolás, konstans függvény Egyenletrendezés. Kémia: halmazállapotok és halmazállapotváltozások, exoterm és endoterm folyamatok, kötési energia, képződéshő, reakcióhő, üzemanyagok égése, elektrolízis. Biológia-egészségtan: a táplálkozás alapvető biológiai folyamatai, ökológia, az „éltető Nap”, hőháztartás, öltözködés. Technika, életvitel és gyakorlat: folyamatos technológiai fejlesztések, innováció.

Földrajz: Ismerje a párolgás, forrás, környezetvédelem, a lecsapódás, szublimáció, megújuló és nem deszublimáció jelenségét, megújuló energia mennyiségi jellemzőit. Legyen fogalma. képes egyszerű számítások elvégzésére, a jelenségek felismerésére a hétköznapi életben (időjárás). Ismerje a forráspont nyomásfüggésének gyakorlati jelentőségét és annak alkalmazását. Legyen képes egyszerű, halmazállapot-változással járó kalorikus numerikus feladatok megoldására (számítással). Halmazállapot (gáz, folyadék, szilárd), halmazállapot-változás (olvadás, fagyás, párolgás, lecsapódás, szublimáció, deszublimáció, forrás).

7. Mindennapok hőtana

Órakeret: 6 óra

Az eddig tanult hőtani ismeretek és tapasztalatok. A fizika és a mindennapi jelenségek kapcsolatának, a fizikai ismeretek hasznosságának tudatosítása. Kis csoportos projektmunka otthoni, internetes és könyvtári témakutatással, adatgyűjtéssel, kísérletezés tanári irányítással. A csoportok eredményeinek bemutatása, közös tanórai

42



megvitatása, értékelése. Problémák, jelenségek, gyakorlati Fejlesztési követelmények alkalmazások, ismeretek Feldolgozásra ajánlott témák: Kísérleti munka tervezése Halmazállapot-változások csoportmunkában, a feladatok a természetben. felosztása. Korszerű fűtés, hőszigetelés A kísérletek megtervezése, a lakásban. a mérések elvégzése, az Hőkamerás felvételek. eredmények rögzítése. Hogyan készít meleg vizet Az eredmények nyilvános a napkollektor. bemutatása kiselőadások, kísérleti Hőtan a konyhában. bemutató formájában. Naperőmű. A vízerőmű és a hőerőmű összehasonlító vizsgálata. Az élő szervezet mint termodinamikai gép. Az UV és az IR sugárzás élettani hatása. Látszólagos „örökmozgók” működésének vizsgálata.



Technika, életvitel és gyakorlat: takarékosság, az autók hűtési rendszerének téli védelme. Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: beruházás megtérülése, megtérülési idő. Biológia–egészségtan: táplálkozás, ökológiai problémák. A hajszálcsövesség szerepe növényeknél, a levegő páratartalmának hatása az élőlényekre, fagykár a gyümölcsösökben, üvegházhatás, a vérnyomásra ható tényezők. Magyar nyelv és irodalom: Madách Imre: Az ember tragédiája (eszkimó szín). A hőtani tematikai egységek kulcsfogalmai.

A fejlesztés várt eredményei a 10. évfolyam végén • •

• • •

A kísérletezési, mérési kompetencia, a megfigyelő, rendszerező készség fejlődése. Az elektrosztatika alapjelenségei és fogalmai, az elektromos és a mágneses mező fizikai objektumként való elfogadása. Az áramokkal kapcsolatos alapismeretek és azok gyakorlati alkalmazásai, egyszerű feladatok megoldása. A gázok makroszkopikus állapotjelzői és összefüggéseik, az ideális gáz golyómodellje, a nyomás és a hőmérséklet kinetikus értelmezése golyómodellel. Hőtani alapfogalmak, a hőtan főtételei, hőerőgépek elemi szintű, de alkalmazni-képes ismerete. Annak felismerése, hogy gépeink működtetése és az élő szervezetek működése is energiacsökkenéssel járó folyamat, ezért tartósan, csak energia „befektetése árán” valósíthatók meg. Mivel ezekben nem csak a cél szempontjából elengedhetetlen változások vannak, a befektetett energia jelentős része „elvész”, a működésben nem hasznosul, ezért a „tökéletes hőerőgép” és „örökmozgó” létezése elvileg kizárt.

43




Óraszámok

1. Mechanikai rezgések és hullámok

11 óra

2. Elektromágneses indukció, váltóáramú hálózatok

11 óra

3. Rádió, televízió, mobiltelefon – Elektromágneses rezgések és hullámok

4 óra

4. Hullám- és sugároptika

10 óra

5. Az atomok szerkezete. A modern fizika születése

9 óra

6. Az atommag is részekre bontható – A magfizika elemei

9 óra

7. Csillagászat és az asztrofizika elemei

6 óra


20 óra

Felkészülés a kétszintű érettségi vizsgára

64 óra

Összesen

144 óra

Tematikai egység Előzetes tudás

A tematikai egység nevelési-fejlesztési céljai

Mechanikai rezgések és hullámok

Órakeret: 11 óra

A forgásszögek szögfüggvényei. A dinamika alapegyenlete, a rugó erőtörvénye, kinetikus energia, rugóenergia, sebesség, gyorsulás, hangtani jelenségek, alapismeretek. A mechanikai rezgések tárgyalásával a váltakozó áramok és az elektromágneses rezgések megértésének előkészítése. A rezgések szerepének bemutatása a mindennapi életben. A mechanikai hullámok tárgyalása. A rezgésállapot terjedésének, és a hullám időbeli és térbeli periodicitásának leírásával az elektromágneses hullámok megértését alapozza meg. Hangtan tárgyalása a fizikai fogalmak és a köznapi jelenségek összekapcsolásával.

Problémák, jelenségek, gyakorlati alkalmazások, ismeretek Hogyan mozog a felfüggesztett rugóra erősített és nyugalmi helyzetéből függőlegesen lefelé kimozdított test? A rugóra akasztott rezgő test kinematikai vizsgálata. A rezgésidő meghatározása. A rezgés dinamikai vizsgálata.

Követelmények


A tanuló ismerje a rezgő test jellemző paramétereit (amplitúdó, rezgésidő, frekvencia). Ismerje és tudja grafikusan ábrázolni a mozgás kitérés-idő, sebesség-idő, gyorsulás-idő függvényeit. Tudja, hogy a rezgésidőt a test tömege és a rugóállandó határozza meg, de a kitéréstől független. Tudja, hogy a harmonikus rezgés dinamikai feltétele a lineáris erőtörvény által leírt erőhatás érvényesülése. Legyen képes felírni a rugón rezgő test

Matematika: periodikus függvények.

44

Filozófia: az idő filozófiai kérdései. Informatika: az informatikai eszközök működésének alapja, az órajel.



mozgásegyenletét. Legyen képes az energiaviszonyok kvalitatív értelmezésére a rezgés során: pl. tudja, hogy a vízszintes felületen rezgőmozgást végző kiskocsinál, ha a feszülő rugó energiája nő, akkor a test mozgási energiája csökken , majd fordítva. Ha a csillapító hatások elhanyagolhatók, akkor a rezgésre vonatkoztatott mechanikai energiamegmaradás törvénye teljesül Tudja, hogy a környezeti hatások (súrlódás, közegellenállás) miatt a rezgés csillapodik. Ismerje a rezonancia jelenségét és ennek gyakorlati jelentőségét. A hullám fogalma és jellemzői. A tanuló tudja, hogy a mechanikai hullám a rezgésállapot terjedése valamely közegben, miközben Hullámterjedés egy dimenzióban, anyagi részecskék nem haladnak kötélhullámok. a hullámmal, a hullámban energia terjed. Kötélhullámok esetén értelmezze a jellemző mennyiségeket (hullámhossz, periódusidő). Felületi hullámok. Ismerje a terjedési sebesség, Hullámok visszaverődése, törése. a hullámhossz és a periódusidő Hullámok találkozása, állóhullámok. kapcsolatát. Hullámok interferenciája, az Ismerje a longitudinális és erősítés és a gyengítés feltételei. a transzverzális hullámok fogalmát. Térbeli hullámok. Hullámkádas kísérletek alapján Jelenségek: értelmezze a hullámok földrengéshullámok, visszaverődését, törését. lemeztektonika. Tudja, hogy a hullámok akadálytalanul áthaladhatnak egymáson. Értse az interferencia jelenségét és értelmezze erősítés és gyengítés (kioltás) feltételeit. Tudja, hogy alkalmas frekvenciájú rezgés állandósult hullámállapotot (állóhullám) eredményezhet. A hang mint a térben terjedő Tudja, hogy a hang mechanikai hullám. rezgés, ami a levegőben A hang fizikai jellemzői. longitudinális hullámként terjed. Alkalmazások: hallásvizsgálat. Ismerje a hangmagasság, Hangszerek, a zenei hang jellemzői. a hangerősség, a terjedési sebesség Ultrahang és infrahang. fogalmát. A zajszennyeződés fogalma. Legyen képes legalább egy Egy rugóra erősített test rezgése közben minek milyen energiája változik? Minek tekinthető a rugó és a ráerősített test rezgés közben, ha eltekinthetünk a közegellenállástól, a rugó felmelegedésétől stb.? A rezgőmozgás energetikai vizsgálata. A mechanikai energiamegmaradás harmonikus rezgés esetén.

45



Tematikai egység


hangszer működésének magyarázatára. Ismerje az ultrahang és az infrahang fogalmát, gyakorlati alkalmazását. Ismerje a hallás fizikai alapjait, a hallásküszöb és a zajszennyezés fogalmát. Harmonikus rezgés, lineáris erőtörvény, rezgésidő, hullám, hullámhossz, periódusidő, transzverzális hullám, longitudinális hullám, hullámtörés, interferencia, állóhullám, hanghullám, hangsebesség, hangmagasság, hangerő, rezonancia.

2. Mágnesség és elektromosság – Elektromágneses indukció, váltóáramú hálózatok

Órakeret: 11 óra

Mágneses mező, az áram mágneses hatása, feszültség, áram. Az indukált és a nyugvó töltések által keltett elektromos mező közötti A tematikai egység lényeges szerkezeti különbség kiemelése. Az elektromágneses indukció nevelési-fejlesztési gyakorlati jelentőségének bemutatása. Energiahálózatok ismerete, és az céljai energiatakarékosság fogalmának kialakítása a fiatalokban. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Az elektromágneses indukció A tanuló ismerje a mozgási indukció Kémia: elektromos jelensége. alapjelenségét, és tudja azt a áram, elektromos A mozgási indukció. Lorentz-erő segítségével vezetés. A nyugalmi indukció. értelmezni. Michael Faraday munkássága. Ismerje a nyugalmi indukció Matematika: trigonoLenz törvénye. jelenségét. Ismerje Lenz törvényét. metrikus függvények, Az örvényáramok szerepe a Tudja értelmezni Lenz törvényét az függvénytranszformáció. gyakorlatban indukció jelenségeire. Az önindukció jelensége Ismerje az önindukció jelenségét és Technika, életvitel és gyakorlat: az áram A mágneses mező energiája szerepét a gyakorlatban. Váltakozó feszültség fogalma. Értelmezze a váltakozó feszültségű biológiai hatása, balesetvédelem, A váltóáramú generátor elve. elektromágneses mező (mozgási indukció mágneses térben keletkezését mozgási indukcióval. elektromos áram a háztartásban, forgatott tekercsben). Ismerje a szinuszosan váltakozó biztosíték, A váltakozó feszültség és áram feszültséget és áramot leíró fogyasztásmérők. jellemző paraméterei. függvényt, tudja értelmezni a Korszerű elektromos benne szereplő mennyiségeket. háztartási készülékek, Ismerje a váltakozó áram effektív energiatakarékosság. hatását leíró mennyiségeket (effektív feszültség, effektív áram, effektív teljesítmény). Ohm törvénye váltóáramú Értse, hogy a váltakozó áramú hálózatban. áramkörben a kondenzátor ellenállásként viselkedik, a tekercs pedig nagyobb ellenállást képvisel, mint az egyenáramú áramkörben. Transzformátor. Értelmezze a transzformátor Előzetes tudás

46



Gyakorlati alkalmazások.

működését az indukciótörvény alapján. Tudjon példákat a transzformátorok gyakorlati alkalmazására. Az elektromos energiahálózat. Ismerje a hálózati elektromos áram A háromfázisú energiahálózat előállításának gyakorlati jellemzői. megvalósítását, az elektromos Az energia szállítása az erőműtől energiahálózat felépítését és a fogyasztóig. működésének alapjait, Távvezeték, transzformátorok. a transzformátor jelentőségét Az elektromos energiafogyasztás az energiatakarékosságban. mérése. Ismerje a lakások elektromos Az energiatakarékosság lehetőségei. hálózatának elvi felépítését, az érintésvédelem, elektromos Tudomány- és technikatörténet balesetvédelem alapjait. A dinamó. Ismerje az elektromos Jedlik Ányos, Siemens szerepe. energiafogyasztás mérésének fizikai Ganz, Diesel mozdonya. A transzformátor magyar feltalálói. alapjait, az energiatakarékosság gyakorlati lehetőségeit a köznapi életben. Kulcsfogalmak/ Mozgási indukció, nyugalmi indukció, önindukció, váltóáramú generátor, fogalmak váltóáramú elektromos hálózat.

Tematikai egység Előzetes tudás A tematikai egység nevelési-fejlesztési céljai

3. Rádió, televízió, mobiltelefon – Elektromágneses rezgések Órakeret és hullámok 4 óra Mechanikai rezgések és hullámok. Elektromágneses indukció, önindukció, kondenzátor, kapacitás, váltakozó áram. Az elektromágneses sugárzások fizikai hátterének bemutatása. Az elektromágneses hullámok spektrumának bemutatása, érzékszerveinkkel, illetve műszereinkkel érzékelt egyes spektrumtartományainak jellemzőinek kiemelése. Az információ elektromágneses úton történő továbbításának elméleti és kísérleti megalapozása.

Problémák, jelenségek, gyakorlati alkalmazások, ismeretek

Követelmények

A tanuló ismerje az elektromágneses rezgőkör felépítését és működését. Elektromágneses hullám, Ismerje az elektromágneses hullám hullámjelenségek. fogalmát, tudja, hogy az Maxwell és Hertz szerepe. elektromágneses hullámok Bay Zoltán (Hold-visszhang) fénysebességgel terjednek, Jelenségek, gyakorlati a terjedéséhez nincs szükség alkalmazások: információtovábbítás közegre. Távoli, rezonanciára elektromágneses hullámokkal. hangolt rezgőkörök között az elektromágneses hullámok révén energiaátvitel lehetséges fémes összeköttetés nélkül. Az

Az elektromágneses rezgőkör, elektromágneses rezgések.

47

Kapcsolódási pontok Technika, életvitel és gyakorlat: kommunikációs eszközök, információtovábbítás üvegszálas kábelen, levegőben, az információ tárolásának lehetőségei. Biológia-egészségtan: élettani hatások, a képalkotó diagnosztikai eljárások,



információtovábbítás új útjai. a megelőzés szerepe. Informatika: az Az elektromágneses spektrum. Ismerje az elektromágneses Jelenségek, gyakorlati hullámok frekvenciatartományokra információtovábbítás jogi szabályozása, alkalmazások: osztható spektrumát és az egyes internetjogok és hőfénykép, röntgenteleszkóp, tartományok jellemzőit. szabályok. rádiótávcső. Az elektromágneses hullámok Tudja, hogy az elektromágneses Vizuális kultúra: gyakorlati alkalmazása. hullám anyag, aminek energiája Képalkotó eljárások Jelenségek, gyakorlati van. Legyen képes példákon bemutatni alkalmazása a digitális alkalmazások: a rádiózás fizikai művészetekben, alapjai. A tévéadás és -vétel elvi az elektromágneses hullámok művészi reprodukciók. A alapjai. A GPS műholdas gyakorlati alkalmazását. média szerepe. helymeghatározás. A mobiltelefon. A mikrohullámú sütő. Kulcsfogalmak/ Elektromágneses rezgőkör, rezgés, rezonancia, elektromágneses hullám, fogalmak elektromágneses spektrum.

Órakeret 10 óra Korábbi geometriai optikai ismeretek, hullámtulajdonságok, elektromágneses Előzetes tudás spektrum. A fény és a fényjelenségek tárgyalása az elektromágneses hullámokról A tematikai egység tanultak alapján. A fény gyakorlati szempontból kiemelt szerepének nevelési-fejlesztési tudatosítása, hétköznapi fényjelenségek és optikai eszközök működésének céljai értelmezése. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek A fény terjedése. ÁrnyékjelenséTudja a tanuló, hogy a fény Biológia-egészségtan: gek. A vákuumbeli fénysebesség. elektromágneses hullám, A szem és a látás, A Történelmi kísérletek a fény az elektromágneses spektrum egy a szem egészsége. terjedési sebességének meghatározott Látáshibák és meghatározására. frekvenciatartományához tartozik. korrekciójuk. A fény mint elektromágneses Tudja a vákuumbeli fénysebesség Az energiaátadás hullám. értékét és azt, hogy mai tudásunk szerepe a gyógyászati szerint ennél nagyobb sebesség alkalmazásoknál, a fény nem létezhet (határsebesség). élettani hatása napozásnál. A fény A fény visszaverődése, törése új Ismerje a fény terjedésével szerepe a közeg határán (tükör, prizma). kapcsolatos geometriai, optikai gyógyászatban és Teljes visszaverődés (optikai kábel). alapjelenségeket (visszaverődés, a megfigyelésben. törés). Elhajlás, interferencia, (optikai rés, Ismerje a fény hullámtermészetét Magyar nyelv és optikai rács). bizonyító legfontosabb kísérleti irodalom; Polarizáció (kísérlet polárszűrőkkel) jelenségeket (interferencia, LCD-képernyő. polarizáció), és értelmezze azokat. mozgóképkultúra és médiaismeret: A fény A fehér fény színekre bontása. Tudja értelmezni a fehér fény szerepe. Az univerzum Prizma és rácsszínkép. összetett voltát. megismerésének A spektroszkópia jelentősége. irodalmi és művészeti A lézerfény. vonatkozásai, színek Színkeverés, a színes képernyő. Tematikai egység

4. Hullám- és sugároptika

48



A geometriai optika alkalmazása. Ismerje a geometriai optika a művészetben. A geometriai optika modelljének legfontosabb alkalmazásait. korlátai. Értse a leképezés fogalmát, tükrök, Vizuális kultúra: Képalkotás. lencsék képalkotását. Legyen képes a fényképezés mint Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: egyszerű képszerkesztésekre, és művészet. tükrök, lencsék, mikroszkóp, távcső. tudja alkalmazni a leképezési A látás fizikája. törvényt egyszerű számításos A hagyományos és a digitális feladatokban. fényképezőgép működése. Ismerje és értse a gyakorlatban A lézerfény alkalmazása: digitális fontos optikai eszközök (egyszerű technika eszköze (CD-írás, olvasás). nagyító, mikroszkóp, távcső), Gábor Dénes és a hologram A 3D-s szemüveg, működését. Legyen képes egyszerű optikai filmek titka. Légköroptikai kísérletek elvégzésére. jelenségek (délibáb, szivárvány, fényszóródás, a lemenő Nap vörös . színe). Kulcsfogalmak/ A fény, mint elektromágneses hullám, fénytörés, visszaverődés, elhajlás, fogalmak interferencia, polarizáció, diszperzió, spektroszkópia, képalkotás

Tematikai egység

5. Az atomok szerkezete. A modern fizika születése

Órakeret 9 óra

Az anyag atomos szerkezete. Gázok golyómodellje. Az atomfizika tárgyalásának összekapcsolása a kémiai tapasztalatokon (súlyviszonytörvények) alapuló atomelmélettel. A fizikában alapvető A tematikai egység modellalkotás folyamatának bemutatása az atommodellek változásain nevelési-fejlesztési keresztül. A kvantummechanikai atommodell egyszerűsített képszerű céljai bemutatása. A műszaki-technikai szempontból alapvető félvezetők sávszerkezetének, kvalitatív, kvantummechanikai szemléletű megalapozása. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Az anyag atomos felépítése, Ismerje a tanuló az atomok Kémia: az anyag felismerésének történelmi létezésére utaló korai szerkezetéről alkotott folyamata. természettudományos elképzelések, tapasztalatokat, tudjon a változásukat előidéző meggyőzően érvelni az atomok kísérleti tények és létezése mellett. a belőlük levont következtetések, A modern atomelméletet Értse az atomról alkotott a periódusos rendszer megalapozó felfedezések. elképzelések (atommodellek) elektronszerkezeti A korai atommodellek. fejlődését: a modell mindig értelmezése. Az elektron felfedezése: Thomson- kísérleteken, méréseken alapul, modell. azok eredményeit magyarázza; ha Az atommag felfedezése: a modellel már nem értelmezhető, Matematika: folytonos Rutherford-modell. azzal ellentmondásban álló kísérleti és diszkrét változó. tapasztalatok esetén új modell Filozófia: ókori görög megalkotására van szükség. bölcselet; az anyag Mutassa be a modellalkotás mélyebb lényegét Thomson és Rutherford modelljén, a modellt megalapozó és megismerésének hatása a gondolkodásra, megdöntő kísérletek, jelenségek a tudomány alapján. Előzetes tudás

49



Ismerje a Bohr-féle atommodell felelősségének kérdései, kísérleti alapjait (spektroszkópia, a megismerhetőség Rutherford-kísérlet). határai és korlátai. Legyen képes összefoglalni a modell lényegét és bemutatni, mennyire alkalmas az a gázok vonalas színképének értelmezésére A kvantumfizika születése. Ismerje az energia adagosságára Planck hipotézise. vonatkozó Planck-hipotézist mint a A fény kettős természete. modern fizika kialakulásának első Fényelektromos hatás – Einsteinlépését. féle fotonelmélete. Ismerje a fény részecsketulajdonGázok vonalas színképe. ságára utaló fényelektromos (az optikából került ide) kísérletet, a foton fogalmát, Az elektron kettős természete, de energiáját. Broglie-hullámhossz. Legyen képes egyszerű Alkalmazás: az elektronmikroszkóp. számításokra a foton energiájának felhasználásával. Ismerje az elektron hullámtermészetét igazoló elektroninterferencia-kísérletet. Ismerje a de Broglie-összefüggést mint a mikrorészecskékre vonatkozó általános törvényszerűséget. Értse, hogy az elektron hullámtermészetének ténye új alapot ad a mikrofizikai jelenségek megértéséhez. A kvantummechanikai Tudja, hogy a kvantummechanikai Kémia: atommodell. atommodell az elektronokat Az atomok orbitálhullámként írja le. Tudja, hogy modellje. Elektron az atomok állandósult állapotaihoz állóhullámok az atomi elektronok egy-egy az atomokban. állóhullám-mintája tartozik. Tudja, hogy a hullámtulajdonság következménye: az elektronok impulzusa és helye egyszerre nem mondható meg pontosan. Fémek elektromos vezetése. Legyen kvalitatív képe a fémek Jelenség: szupravezetés. elektromos ellenállásának klasszikus értelmezéséről. A kovalens kötésű kristályok Félvezetők szerkezete és vezetési szerkezete alapján értelmezze tulajdonságai. a szabad töltéshordozók keltését Mikroelektronikai alkalmazások: tiszta félvezetőkben. dióda, tranzisztor, LED, fényelem Ismerje a szennyezett félvezetők stb. elektromos tulajdonságait. Tudja magyarázni a p-n átmenetet. Atom, atommodell, elektronhéj, energiaszint, foton, a részecskék kettős Kulcsfogalmak/ természete, Bohr-modell, Heisenberg-féle határozatlansági reláció, félvezetők. fogalmak Atomi elektronok állóhullám mintái. Bohr-féle atommodell.

50



Órakeret 9 óra Előzetes tudás Atommodellek, Rutherford-kísérlet, rendszám, tömegszám, izotópok. A magfizika alapismereteinek bemutatása a 20. századi történelmi események, a nukleáris energiatermelés, a mindennapi életben történő A tematikai egység széles körű alkalmazás és az ezekhez kapcsolódó nukleáris kockázat nevelési-fejlesztési kérdéseinek szempontjából. Az ismereteken alapuló energiatudatos szemlélet céljai kialakítása. A betegség felismerése és a terápia során fellépő reális kockázatok felelős vállalásának megértése. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Az atommag alkotórészei, A tanuló ismerje az atommag Kémia: atommag, tömegszám, rendszám, jellemzőit (méret, tömegszám, proton, neutron, neutronszám. rendszám) és a mag alkotórészeit. rendszám, tömegszám, izotóp, radioaktív Az erős kölcsönhatás. Ismerje az atommagot összetartó izotópok és Stabil atommagok létezésének magerők, az ún. „erős magyarázata. kölcsönhatás” tulajdonságait. Tudja alkalmazásuk, radioaktív kvalitatív szinten értelmezni a mag bomlás. Hidrogén, kötési energiáját, értse a neutronok hélium, magfúzió. szerepét a mag stabilizálásában. Ismerje a tömegdefektus jelenségét Biológia–egészségtan: a és kapcsolatát a kötési energiával. sugárzások biológiai hatásai; a sugárzás Magreakciók Tudja értelmezni a fajlagos kötési szerepe az evolúcióban, Tájékozódás a fajlagos kötési energia-tömegszám grafikont, és energia grafikonon: magenergia ehhez kapcsolódva tudja értelmezni a fajtanemesítésben a mutációk előidézése felszabadításának lehetőségei a lehetséges, révén; a radioaktív energiafelszabadulással járó sugárzások hatása. magreakciókat: magfúzió, radioaktív bomlás, maghasadás. Földrajz: A radioaktív bomlás. Ismerje a radioaktív bomlás Bomlási formák. A radioaktív típusait, a radioaktív sugárzás fajtáit energiaforrások, az atomenergia szerepe sugárzás fajtái és tulajdonságai. és megkülönböztetésük kísérleti a világ Bomlás törvényszerűsége. módszereit. Tudja, hogy a energiatermelésében. radioaktív sugárzás intenzitása mérhető. Ismerje a felezési idő, Matematika: az aktivitás fogalmát és ehhez valószínűség-számítás. kapcsolódóan tudjon egyszerű Exponenciális feladatokat megoldani. Legalább függvények. kvalitatíve ismerje a bomlás törvényszerűségét. Mesterséges radioaktív izotópok Legyen fogalma a radioaktív előállítása és alkalmazása. izotópok mesterséges előállításának Nyomjelzés, terápiás sugárkezelés. lehetőségéről és tudjon példákat a mesterséges radioaktivitás néhány gyakorlati alkalmazására a gyógyászatban és a műszaki gyakorlatban. Maghasadás. Ismerje az urán-235 izotóp spontán Tömegdefektus, tömeg-energia és indukált (neutronlövedékekkel Történelem, társadalmi egyenértékűség. létrehozott) hasadásának és állampolgári A láncreakció fogalma, jelenségét. Tudja értelmezni a Tematikai egység

6. Az atommag is részekre bontható – A magfizika elemei

51



létrejöttének feltételei A szabad neutronok szerepe és szabályozása.

hasadással járó energiaismeretek: a Hirosimára felszabadulást. és Nagaszakira ledobott Értse a láncreakció lehetőségét és két atombomba létrejöttének feltételeit. története, politikai Az atombomba. Értse az atombomba működésének háttere, későbbi következményei. Hasadásos és fúziós bombák. fizikai alapjait, és ismerje egy esetleges nukleáris háború globális Einstein; Szilárd Leó, Teller Ede és Wigner pusztításának veszélyeit. Jenő, a világtörténelmet Az atomreaktor és az atomerőmű. Ismerje az ellenőrzött láncreakció formáló magyar Szabályozott láncreakció, fogalmát, tudja, hogy az tudósok. atomerőművek felépítése, atomreaktorban ellenőrzött működése. A nukleáris reaktorok láncreakciót valósítanak meg és előnyei, hátrányai. használnak „energiatermelésre” az atomerőművekben. Értse az atomenergia szerepét az emberiség növekvő energiafelhasználásában, Filozófia; etika: a ismerje előnyeit és hátrányait. tudomány Ismerje a Paksi Atomerőmű legfontosabb műszaki paramétereit felelősségének kérdései. (blokkok száma, hő és villamos teljesítménye) Magfúzió. Legyen tájékozott arról, hogy Magfúzió a csillagokban.. a csillagokban magfúziós Mesterséges fúzió létrehozása: folyamatok zajlanak, ismerje a Nap H-bomba, fúziós reaktorok. energiatermelését biztosító fúziós folyamat lényegét. Tudja, hogy a H-bomba pusztító hatását mesterséges magfúzió során felszabaduló energiája biztosítja. Tudja, hogy a békés energiatermelésre használható ellenőrzött magfúziót még nem sikerült megvalósítani, de ez lehet a jövő perspektivikus energiaforrása. A radioaktivitás kockázatainak Ismerje a kockázat fogalmát, leíró bemutatása. számszerűsítésének módját és Sugárterhelés, sugárdózis annak valószínűségi tartalmát. sugárvédelem. Ismerje a sugárvédelem fontosságát és a sugárterhelés jelentőségét. Ismerjen legalább egy sugárdózis fogalmat. Kulcsfogalmak/ Magerő, kötési energia, tömegdefektus, maghasadás, radioaktivitás, magfúzió, fogalmak láncreakció, atomreaktor, fúziós reaktor, atomerőmű, kockázat.

Tematikai egység Előzetes tudás

Órakeret 6 óra A fizikából és a földrajzból tanult csillagászati alapismeretek, a bolygómozgás törvényei, a gravitációs erőtörvény. Csillagok fúziós folyamatai energiatermelése. 7. Csillagászat és az asztrofizika elemei

52



Annak bemutatása, hogy a csillagászat, a megfigyelési módszerek gyors fejlődése révén a 21. század vezető tudományává vált. A világegyetemről szerzett új ismeretek segítenek, hogy az emberiség felismerje a helyét a kozmoszban, miközben minden eddiginél magasabb szinten meggyőzően igazolják az égi és földi jelenségek törvényeinek azonosságát. Problémák, jelenségek, gyakorlati Követelmények Kapcsolódási pontok alkalmazások, ismeretek Leíró csillagászat. A tanuló legyen képes tájékozódni a Történelem, Problémák: csillagos égbolton. társadalmi és a csillagászat kultúrtörténete. Ismerje a csillagászati állampolgári Geocentrikus és heliocentrikus helymeghatározás alapjait. Ismerjen ismeretek: világkép. néhány csillagképet, és legyen képes Kopernikusz, Kepler, Asztronómia és asztrológia. azokat megtalálni az égbolton. Newton munkássága. Alkalmazások: Ismerje a Nap és a Hold égi A napfogyatkozások hagyományos és új csillagászati mozgásának jellemzőit, értse a Hold szerepe az emberi műszerek. fázisainak változását, tudja értelmezni kultúrában, a Hold Űrtávcsövek. a hold- és napfogyatkozásokat. „képének” Rádiócsillagászat. Tájékozottság szintjén ismerje értelmezése Miért hatásosabbak az űrtávcsövek, a csillagászat megfigyelési módszereit a múltban. mint a Földön lévők? az egyszerű távcsöves megfigyelésektől az űrtávcsöveken át Földrajz: a Föld a rádióteleszkópokig. forgása és keringése, a Föld forgásának Égitestek. Ismerje a legfontosabb égitesteket következményei Miért nem gömbölyűek a (bolygók, holdak, üstökösök, kisbolygók, miért nem szögletesek kisbolygók és aszteroidák, csillagok és (nyugati szelek öve), a Föld belső szerkezete, a Naprendszer bolygói? csillagrendszerek, galaxisok, földtörténeti galaxishalmazok) és azok katasztrófák, legfontosabb jellemzőit. kráterbecsapódás Legyenek ismeretei a mesterséges keltette felszíni égitestekről és azok gyakorlati alakzatok. jelentőségéről a tudományban és a technikában. Biológia–egészségtan: A Naprendszer és a Nap. Ismerje a Naprendszer jellemzőit, a Hold és az ember a keletkezésére vonatkozó A Nap belső szerkezete, fúziós tudományos elképzeléseket, és ezek biológiai ciklusai, az élet feltételei. folyamatai, „energiatermelése”. bizonyítékait. Ismerje az élet A Nap teljesítménye. A Földre lehetőségét a Naprendszerben. érkező napsugárzás Tudja, hogy a Nap csak egy az átlagos Kémia: a periódusos energiamennyisége. csillagok közül, miközben a földi élet rendszer, a kémiai elemek keletkezése. Miért gondolták a 19. század végén szempontjából meghatározó a tudósok, hogy a csillagok rövid jelentőségű. Ismerje a Nap Magyar nyelv és életűek, és hamar kihűlnek? legfontosabb jellemzőit: irodalom; (L. Madách: Az ember tragédiája) a Nap szerkezeti felépítését, belső, mozgóképkultúra és energiatermelő folyamatait és sugárzását, a Napból a Földre érkező médiaismeret: „a csillagos ég alatt”. energia mennyiségét (napállandó). Ismerje a Nap korának nagyságrendjét, a korábbi és jövőbeni Filozófia: a kozmológia kérdései. fejlődéstörténetét. Csillagrendszerek, Tejútrendszer és Legyen tájékozott a csillagokkal galaxisok. kapcsolatos legfontosabb A tematikai egység nevelési-fejlesztési céljai

53


A csillagfejlődés: Ősrobbanás. A csillagok keletkezése, szerkezete és energiamérlege. Kvazárok, pulzárok; fekete lyukak.


tudományos ismeretekről. Ismerje a gravitáció és az energiatermelő nukleáris folyamatok meghatározó szerepét a csillagok kialakulásában, „életében” és megszűnésében. Ismerje a csillagfejlődés főbb állomásait. Legyenek alapvető ismeretei az univerzumra vonatkozó aktuális tudományos elképzelésekről. Ismerje az ősrobbanásra és a világegyetem tágulására utaló csillagászati méréseket. Ismerje az univerzum korára és kiterjedésére vonatkozó becsléseket, tudja, hogy az univerzum az ősrobbanás óta állandóan tágul. Ismerje ennek kísérleti bizonyítékait: háttérsugárzás, vöröseltolódás. Ismerje az univerzum korának és méretének nagyságrendjét.

A kozmológia alapjai Problémák, jelenségek: a kémiai anyag (atommagok) kialakulása. Perdület a Naprendszerben. Nóvák és szupernóvák. A földihez hasonló élet, kultúra esélye és keresése, exobolygók kutatása. Gyakorlati alkalmazások: műholdak, hírközlés és meteorológia, GPS, űrállomás, holdexpedíciók, bolygók kutatása. Kulcsfogalmak/ Égitest, csillagfejlődés, csillagrendszer, ősrobbanás, kozmikus háttérsugárzás, fogalmak táguló világegyetem, Naprendszer, űrkutatás. A fejlesztés várt eredményei a 11. évfolyam végén (A kétszintű érettségi vizsgára való felkészülés megkezdése előtt) •

• • • • •

•

•

•

Az elektrosztatika alapjelenségei és fogalmai, az elektromos és a mágneses mező fizikai objektumként való elfogadása. Az áramokkal kapcsolatos alapismeretek és azok gyakorlati alkalmazásai, egyszerű feladatok megoldása. A mechanikai fogalmak bővítése a rezgések és hullámok témakörével, valamint a forgómozgás és a síkmozgás gyakorlatban is fontos ismereteivel. Az elektromágneses indukcióra épülő mindennapi alkalmazások fizikai alapjainak ismerete: elektromos energiahálózat, elektromágneses hullámok. Az optikai jelenségek értelmezése hármas modellezéssel (geometriai optika, hullámoptika, fotonoptika). Hétköznapi optikai jelenségek értelmezése. A modellalkotás jellemzőinek bemutatása az atommodellek fejlődésén. Alapvető ismeretek a kondenzált anyagok szerkezeti és fizikai tulajdonságainak összefüggéseiről. A fény kettős természetének fizikatörténeti problematikájá¬nak megismerése (Einstein fotonhipotézise). A mikrorészecskék kettős természetének mint a mikrovilág univerzális természeti sajátosságának elfogadása. A magfizika elméleti ismeretei alapján a korszerű nukleáris technikai alkalmazások értelmezése és ésszerű, mérlegelő elfogadása. A kockázat fogalmának ismerete és reális értékelése. A csillagászati alapismeretek felhasználásával Földünk elhelyezése az univerzumban, szemléletes kép az univerzum térbeli, időbeli méreteiről. A világegyetem szerkezetéről szóló tudományos ismeretek megerősítik a fizikai törvények univerzális jellegét. A csillagászat és az űrkutatás fontosságának ismerete és megértése.

54



11.-12. évfolyam Felkészülés a kétszintű érettségi vizsgára Óraszámok: 11. évfolyam 12. évfolyam

60 óra (A tanév második felében) 128 óra

Célok o

Általános célok • Rendszerbe foglalni, szintetizálni az eddig tanult ismereteket, lehetőleg az előző feldolgozásnál általánosabb szinten. Ennek középpontjában a kölcsönhatások, változások, anyagok, folyamatok kvalitatív és kvantitatív jellemzésének a rendszerbe foglalt áttekintése állhat. Eközben erősíteni kell a már kialakított készségeket, képességeket, pozitív személyiségjegyeket. • Jelentős szerepe van a felkészülésben az általános érvényű fizikai elvek kiemelésének, a „megmaradó” mennyiségek, törvények középpontba állításának, a megállapításoknál az érvényességi határok értelmezésének. • Elhelyezni a fizika fejlődési szakaszait a történelemben, tudatosítani azok kölcsönhatását a társadalom és a gazdaság fejlődésével. Bemutatni a fizika eredményei iránt megnyilvánuló, egyre növekvő jelenlegi igényeket a tudásalapú társadalom fejlődésével kapcsolatban. • Megerősíteni a fizikai világképet és az erre épülő szemléletmódot, ami elősegíti a megszerzett tudás biztonságos alkalmazását és védelmet ad a társadalomban egyre gyakrabban felbukkanó tudománytalan tévtanok ellen. • Kiemelni és rendszerezni a más természettudományokkal meglevő kapcsolatokat, ezzel is erősíteni az anyagi világ egységére vonatkozó tudásrendszert. • Felhívni a figyelmet a fizikával kapcsolatos nemzeti értékeinkre, a magyar kutatók által elért legjelentősebb eredményekre. • Megnövelni az érdeklődést és a tiszteletet más népek kultúrája, tudományos eredményei és értékei iránt. • Erősíteni a jelöltek lényegkiemelő, rendszerező, kapcsolatfelismerő, önálló döntéshozó absztrakciós, szóbeli és írásbeli kommunikációs képességét. • Gyakoroltatni a tanulók önálló információszerzését és egyéni tanulási módszereit, tudatosítani ezek jelentőségét. • Igényt támasztva erősíteni a jelöltek önértékelését, érzékeltetni a következetes, célirányos munka és az elért eredmények szoros kapcsolatát.

o

A középszintű érettségire történő felkészítés sajátos céljai • Az általános műveltség fizikával kapcsolatos részének megerősítése, rendszerezése, egyéni, társadalmi, gazdasági jelentőségének tudatosítása. • A jelölt tudását összekapcsolni a mindennapi tapasztalatokkal és a gyakorlati alkalmazásokkal. • Gyakoroltatni gondolatainak szóban és írásban történő közlését, a szaknyelv használatát. • Bizalmat ébreszteni a tudományok iránt, annak érdekében, hogy megvédhesse önmagát a tudománytalan tévtanok hatásától. • Tudatosítani, hogy napjainkban egyre fontosabbá válik nyomon követni a tudományok új eredményeit, mert csak így lehet tájékozódni a várható jövőről, így lehet felkészülni a velünk kapcsolatos hatásokra.

55


•

o


Az érettségi felkészítés általános és a középszintű részének céljain túl, az emelt szintnél még további célok megvalósítására is szükség van.

Az emelt szintű érettségire történő felkészítés sajátos céljai • Megerősíteni a fizika tudásának azt a részét is, ami meghaladja az általános műveltséget, mert az élethivatás fizikai alapismereteit biztosítja, és alkalmassá teszi a jelöltet felsőfokú tanulmányok elvégzésére. • Felkészíteni a jelöltet arra, hogy az általa előzőleg ismeretlen érettségi tételt a vizsgán hogyan építse fel, hogyan vegye figyelembe a tétel által előírt feltételeket. • Felismertetni és tudatosítani a fizikatudomány belső összefüggéseit, ezek kapcsolatát és jelentőségét a rendszerszemlélet kialakulásában. • Annak tudatosítása, hogy minden szakmának megvan a tudományokra épülő elvi alapja, aminek alkalmazni képes tudása, megértése és az új eredményekkel való bővítése nélkül nem válhat senki jó szakemberré. • Megerősíteni a mennyiségi leírásmódot és ennek használatát az összetettebb, több témakör logikai összekapcsolását és elméletibb tudást igénylő feladatok megoldása érdekében. Az ilyen feladatok megoldásának legalább jártassági szintre emelése.

Tananyagtartalmak I. Mechanika Célok és feladatok • Az ismeretek egy-egy jelenségcsoporthoz kapcsolódó, általánosabban felépített (pl. nemcsak kinematikai vagy csak dinamikai szempontú) szintézise. • A rendszerbe foglalt ismeretek összekapcsolása a mindennapokban tapasztalt jelenségekkel, a technikai eszközök működésével, hogy a tudás az általános műveltség és az élethivatás szakmai alapjainak használható része legyen. • Egy téma sokoldalú megközelítése (pl. kísérleti, elméleti, alkalmazási, illetve vázlatos, összefüggő egészként, részkérdések sorozatával, egy-egy lényeges elem kiemelésével stb.). • A téma fizikatörténeti vonatkozások közé helyezése, példamutatás az alkotó fizikusok életével és eredményeivel. • Vizsgára késszé tenni a témákat és vizsgarutint biztosítani a jelölteknek. • Az ismeretanyag belső összefüggéseinek feltárása, a különböző témák közötti kapcsolatok kiemelésével (pl. energetikai szempontok kiemelésével). • Több témakör ismeretanyagának logikai összekapcsolását igénylő összetettebb feladatok megoldásának jártassági szintre emelése. • A környezet- és természetvédelemmel összefüggő kérdések értelmi megközelítése, megértetése és ezzel az érzelmi elfogadás megalapozása. Tartalom 1. A haladó mozgások vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltételei-6óra Anyagi pont, merev test, vonatkoztatási rendszer, pálya, út, elmozdulás, helyvektor, elmozdulásvektor. Egyenes vonalú egyenletes mozgás kísérleti vizsgálata és dinamikai feltétele, sebesség, grafikonok készítése és elemzése. Az egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata és dinamikai feltétele, átlagsebesség,

Kísérletek, fizikatörténeti vonatkozások

Fejlesztési feladatok

Mikola-csöves kísérletek az Ok-okozati kapcsolatok egyenletes mozgás egymáshoz rendelése. Az vizsgálatára. absztrakció céljának, feltételeinek tudatosítása (pl. Lejtővel végzett kísérletek anyagi pont). Az elméleti az egyenletesen változó ismeretek gyakorlatban törmozgás vizsgálatához. ténő felhasználásának a szükségességét és hasz-

56


Tartalom pillanatnyi sebesség, sebességvektor, gyorsulás, gyorsulásvektor, grafikonok elemzése, négyzetes úttörvény. Szabadesés, nehézségi gyorsulás, összetett mozgások: függőleges és vízszintes hajítás. 2. A körmozgás vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele-2 óra Periodikus mozgások, periódusidő, fordulatszám. A forgómozgás és a körmozgás viszonya, az egyenletes körmozgás kísérleti vizsgálata és dinamikai feltétele, kerületi sebesség, centripetális gyorsulás, centripetális erő, grafikonok készítése és elemzése. Szögsebesség, szöggyorsulás, a változó körmozgás kvalitatív értelmezése. 3. A testek tehetetlensége és a tömeg. Tömegmérés. Inerciarendszer-2 óra (A tehetetlenség fogalma, Newton I. törvénye és az inerciarendszer, a tömeg dinamikailag bevezetett fogalma, mérése és mértékegységei. A sűrűség fogalma. A tömegnövekedés és a tömeg-energia ekvivalencia értelmezése.)

4. A lendület és a lendületmegmaradás. Az erő fogalma és mérése-4 óra A mozgás és a mozgásállapot megkülönböztetése, a lendület mint a mozgásállapot jellemzője, a lendületmegmaradás, zárt rendszer. Az erőhatás és az erő fogalma, az erővektor, a hatásvonal, a támadáspont, az erő mérése, Newton II. és III. törvénye. Az erőlökés. Több erőhatás együttes eredménye, az eredő erő. 5. Különféle erőhatások és erőtörvényeik. A dinamika alapegyenlete-4 óra A rugalmas erő és erőtörvénye, a rugalmassági energia, grafikonok készítése és elemzése. Súrlódás, közegellenállás és hiányos erőtörvényeik. A súrlódási munka és a „szétszóródó” energiaváltozás. A más témából ismert erőtörvények felsorolása. Szabaderők és kényszererők. A dinamika alapegyenlete és alkalmazása.


Kísérletek, fizikatörténeti vonatkozások Mit hittek a görögök a mozgás feltételéről?

A körmozgás szemléltetésére szolgáló géppel kísérletek megvalósítása és elemzése. A körmozgás Huygens-, Descartes- és Newton-féle értelmezése. (Lásd Simonyi: „A fizika kultúrtörténete”)

Fejlesztési feladatok nosságát megerősíteni. Feladatok.

A hasonlóság és különbözőség felismerésének gyakoroltatása, az analógiás gondolkodás lehetőségének tudatosítása. A kinematikát, dinamikát és az energiát átívelő feladatok.

Dinamikai tömegmérés. Galilei és Einstein élete, munkássága a fizikának ezen a területén.

Kísérlet kiskocsik szétlöketésével. Rugós erőmérő skálázása és erő mérése rugós erőmérővel. Newton élete és munkássága a fizikának ezen a területén.

Kísérlet a lineáris erőtörvény felismeréséhez. Súrlódási erő mérése többféle módon.

57

A fogalomalkotás algoritmusának kiemelése, a logikus gondolkodás erősítése, absztrakció. A fantázia erősítése, a valóság és a leírásmód megkülönböztetése, kapcsolata.

A szaknyelv szerepének gyakorlása az ismeretek pontos megfogalmazásában. A fogalomalkotás algoritmusának alkalmazása. A mérési utasítás, a mérőeszköz és a mértékegység szerepének tudatosítása. Rendszerben gondolkodás erősítése. Csoportosítás megadott szempontok szerint. Következtetés kísérletből az előző ismeretek felhasználásával. Csoportosítás és megkülönböztetés.


Tartalom

6. A gravitációs mező jellemzése. A bolygók mozgása-2 óra A gravitációs vonzás, a súly és a súlytalanság értelmezése. A nehézségi és a Newton-féle gravitációs erőtörvény. A gravitációs állandó mérése. A térerősség fogalma. Potenciális energia homogén gravitációs mezőben. A bolygók mozgása, Kepler-törvények. Mesterséges égitestek, kozmikus sebességek. A Kepler-törvények és a Newton-féle gravitációs erőtörvény közötti összefüggés. A gravitációs gyorsulás és a gravitációs térerősség kapcsolata. 7. A forgatónyomaték. Merev testek egyensúlya (emelő típusú egyszerű gépek)2 óra Az erőhatás forgásállapot-változtató képességének feltételei, a forgatónyomaték fogalma és kiszámítása a legegyszerűbb (a rögzített tengelyre merőleges síkban levő erővektor) esetében. A párhuzamos hatásvonalú erők eredője, az erőpár. A pontszerű és a kiterjedt merev testek egyensúlya. A tömegközéppont és a súlypont fogalma. Egyensúlyi helyzetek. Az emelő típusú egyszerű gépek. 8. Energia, energiaváltozások. A mechanikai energiák és megmaradásuk-4 óra Az energia, mint állapotjellemző fogalma. Az energiaváltozás két típusának jellemzése. Az energiamegmaradás törvénye. Mechanikai energiák és kiszámításuk: a mozgási, a helyzeti és a rugalmassági energia. A konzervatív erők munkája. A munkatétel. 9. Munka, teljesítmény, hatásfok-4 óra A munkavégzés és a munka fogalma. A munka kiszámítása előbb a legegyszerűbb (az egyenes pálya és az állandóerő hatásvonala egybeesik), majd általánosabb esetekre is (az egyenes pálya és az állandó erő hatásvonala metszi egymást), illetve ha az erőhatás egyenletesen változik, pl. a rugalmas erő munkája, majd általános esetben grafikus meggondolás alapján. A



A nehézségi gyorsulás mérése. A Cavendish-féle torziós mérleggel végzett kísérlet elemzése a Newton-féle gravitációs erőtörvény felismeréséhez. A görögök, Kopernikusz, Tycho de Brahe, Giordano Bruno, Kepler elképzelése a bolygómozgásról. Galilei és Giordano Bruno sorsa.

Fejlesztési feladatok Ismeretek összekapcsolása és általánosítása. Feladatok.

Jelenségek, fogalmak pontosítása, a megismerés folyamat jellegének tudatosítása. A jelenségek különböző jellegű jellemzésének igénye és lehetősége, pl. nehézségi gyorsulással és térerőséggel. Az energiafogalom mélyítése, bővítése és rendszerezése. A földi és a kozmikus fizika egyesítése.

Forgatónyomaték kísérleti vizsgálata kétoldalú emelővel. Az erőhatás fogalmának bővítése. A megállapításaink érvényességi Euler élete és munkássága. határának tudatosítása.

A hő mechanikai egyenértékével kapcsolatos Jouleféle kísérlet elemzése. Robert Mayer, Joule élete és munkássága az energiafogalom kialakításában.

Az absztrakció céljának bemutatása. Az absztrakció és az érvényességi határ kapcsolata.

A mennyiségi fogalmak szerepének felhasználásával megmutatni az energia (mint mennyiség) szükségességét. Tisztázni, hogy az energia fogalom A munka kiszámítás mód- ilyen bevezetése nem jának felismerése a súrlópontos, csak közelítő dási munka és a belsőener- lehetőség. gia kapcsolatának kísérleti vizsgálata alapján. A fogalom fejlődésének szemléltetése. A fizika XVIII. és XIX. Az elmélet és a gyakorlat században ezen a területen kapcsolata. elért eredményei és a

58


Tartalom gyorsítási, emelési, súrlódási munka. A teljesítmény és a hatásfok.


Kísérletek, fizikatörténeti vonatkozások technika kapcsolata.

10. Mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltételük-4 óra A rezgés általános fogalma. A harmonikus A rugón rezgő test és a rezgés és jellemzői: kitérés, amplitúdó, fázis, fonálinga kísérleti vizsgárezgésidő, rezgésszám. A kitérés, sebesség, lata. gyorsulás kvalitatív és kvantitatív jellemzése. A harmonikus rezgőmozgás dinamikai feltétele. A rezgő rendszer energiaviszonyai. A matematikai inga és lengésideje. A rezgést befolyásoló külső hatások és következményeik. A rezgések csoportosítása: csillapítatlan és csillapított, illetve a szabadés kényszerrezgések. 11. A mechanikai hullámok vizsgálata, jellemzői és rendszerezésük. A hang-2 óra A hullám általános fogalma és fajtái: a longitudinális és transzverzális hullám. A harmonikus hullám és jellemzői: a hullámhossz, periódusidő, rezgésszám, terjedési sebesség. Hullámok viselkedése új közeg határán: a visszaverődés és törés jelensége, törvényei. A beesési, visszaverődési és törési szög, a törésmutató. Polarizáció, interferencia, elhajlás, a Huygens-Fresnelelv. Az állóhullám létrejöttének feltétele, kvalitatív jellemzése, a duzzadóhely és a csomópont fogalma. Állóhullámok húron és pálcán. A hanghullámok és jellemzői: hangerősség, hangmagasság, hangszín. A hangforrások és a hangszerek működésének fizikai alapjai. Ultrahang, infrahang.


Tudatosítani a meghatározások pontosságnak fontosságát. Megerősíteni a mennyiségek szerepét a jelenségek leírásában. Csoportosítás és rendszerezés. Gyakorlati alkalmazások és az elmélet kapcsolatának felismerése.

A hang hullámhosszának mérése többféle módon.

A hullámkádas kísérletek elemzése. Huygens hullámtani munkássága.

A hasonlóságok és különbözőségek fontosságának felismerése a jelenségcsoportok vizsgálatánál. A segédfogalmak szerepének felismerése a jelenségek vizsgálatánál és leírásánál.

Követelmények Az érettségire készülők: • tudják és biztonsággal használják a mechanikában megismert fogalmakat, mennyiségeket, mértékegységeket, szabályokat, törvényeket; • emlékezzenek a megállapításokat megalapozó kísérletekre és azok elemzésére; • tudjanak ténykérdésre válaszolni, feladatokat megoldani, gyakorlati alkalmazásokat fizikai szempontok szerint elemezni; • ismerjék fel a haladó és a körmozgás közötti különbséget és hasonlóságot, azt, hogy a körmozgás a forgómozgás speciális esete; • tudják, hogy a tömeg a test tehetetlenségének mértéke, legyenek képesek tömeget sztatikai és dinamikai módszerekkel is mérni, értsék, hogy a tömeg és az energia nem alakul át egymásba, hanem két különböző szempontú jellemzője a testnek és arányos egymással;

59


• • • • •

• •

• • • •

•


értsék, hogy az erőhatások nem fenntartják, hanem megváltoztatják a testek mozgásállapotát, így a test mozgásállapotát csak az „őt” érő erőhatások befolyásolják; tudjanak különbséget tenni a mozgásállapot különböző szempontú jellemzői (a lendület és a mozgási energia) között; ismerjék a különféle erőket és azok egy részének erőtörvényekkel történő leírását, tudják alkalmazni a dinamika alapegyenletét; tudják értelmezni a gravitációs jelenségeket, jellemezni a gravitációs mezőt, értsék a bolygók mozgását, ismerjék fel, hogy a fizika az egész világmindenséget írja le; vegyék észre az erőhatás mozgás- és forgásállapot változtató képességét, tudják mennyiségekkel jellemezni azokat, és emlékezzenek érvényesülésük feltételeire, értsék, tudatosan alkalmazzák az anyagi pont és a merev test egyensúlyi feltételeit; ismerjék az energia fogalom fontosságát, mennyiségi jellegét, mint állapotjelzőnek az általános érvényű alkalmazhatóságát, azt hogy megmaradási tétel írható fel rá; értsék, hogy az energiaváltozások két nagy csoportba sorolhatók, konkrét esetben tudják kiszámítani az energiaváltozásokat és a zárt rendszerekben lejátszódó folyamatoknál felismerni az energia-megmaradást; tudjanak a fizika több területét átívelő kérdések esetében problémát felismerni, elvileg és számolással is megoldani; értsék a rezgés fogalmát, kísérleti vizsgálatának eredményeit, jellemző mennyiségeinek szerepét, tudják csoportosítani a rezgéseket, lássák alkalmazásuk lehetőségét a gyakorlati életben; értsék a hullám fogalmát, tudják csoportosítani és vegyék észre, hogy a hullámban állapotváltozás terjed, ami energiaváltozással jár; ismerjék a hullám kísérleti vizsgálatának lehetőségeit, jellemző mennyiségeinek szerepét, a hullámok viselkedését új közeg határán, ezek törvényeit, találkozásuk következményeit, az állóhullámok létrejöttének feltételeit és a Doppler-jelenséget; tudják, hogy a hang longitudinális hullám, ismerjék jellemzőit és azok fizikai értelmezését. Tudjanak magyarázatot adni a legismertebb hangszerek működésére.

II. Hőtan Célok és feladatok • Hőtani folyamatok rendszerbe foglalása, környezetvédelmi vonatkozásainak kiemelése. • A korpuszkuláris anyagszemlélet kialakulásának és fejlődésének áttekintése és rendszerbefoglalása, tudománytörténeti és társadalmi vonatkozásainak kiemelése. Tartalom 12. Termikus kölcsönhatások és állapotváltozások makroszkopikus leírása-6 óra Szilárd testek és folyadékok hőtágulása lineáris és köbös hőtágulási törvények és alkalmazásaik. Gázok állapotváltozásai és halmazállapotváltozások. Gáztörvények, állapotegyenlet olvadás– fagyás, párolgás(forrás) –lecsapódás. Olvadáspont, olvadáshő. Forráspont, forráshő. Extenzív és intenzív állapotjelzők Termikus kölcsönhatások energetikai leírása. I. főtétel. Belső energia. Hőmennyiség. Tágulási munka. Termikus folyamatok iránya.



Szilárdtestek, folyadékok hőtágulásának vizsgálata . Gázok állapotváltozásának kísérleti vizsgálata higanyos üvegcsővel. Olvadás, fagyás, forrás vizsgálata, mérések kaloriméterrel. A hő mechanikai egyenértéke (Joulekísérlet).

A termikus kölcsönhatások rendszerezése, egzakt leírása, elméleti ismeretek gyakorlati alkalmazása Az extenzív és intenzív állapotjelzők általános jellemzőinek bemutatása Analógiák keresése más területekről. Az energiamegmaradás elvének kiterjesztése hőtani folyamatokra.

60


Tartalom



II. főtétel Hőerőgépek hatásfoka. Másodfajú perpetuum mobile. Körfolyamatok.

13. Molekuláris hőelmélet-4 óra Részecske sokaság jellemzői. Anyagmennyiség, mól. Avogadro-állandó. Ideális gázok részecskemodellje. Golyómodell. Állapotegyenlet. Belső energia és az I. főtétel molekuláris értelmezése. Szabadsági fok, ekvipartíció tétele. Szilárd testek, folyadékok, reális gázok atomos szerkezete. Az atomos szerkezetek modellezése. Halmazállapot-változások molekuláris értelmezése. Telítetlen és telített gőzök. Kritikus pont. Gázok cseppfolyósítása. II. főtétel molekuláris értelmezése. Rendezettség, rendezetlenség. Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok.

Fejlesztési feladatok A folyamatok irányát meghatározó természeti törvény többoldalú megközelítése Hőerőgépek hatásfokán keresztül bemutatni a műszaki fejlesztés elvi korlátait

Gázok részecskemodelljének szimulációs vizsgálata. Maxwell kinetikus gázelmélet terén végzett munkássága.

A modellalkotás folyamata mint a természettudományos megismerés fontos mozzanata. Rámutatni, hogy a hőtani jelenségek korpuszkuláris tárgyalása a mélyebb megértést segíti elő. A molekuláris jelenségek statisztikus leírásmódjának kiemelése. A leírás előnyeinek hangsúlyozása.

Követelmények Hőtan Az érettségi vizsgára készülők: • tudják a hőtani folyamatok kvalitatív leírását. Ismerjék a hőtágulások kvantitatív törvényeit, azok egyszerű alkalmazását számításos feladatokban. Ismerjék a hőtágulások gyakorlati jelentőségét; • ismerjék gázok speciális állapotváltozásait. Az állapothatározók fogalmát, egységeit, a közöttük fennálló speciális és általános összefüggéseket. Tudják azokat alkalmazni egyszerű számítások elvégzésére. Ismerjék a p – V diagramot, tudjanak azon ábrázolni speciális állapotváltozásokat; • ismerjék az állapotegyenlet valamelyik alakját. Tudjanak számításokat végezni az állapotegyenlettel, az egyenletből származtatni a speciális gáztörvényeket; • tudják megfogalmazni – és ideális gázok állapotváltozásaira alkalmazni – a hőtan első főtételét; • ismerjék a főtétel ideális gázokra vonatkozó összefüggését, és tudják alkalmazni egyszerű feladatok megoldására; • ismerjék az ekvipartíció tételét, a hőmérséklet statisztikus értelmezését, az ideális gázok kétféle fajhőjét; • tudják értelmezni a halmazállapot-változások energiaviszonyait makroszkopikus és molekuláris szinten is. Tudjanak egyszerű kalorimetrikus és halmazállapot-változásra vonatkozó feladatot megoldani; • ismerjék a csapadékképződés módjait és befolyásoló tényezőit; • tudják értelmezni a nyomás olvadáspontot és forráspontot befolyásoló szerepét; • legyenek jártasak kalorimetrikus mérések végzésében; • ismerjék a telítetlen és a telített gőzök tulajdonságainak molekuláris értelmezését, a gázok és gőzök közötti különbséget; • tudjanak értelmezni jelenségeket a II. főtétel alapján;

61


• •


tudják molekulárisan értelmezni a II. főtételt, és kimondani az egyenértékű megfogalmazásait; ismerjék a hőerőgépek működési alapelvét, hatásfokát, tudjanak körfolyamatokat értelmezni.

III. Elektromosságtan, optika Célok és feladatok • Az elektromosságtan és az optika témakörére vonatkozóan a középszintű, illetve emelt szintű érettségi követelményeknek megfelelő módon és mélységben • a már tanult alapvető fogalmak, törvények felelevenítése, rendszerezése, elmélyítése; • a többlet ismeretanyag feldolgozása; • a tananyag fizikatörténeti vonatkozásainak kiemelése, megerősítése, kiegészítése; • az ismeretek összekapcsolása a mindennapi jelenségekkel, a technikai eszközök működésével, az emberiség globális problémáival; • a fizika gondolkodási, megismerési módszereinek tudatosítása (tapasztalat, hipotézis, mérés, elmélet, modellalkotás, gyakorlat stb.); • kísérletek, mérések megtervezésének, végrehajtásának, a tapasztalatok kiértékelésének gyakorlása; • a témakör tanult törvényeinek alkalmazása egyszerű vagy összetett, több témakör kapcsolatát is igénylő számításos feladatok megoldásában; • szűkebb vagy átfogóbb témák logikus, szabatos kifejtésének, az összefüggések magyarázatának gyakorlása. Tartalom 14. Az időben állandó elektromos mező létrehozása és jellemzése-2 óra Elektrosztatikus alapjelenségek értelmezése. A Coulomb-törvény. Alkalmazások. A töltésmegmaradás törvénye. Az elektrosztatikus mező jellemzése: térerősség, erővonalak, feszültség. Az elektrosztatikus mező konzervatív jellege. A potenciál és az ekvipotenciális felületek fogalma; kapcsolat a feszültséggel. Pontenciál pontszerű töltés elektromos mezőjében. Elektromos töltésű részecskék mozgása elektromos mezőben. 15. Vezetők az elektrosztatikus mezőben. A kondenzátor-4 óra Többlettöltés fémen, alkalmazások. A szuperpozíció elve. Alkalmazás térerősségre és potenciálra. Térerősség, potenciál különböző vezetők környezetében Földpotenciál. A kapacitás fogalma, a kondenzátorok egykét gyakorlati alkalmazása. Kondenzátor jellemzése, permittivitás. Kondenzátorok soros és párhuzamos kapcsolása.



Elektrosztatikai alapjelenségek kísérleti bemutatása és értelmezése. Elektromos erővonalak kísérleti előállítása, kísérleti felvételek értelmezése. Coulomb mennyiségileg vizsgálja az elektromos kölcsönhatást. Faraday feltételezi az elektromos mező létezését.

A rendszerező, lényegkiemelő és a gondolatok vázlat alapján történő logikus kifejtésére való képesség fejlesztése. Jártasság kialakítása a régi és új ismeretek egymással és más témakörökkel való összekapcsolásában, összetettebb problémák megoldásában.

A Faraday-kalitkára, csúcshatásra vonatkozó kísérletek, gyakorlati alkalmazások felismerése, értelmezése.

A részismeretek általános elvekkel, átfogóbb törvényekkel történő összekapcsolása (energiamegmaradás, töltésmegmaradás, szuperpozíció).

A kondenzátor kapacitását befolyásoló tényezők kísérleti bemutatása.

62


Tartalom 16. Az egyenáramú áramkör alkotórészei és jellemző fizikai mennyiségei-4 óra Az áramkör részei. Áram- és feszültségmérés. Ohm törvénye. Vezetők ellenállása, fajlagos ellenállás. A fémes vezetők ellenállásának hőmérsékletfüggése. Az elektromos áram teljesítménye, munkája, hőhatása.

17. Fogyasztók kapcsolása az egyenáramú áramkörökben.-4 óra Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása, az eredő ellenállás meghatározása egyszerű esetekben. Ellenállás mérési, eredő ellenállás számítási módszerek. Áramforrás belső ellenállása, üresjárási feszültség. Telepek kapcsolása.

18. Az elektromos áramvezetés típusai.-2 óra Fémek, folyadékok, gázok, vákuum, félvezetők áramvezetése. Gyakorlati alkalmazások. Galvánelem, akkumulátor.




Egyszerű áramkörök összeállítása, feszültség és áramerősség mérése. Ohm törvényével, a vezető ellenállásával kapcsolatos kísérletek elemzése. Volta, Ohm, Ampere és Joule szerepe az elektromosság történetében.

Különböző elektromos mérőműszerek használatában való jártasság fejlesztése az eszköz- és balesetvédelem szempontjainak betartásával. Mérési eredmények kiértékelésének gyakorlása (több mérés, táblázat és grafikon készítése, hibaszámítás). A törvények érvényességének korlátjai.

Egyszerűbb egyenáramú mérések tervezése, áramkörök összeállítása és vizsgálata kapcsolási rajz alapján. Az ellenállás hőmérsékletfüggésével, áramforrás belső ellenállásával összefüggő kísérletek értelmezése.

Kapcsolási rajzok „olvasásában”, egyenértékű kapcsolássá történő átalakításában való jártasság kialakítása.

A különböző vezetési típusok kísérleti és legfontosabb gyakorlati megjelenéseinek felismerése. Faraday és Millikan szerepe az elemi töltés felfedezésében.

Áramvezetési modellek, és érvényességi határaik. A fizikai ismeretek jelentősége a technika fejlődésében, a természeti és technikai környezetünk megértésében, átalakításában és megvédésében.

63


Tartalom 19. Az időben állandó mágneses mező-2 óra A Föld mágnessége, állandó mágnesek, iránytű. A magnetosztatikai mező jellemzése: a mágneses indukcióvektor, mágneses fluxus. Áramvezető által keltett mágneses mező mennyiségi jellemzése: egyenes vezető, tekercs, körvezető mágneses tere. A szuperpozíció elvének alkalmazása. Mágneses permeabilitás. Az elektromágnes alkalmazásai. A Lorentz-erő

20. Az elektromágneses indukció-4 óra A mozgási és nyugalmi indukció jelenségének leírása. Lenz törvénye. Az elektrosztatikus mező és az indukált elektromos mező összehasonlítása. Összefüggések alkalmazása. A be- és kikapcsolási önindukció jelensége. A kölcsönös és önindukciós együttható értelmezése. 21. A váltakozó feszültség és áram-4 óra A váltakozó áram jellemzése, időbeli lefolyásának leírása, az effektív feszültség és áramerősség. A váltakozó áram munkája, effektív teljesítménye ohmikus fogyasztó esetén Az ohmos, induktív és kapacitív ellenállás értelmezése. Váltakozó áramú ellenállások soros kapcsolása. A különböző váltakozó áramú teljesítmények fogalma. Az elektromos energia gyakorlati alkalmazásai (generátor, motor, transzformátor) Elektromos balesetvédelem a gyakorlatban.




Időben állandó mágneses mező előállításának, jellemzésének, a mágneses indukcióvektorra és a Lorentz-erőre vonatkozó irányszabályoknak kísérleti szemléltetése. Az elektromágnes néhány technikai alkalmazásának bemutatása működő eszközön vagy modellen (hangszóró, csengő, műszerek, elektromotor, relé, stb.)

Hasonlóságok és eltérések az elektromos és mágneses jelenségeknél. A rendszerező képesség fejlesztése, a sokféleségben az egység keresése. Feladatok különböző megoldásmódjainak összevetése.

Mozgási, nyugalmi és önindukció jelenségének valamint Lenz törvényének kísérleti szemléltetése, értelmezése. Faraday munkássága, Lenz törvényének jelentősége.

A mozgási és nyugalmi indukció eltérő természetének megértése: A mozgási indukció mező– töltés, a nyugalmi indukció mező–mező kölcsönhatás. Az energia-megmaradás törvényének fokozatos kiterjesztése.

A generátor és a dinamó elvének szemléltetése modell segítségével. Feszültség és áramerősség mérése váltakozó áramú áramkörben. Váltakozó áramú ellenállások mérése. Váltakozó áramú kísérletek megadott kapcsolási rajz alapján történő összeállítása és elvégzése. Jedlik Ányos a dinamó, Bláthy Ottó, Déri Miksa és Zipernowsky Károly a transzformátor feltalálói.

Az egyenáramú és a váltakozó áramú áramkörök összehasonlítása, az eltérések okai.

64

Az elmélet és gyakorlat kapcsolata.

Az elektromos energia előállításának alternatív módjai, előnyök, hátrányok. Balesetvédelem, környezetvédelem.


Tartalom 22. Elektromágneses rezgések és hullámok4 óra A zárt rezgőkörben lejátszódó csillapítatlan elektromágneses rezgés kvalitatív leírása ill. mennyiségi jellemzése. Csatolt rezgések A Maxwell-elmélet kvalitatív áttekintése. A gyorsuló töltés és az elektromágneses hullám kapcsolata. Az elektromágneses hullámok tulajdonságai (terjedési sebesség, hullámhossz, frekvencia). Az elektromágneses hullámok spektruma, biológiai hatások, gyakorlati alkalmazások. 23. A fény hullámtermészete-4 óra Fényforrások, fénysugár, a fény terjedési sebessége. Fénysebesség-mérési módok. A fény visszaverődésének törvénye. A fénytörés, a Snellius-Descartes-törvény, a teljes visszaverődés és alkalmazásai. A törésmutatóval kapcsolatos számítások. (planparalel lemez, prizma) Színfelbontás prizmával, homogén és összetett színek. A lézerfény sajátosságai, a hologram. A fény hullámjelenségeinek ismerete (elhajlás, interferencia, polarizáció). A fényinterferencia észlelésének feltétele, kísérleti megvalósítása, felhasználása hullámhosszmérésre. 24. Geometriai optika, leképezés-4 óra A geometriai optika mint modell bizonyos fényjelenségek leírására. A modell korlátjai. Síktükör, gömbtükör és optikai lencsék képalkotása. Távolságtörvény, nagyítás, dioptria. A leképezési törvény előjeles értelmezése és alkalmazásai. Optikai eszközök: a nagyító, a mikroszkóp, a távcső, a szem, a szemüveg, a fényképezőgép működésének alapelvei.




Maxwell és Hertz szerepe az elektromágneses hullámok felfedezésében.

A mező önállósul, elszakad a részecske szerkezetű anyagtól. Az elektromágneses hullám mező-mező kölcsönhatás.

A sokféleség egységének meglátása.

A fény hullámtulajdonsága- A fényhullám mint modell inak szemléltetése egyszerű és korlátjai. kísérletekkel Törésmutató és fényhullámhossz mérése. A modern fizikai ismeretek visszahatása a klasszikus Huygens, a fény hullámfizikai ismeretek és elméletének megalkotója. alkalmazásaik bővülésére. Gábor Dénes, a hologram felfedezője.

Tudjon egyszerűbb méréseket tervezni és végezni a leképezési törvény alapján lencsékkel és tükrökkel. A távcső szerepe Galilei, Kepler és Newton munkásságában.

A geometriai optikai modell és korlátjai.

Az optikai eszközök szerepe a világ megismerésében.

Követelmények A tanuló • értse az elektrosztatikai alapjelenségeket, és tudja ezeket elemezni és bemutatni egyszerű elektrosztatikai kísérletek, hétköznapi jelenségek alapján; • alkalmazza a Coulomb-törvényt feladatmegoldásban;

65


•

• • • • • • •

• •

• •

• • • • •

• •

• • •


alkalmazza az elektromos mező jellemzésére használt fogalmakat. Ismerje a pontszerű elektromos töltés által létrehozott és a homogén elektromos mező szerkezetét, és tudja jellemezni az erővonalak segítségével. Tudja alkalmazni az összefüggéseket homogén elektromos mező esetén egyszerű feladatokban; tudja, hogy az elektromos mező által végzett munka független az úttól; a pontszerű elektromos töltés által létrehozott és a homogén elektromos mezőt tudja jellemezni az ekvipotenciális felületek segítségével; értse, hogy az elektrosztatikus mező konzervatív volta miatt értelmezhető a potenciál és a feszültség fogalma; alkalmazza a munkatételt ponttöltésre elektromos mezőben; ismerje a töltés- és térerősség-viszonyokat a vezetőkön, legyen tisztában ezek következményeivel a mindennapi életben, tudjon példákat mondani gyakorlati alkalmazásukra; ismerje a kondenzátor és a kapacitás fogalmát. Tudjon példát mondani a kondenzátor gyakorlati alkalmazására; ismerje a kondenzátor lemezei között lévő szigetelőanyag kapacitásmódosító szerepét, a síkkondenzátor kapacitásának meghatározását, a kondenzátor energiáját, a feltöltött kondenzátor energiájának meghatározását, és alkalmazza a fenti összefüggéseket feladatok megoldásában; értse az elektromos áram létrejöttének feltételeit, ismerje az áramkör részeit, tudjon egyszerű áramkört összeállítani; ismerje az áramerősség- és feszültségmérő eszközök használatát. Értse az Ohm-törvényt vezető szakaszra és ennek következményeit, tudja alkalmazni egyszerű feladat megoldására, kísérlet, illetve ábra elemzésére; alkalmazza az Ohm-törvényt összetett feladat megoldására, kísérlet, illetve ábra elemzésére. Ismerjen ellenállás mérési módszereket, a fémek ellenállásának hőmérsékletfüggését; ismerje a soros és a párhuzamos kapcsolásra vonatkozó összefüggéseket, és alkalmazza ezeket egyszerű áramkörökre. Alkalmazza egyszerű feladatok megoldására az elektromos eszközök teljesítményével és energiafogyasztásával kapcsolatos ismereteit; értse a soros és a párhuzamos kapcsolásra vonatkozó összefüggések magyarázatát, és alkalmazza ezeket összetettebb áramkörökre is; alkalmazza ismereteit egyszerűbb egyenáramú mérések megtervezésére, vagy megadott kapcsolási rajz alapján történő összeállítására és elvégzésére; ismerje az elektromos áram hatásait és alkalmazásukat az elektromos eszközökben, az áram élettani hatásait, a baleset-megelőzési és érintésvédelmi szabályokat; ismerje a galvánelem és az akkumulátor fogalmát, és ezek környezetkárosító hatását; ismerje a félvezető fogalmát, tulajdonságait. Tudjon megnevezni félvezető kristályokat. Tudja megfogalmazni a félvezetők alkalmazásának jelentőségét a technika fejlődésében, tudjon példákat mondani a félvezetők gyakorlati alkalmazására (pl. dióda, tranzisztor, memóriachip); ismerje az analógiát és a különbséget a magneto- és az elektrosztatikai alapjelenségek között; ismerje a Föld mágneses mezejét és az iránytű használatát, a mágneses mező jellemzésére használt fogalmakat és definíciójukat, tudja kvalitatív ill. kvantitatív módon jellemezni a különböző mágneses mezőket, az elektromos áram keltette mágneses mezőnek az elektrosztatikus mezőtől eltérő szerkezetét; alkalmazza a speciális alakú áramvezetők mágneses mezőjére vonatkozó összefüggéseket egyszerű feladatokban; ismerje az elektromágnes néhány gyakorlati alkalmazását, a vasmag szerepét (hangszóró, csengő, műszerek, relé stb.); ismerje a mágneses mező erőhatását áramjárta vezetőre nagyság és irány szerint speciális esetben, a Lorentz-erő fogalmát, hatását a mozgó töltésre, ismerje ennek néhány következményét;

66


• •

•

• • • •

• • • •

•

•

•

•

• • •

• •


tudjon a Lorentz-erővel kapcsolatos feladatokat megoldani. Tudjon megnevezni egy gyorsítótípust, és ismerje működési elvét; ismerje az elektromágneses indukció alapjelenségét, és tudja, hogy a mágneses mező mindennemű megváltozása elektromos mezőt hoz létre, az időben változó mágneses mező keltette elektromos mező és a nyugvó töltés körül kialakuló elektromos mező eltérő szerkezetét. Alkalmazza az indukcióval kapcsolatos ismereteit egyszerű feladatok megoldására; ismerje Lenz törvényét, és tudjon egyszerű kísérleteket és jelenségeket a törvény alapján értelmezni, értse az önindukció szerepét az áram be- és kikapcsolásánál, ismerje a tekercs mágneses energiáját; tudja a váltakozó áram előállításának módját, a váltakozó áram tulajdonságait, hatásait, és hasonlítsa össze az egyenáraméval, a feszültség és áram időbeli lefolyását leíró összefüggéseket; ismerje a generátor, a motor és a dinamó működési elvét; emlékezzen az effektív feszültség és áramerősség jelentésére. Ismerje a hálózati áram alkalmazásával kapcsolatos gyakorlati tudnivalókat; tudja, hogy a tekercs és a kondenzátor eltérő módon viselkedik egyenárammal és váltakozó árammal szemben. Értse az eltérő viselkedés okait. Alkalmazza ismereteit egyszerűbb váltakozó áramú kísérletek megadott kapcsolási rajz alapján történő összeállítására és elvégzésére; ismerje fáziseltérés nélküli, ill. általános esetben az átlagos teljesítmény és munka kiszámítását; tudja a transzformátor felépítését, működési elvét és szerepét az energia szállításában. Tudjon egyszerű feladatokat megoldani a transzformátorral kapcsolatban; tudja, miből áll egy rezgőkör, és milyen energiaátalakulás megy végbe benne. Értse a rezgőkörben létrejövő szabad elektromágneses rezgések kialakulását; ismerje a mechanikai és elektromágneses hullámok azonos és eltérő viselkedését, az elektromágneses spektrumot, tudja az elektromágneses hullámok terjedési tulajdonságait kvalitatív módon leírni; tudja a különböző elektromágneses hullámok alkalmazását és biológiai hatásait. Ismerje, hogy a modern híradástechnikai, távközlési, kép- és hangrögzítő eszközök működési alapelveiben a tanultakból mit használnak fel. Ismerje a gyorsuló töltés és az elektromágneses hullám kapcsolatát; tudja, hogy a fény elektromágneses hullám, ismerje ennek következményeit. Ismerje a fény terjedési tulajdonságait, tudja tapasztalati és kísérleti bizonyítékokkal alátámasztani. Tudja, hogy a fénysebesség határsebesség. Ismerjen a fénysebesség mérésére vonatkozó klasszikus módszert (pl. Olaf Römer, Fizeau); tudja alkalmazni a hullámtani törvényeket egyszerűbb feladatokban. Ismerje fel a jelenségeket, legyen tisztában létrejöttük feltételeivel, és értse az ezzel kapcsolatos természeti jelenségeket és technikai eszközöket. Tudja egyszerű kísérletekkel szemléltetni a jelenségeket; alkalmazza a hullámtani törvényeket összetett (prizma, planparalel lemez) feladatokban. Tudjon egyszerűbb méréseket tervezni és elvégezni a hullámtani törvényekkel kapcsolatban (pl. törésmutató meghatározása); ismerje a színszóródás jelenségét prizmán. Legyen ismerete a homogén és összetett színekről. Ismerje, hogy a fény terjedési sebessége egy közegben frekvenciafüggő; ismerje az interferenciát és a polarizációt, és ismerje fel ezeket egyszerű jelenségekben. Értse a fény transzverzális jellegét; ismerje az elhajlást és interferenciát, és ismerje fel ezeket egyszerű jelenségekben. Ismerje és értelmezze a színfelbontás néhány esetét (prizma, rács). Tudja alkalmazni a rácson történő elhajlásra vonatkozó összefüggéseket hullámhossz mérésére; ismerje a lézerfény fogalmát, tulajdonságait; ismerje a képalkotás fogalmát sík- és gömbtükrök, valamint lencsék esetén. Alkalmazza egyszerű, ill. összetettebb feladatok megoldására a leképezési törvényt, tudjon képszerkesztést végezni tükrökre, lencsékre a nevezetes sugármenetek segítségével. Ismerje, hogy a lencse gyűjtő és szóró mivolta adott közegben a lencse alakjától, ill. a környező közeg anyagától függ;

67


•

•


tudjon egyszerűbb méréseket elvégezni, ill. tervezni a leképezési törvénnyel kapcsolatban. (Pl. tükör, lencse fókusztávolságának meghatározása.) Ismerje a tükrök, lencsék, optikai eszközök gyakorlati alkalmazását, az egyszerűbb eszközök működési elvét; ismerje a szem fizikai működésével és védelmével kapcsolatos tudnivalókat, a rövidlátás és a távollátás lényegét, a szemüveg használatát, a dioptria fogalmát.

IV. Modern fizika, atom- és magfizika, csillagászat Célok és feladatok • A modern fizika kialakulásának és alapjainak áttekintése, fizika- és kultúrtörténeti jelentőségének – különös tekintettel a világszemléleti hatásának – hangsúlyozása. • A mikrovilág kettős természetének rendszerező áttekintésével bemutatni a természettudományos gondolkodásmód egy magasabb (elvontabb) szintjét. Kiemelni, hogy az elvont elméleteknek is egyetlen próbaköve a kísérleti megerősítés, a természet valóságával való egyezés. • Az atommag belső szerkezetének áttekintésével hangsúlyozni a nukleáris kölcsönhatás sajátosságait. A magon belüli energiaviszonyok kiemelésével rámutatni, hogy az ember által történő atomenergia-felszabadítás biztos elméleti tudást, magas technikai színvonalat és globális felelősségtudatot követel úgy a szakemberektől, mint a társadalom más döntéshozóitól. • Biztosítani, hogy a tanulók a nukleáris energiatermelés elvéről és gyakorlati megvalósulásáról megfelelő tájékozottságot szerezzenek, és az energiatermelés globális problémáival kapcsolatos egyéni, felelős álláspontjukat önállóan – viták keretében – kialakíthassák. • Az Univerzum szerkezetének, rendszerbe foglalásával kiemelni a világ anyagi egységét és megismerhetőségét. Rámutatni arra, hogy a környezetünk (tágabb értelemben az Univerzumunk) ismerete hozzásegíthet bennünket az optimista életérzés megteremtéséhez és fenntartásához. Tartalom Kísérletek, fizikatörténeti Fejlesztési feladatok vonatkozások 25. A modern fizika születése-4 óra A speciális relativitáselmélet létrejötte – Mérések A fénysebesség mint határsebesség fotocellával: áramerősségállandósága. Éterprobléma. Az időtartamok feszültség görbe felvétele és hosszúságok relatív jellege. Relativisztikus és elemzése. tömeg. Tömeg-energia egyenértékűség – Planck-állandó, A kvantumfizika keletkezése kilépési munka hőmérsékleti sugárzás problémája. Planck meghatározása hipotézise. Energia kvantum zárófeszültség-frekvencia Fényelektromos jelenség és gyakorlati grafikonból. alkalmazásai – Max Planck és A fényelektromos jelenség és problémája. Albert Einstein Einstein foton-hipotézise. Kilépési munka. hipotézisének fizikatörtéFoto-effektus egyenlete. A fotocella, neti jelentősége. fényelem gyakorlati alkalmazásai – A speciális relativitás-elmélet filozófiai és kultúrtörténeti jelentősége. 26. A mikrorészek hullám és részecske természete-2 óra A fény részecskemodellje. Compton-szórás kísérleti A mikrofizikai törvények A fotonelmélet további bizonyítékai: összeállításának elemzése, valószínűségi jellegének fénynyomás. Compton effektus. A foton mint mérési eredmény bemutatása. A tömeggel és lendülettel rendelkező értelmezése. valószínűségi jelleg nem részecske. A fény kettős természete. jelent indeterminizmust.

68



Tartalom


De Broglie anyaghullám hipotézise. A fény kettős természetének általánosítása. De Broglie hullámhossz.

A részecskék duális természete a mikrovilág általános sajátossága. Modell - valóság Elektrondiffrakció bemuta- kapcsolatának helyes tása katódsugárcsővel. értelmezése. De Broglie összefüggés kí- Az elmélet – gyakorlat sérleti igazolása a viszony kiemelése: az diffrakciós készülékkel. elektron hullámLouis de Broglie hipotézitulajdonságának gyakorlati sének fizikatörténeti jelen- alkalmazása tősége. (elektronmikroszkóp). Heisenberg munkássága.

Az elektron hullámtermészetének kísérleti igazolása. Davisson-Germer, G. P. Thomson kísérlete. A protonok és neutronok hullámsajátosságai. Heisenberg határozatlansági relációja.

27. Atomhipotézis. Klasszikus atommodellek-4 óra Az atomhipotézis keletkezése és fejlődése. Az atomok létezését bizonyító jelenségek, törvények. Avogadro hipotézise. Relatív atomtömeg, atomi tömegegység. Atomok mérete, abszolút tömege. Az elektron felfedezése és megismerése. Elemi töltésegység, elektron felfedezése, töltése, tömege. Az elektron fajlagos töltés meghatározása a Thomson-kísérlettel. Elektron töltésének meghatározása a Millikan-kísérlettel Klasszikus atommodellek keletkezése és fejlődése. Thomson-féle modell. Rutherford atommodellje és hiányosságai. 28. A kvantumfizika atommodelljei-4 óra Az atomok vonalas színképe. Vonalas színképek kísérleti előállítása és vizsgálata. A hidrogénatom vonalas színképe. Emissziós és abszorpciós színkép előállítása. Bohr-féle atommodell. Bohr-posztulátumok. Atomi energiaszintek. Alap és gerjesztett állapotok, ionizációs energia. Franck-Hertz kísérlet, mint a Bohr-elmélet további bizonyítéka. További atomi kvantumszámok. Fő-, mellék-, mágneses- és spinkvantumszám) A kvantumszámok fizikai jelentésének értelmezése. Atomi kvantumállapot fogalma. Pauli-féle kizárási elv.

Atomi részecskék méretének becslése vékony olajréteg segítségével. Elemi töltésadag meghatározása az elektrolízis törvényeiből. Elektron töltésének mérése Millikan kísérlettel. Fajlagos töltés mérése katódsugarak mágneses és elektromos mezőben történő eltérítésével. Az atommodellek fizikatörténeti jelentősége, Thomson és Rutherford munkássága. A hidrogénatom spektrumvonalainak kísérleti előállításának és a vonalak szerkezetének tanulmányozása. A nátrium emissziós és abszorpciós D-vonalának előállítása. A látható spektrumvonalak hullámhosszának meghatározása a hidrogénatom energiaszintjeiből. Franck-Hertz kísérlet összeállításának és a mérés áramerősség- feszültség görbéjének tanulmányozása.

69


Az atomhipotézisnek mint munkahipotézisnek a bemutatása. Az elektron mint elemi részecske tárgyalása (meg nem változtatható fizikai jellemzőkkel rendelkező objektum). Az atommodellek fejlődése a valóság egyre pontosabb leírását szolgálják. Közvetett mérési módszerek jelentősége az atomfizikában. Spektroszkópia mint kísérlet az új modell előzménye és döntő bizonyítéka. Bohr-modell valóságtartalmának és képi szemléletességének összevetése. Elméleti alapfeltevések (posztulátumok) jellege és szerepe az elmélet kifejtésében. Geometriai és mechanikai analógiák említése. A további kísérletek a modell hiányosságaira mutatnak rá. A modellt kiegészítik, illetve egy új


Tartalom Elektronhéj fogalma. A periódusos rendszer felépülésének magyarázata, Bohr-elmélet hiányosságai. Kvantummechanikai atommodell. Az atomba zárt hullámszerű elektron lehetséges állóhullám állapotai. Kvantumszámok szemléletes jelentése.

29. Az atommag felfedezése és kísérleti vizsgálata-2 óra A Rutherford-féle szórási kísérlet eredményei. Az atommagok tömege, mérete, sűrűsége és elektromos töltése. Az atommagok belső felépítése: A neutron felfedezése. Nukleonok legfontosabb jellemzői (tömeg, töltés). A tömegszám és rendszám értelmezése. Izotópok. Az izotópok laboratóriumi és gyakorlati szétválasztása. Tömegspektrográfok. Termofúziós szétválasztás. 30. A Nukleáris kölcsönhatás és jellemzői. Az atommagok energiája- 4 óra – A magon belüli kölcsönhatások és jellemzőik Nagy hatótávolságú taszító elektromos kölcsönhatás. Rövid hatósugarú erős nukleáris kölcsönhatás. – Az atommagok tömeghiánya és kötési energiája – A tömegdefektus fogalma, nagyságrendje keletkezésének oka. Kötési energia fogalma, nagyságrendje. A tömegdefektus és kötési energia kiszámítása. Fajlagos kötési energia kiszámítása és ábrázolása. Az atommag cseppmodellje



Fejlesztési feladatok modell felállítását idézhetik elő.

A periódusos rendszer felépülésének tanulmányozása. Niels Bohr, W. Heisenberg munkássága. A kvantummechanika tudomány- és kultúrtörténeti jelentősége.

A szórási kísérlet összeállításának és számítógépes szimulációjának tanulmányozása. Tömegspektrográf működésének és a termodiffúziós izotópszétválasztásnak elvének elemzése ábrákkal. A neutron felfedezésének jelentősége Chadwick munkássága.

– Becslések a magenergiák nagyságrendjére – Fajlagos kötési energia – tömegszám grafikon vizsgálata

Az atomi elektron helyének valószínűségi leírása (a determinisztikus pontszerű elektron leírással szemben) az absztrakciós készség további fejlesztését követeli meg. A kvantumelmélet interdiszciplináris szerepének bemutatása (kémiai, biológiai, anyagszerkezeti vonatkozásokkal).

Magfizikai kísérletek absztrakt, közvetett jellegének hangsúlyozása. A szórási kísérletek jelentősége az atommag megismerésében. Kísérlet – elmélet kapcsolata: új felfedezés új elméletet szül (neutron felfedezése). Izotópok gyakorlati jelentősége.

Megmutatni, hogy az atommag belső struktúrájának megismerésével az anyagi világ szerveződésének egy mélyebb színteréhez jutunk el. A nukleáris kölcsönhatás – A tömeg – energia összevetése más, alapvető egyenértékűség kísérleti kölcsönhatásokkal. ellenőrzésének Hasonlóság és azonosság fizikatörténeti jelentősége. megállapítása. Annak tudatosítása, hogy az atommagon belüli milliószoros energiasűrűségből ered a

70


Tartalom




nukleáris energiafelhasználás előnye és veszélye. Annak tudatosítása, hogy a minőségileg és mennyiségileg is új energiaforrás megváltozott emberi viszonyulást követel: magasabb szintű tudást és globális felelősségtudatot. Folyadékcsepp – atommag analógia. 31. Természetes és mesterséges rádióRadioaktív sugárzások A fizikai felfedezések aktivitás- 4 óra felfedezésének történeti véletlenszerű és A természetes radioaktív sugárzás háttere. törvényszerű jellegének felfedezése és vizsgálata. Becquerel, a Cuire-házaspár bemutatása. A sugárzás felfedezése. Alfa-, béta-, gamma- munkássága. A radioaktív sugárzások sugárzás. A sugárzások áthatoló- és ionizáló megértése lehet az alapja képessége. Sugárzások keletkezésének Mérések Geiger-Müller a sugárzásokkal szembeni értelmezése az atommagok bomlásával. számlálóval. objektív emberi Az atommagok bomlási törvénye. viszonyulásnak. (Attól Aktivitás. Felezési idő. Bomlási törvény. Sugárzások áthatoló-képes- félünk, amit nem Bomlási sorok. ségének vizsgálata ismerünk.) Mesterséges radioaktivitás felfedezése és G–M-csővel. Az atommagok bomlásának gyakorlati alkalmazásai. valószínűségi jellegének Magreakciók. Mesterséges rádióaktivitás Radioaktív bomlások párhuzamba állítása a létrehozása. Radioaktív izotópok számítógépes szimulációja. mindennapos események gyógyászati, ipari és tudományos véletlenszerűségével. alkalmazása. Részecskegyorsító berendezések és sugárzásmérő műszerek. Hevesy György A nukleáris technika G–M-cső felépítése, működése. Ciklotron munkássága. mindennapos működési elve. Gyakorlati alkalmazások. használatának elfogadása, A Geiger-Müller pozitív értékelése számlálócső és a ciklotron működési elve. A sugárzásmérő műszerek kezelése, mérési eredmények helyes kiértékelése. 32. A magenergia felszabadítása és haszA természetben előforduló nosítása- 4 óra Szimulációs kísérlet az nukleáris energiafelszabaMagenergia felszabadulása a természetben. atomreaktorok dulás univerzális jellegének A Nap fúziós energiatermelése. A Föld működésére. bemutatása kőzeteinek radioaktivitása. Csillagok fúziós A mesterséges nukleáris energiatermelése. Földi természetes Csillagok energiaenergiafelszabadítás magas ősreaktor. termelésének megismerése technikai szintet igényel. Mesterséges magenergia felszabadítások. mint tudomány- és Tudomány – felelősség Maghasadás felfedezése. Szabályozatlan és kultúrtörténeti mérföldkő. kapcsolat elemzése. Érvek,

71


Tartalom szabályozott hasadási láncreakciók. Atombombák és atomreaktorok. Szabályozatlan és szabályozott magfúzió előállítása. Hidrogénbomba. Fúziós reaktorok. Hasadásos és fúziós magreakciók egyenleteinek értelmezése. Az atomerőművek nukleáris energiatermelése. A hasadásos atomerőművek felépítése, energiatermelése. Az atomerőművek biztonsága, környezeti hatásaik. Az erőművek előnyei hátrányai. A sugárzások élettani hatása. Sugárvédelem. A sugárzások élettani hatásának fizikai alapjai. Háttérsugárzás fogalma és összetétele. Sugárterhelés fogalma. Elnyelt sugárdózis fogalma és mértékegysége. Dózisegyenérték fogalma és mértékegysége. Küszöbdózis, dóziskorlát fogalma, értéke.

33. Csillagászat. A kozmikus fizika és részecskefizika elemei-4 óra – Helyünk a Naprendszerben. Kezdeti elképzelések, a heliocentrikus világkép kialakulása. A Naprendszer szerkezete, keletkezésének elmélete. Bolygók jellemzői, mozgásuk. A Nap összetétele és legfontosabb adatai. Nap- és holdfogyatkozás. – Helyünk a Tejútrendszerben Távolságok nagyságrendje. Fényév. A Tejútrendszer szerkezete, mozgása. Naprendszer helye a galaktikánkban. – Helyünk a Világegyetemben Az Univerzum szerkezete. Kozmikus méretek. Galaxisok, csillagok, becsült száma. A Világegyetem mérete és tömege. – Világegyetem modellje Táguló Univerzum. Ősrobbanás-elmélet. Galaxisok, csillagok keletkezése és fejlődése Vöröseltolódás. Háttérsugárzás. – A Világegyetem-kutatás eszközei, módszerei. Az űrkutatás múltja, jelene és jövője – Elemi részek áttekintése


Kísérletek, fizikatörténeti vonatkozások Magenergia felszabadításának történelmi körülményei. Wigner, Teller, Szilárd munkássága. Atomerőművek elvi felépítésének, műszaki paramétereinek, éves radioaktív kibocsátási adatainak elemzése. A lakosság átlagos éves sugárterhelése, megoszlásának elemzése, értékelése. Dózisteljesítmény mérése hordozható sugárzásmérővel.

– A Naprendszer adatainak tanulmányozása, összefüggések elemzése – A Kopernikuszi fordulat kultúrtörténeti jelentősége. Kopernikusz és Kepler munkássága – A Nap sugárzási teljesítményének mérése(Internetes útmutatással)

– Wilson-Penzias felfedezése(kozmikus maradéksugárzás) – A XX. századi világűr kutatás fontosabb eseményei, dátumai

72

Fejlesztési feladatok ellenérvek egybevetése. A nukleáris energiafelhasználás további társadalmi vonatkozásai (politikai célok, energiatermelési stratégiák stb). – Az energiatermelési alternatívákkal szembeni objektív, mérlegelő álláspont kialakítása. Érvek ellenérvek összevetése, objektív állásfoglalásra való képesség fejlesztése. A sugárzások determinisztikus és véletlenszerű biológiai hatásainak összevetése más egészségkárosító hatásokkal. A megengedhető kockázat ésszerű vállalása a mindennapos emberi tevékenység kockázatainak tükrében.

Az anyagelvűség alapján álló világnézet formálása, a világ anyagi egységének bemutatása az elemi részektől a galaxisokig. Az anyagszerveződés hierarchiájának megismertetése. Részecskefizika és a kozmikus fizika kapcsolatának bemutatása. A fizika fejlődésének jövője. Annak tudatosítása, hogy a fizika mint természettudomány soha nem tekinthető lezártnak és véglegesnek. Az anyag megismerése kimeríthetetlen.


Tartalom




Leptonok, mezonok, barionok. Párkeltés, pármegsemmisülés. Kvarkok.

Követelmények Modern fizika Az érettségi vizsgára készülők • ismerjék a speciális relativitáselmélet alapfeltevését és annak következményeit: az állandó fénysebességet mint határsebességet, a tömegnövekedés jelenségét; • tudják megfogalmazni a tömeg–energia egyenértékűséget; • ismerjék az éterproblémát, az egyidejűség, az idődilatáció, hosszúságkontrakció fogalmát; • ismerjék a hőmérsékleti sugárzás problémáját és Planck kvantumhipotézisét; • ismerjék a fényelektromos jelenséget és annak problémáját mint a fotonhipotézis kísérleti előzményét; • tudják megfogalmazni Einstein fotonhipotézisét, és értelmezni a fotoeffektus egyenletét; • ismerjék a fotocella működését és gyakorlati alkalmazásait; • tudják meghatározni a kilépési munkát és a Planck-állandót fotocellával történő méréssel; • ismerjék a fény kettős természetének mibenlétét, a foton modellezésének problémáját; • ismerjék a fotont mint tömeggel és impulzussal rendelkező anyagi részecskét; • ismerjék a foton létezésének további bizonyítékait, tudják a foton tömegét és impulzusát kiszámítani; • tudják megfogalmazni de Broglie anyaghullám hipotézisét; • ismerjék az elektron hullámtermészetét igazoló kísérleteket; • tudják kiszámítani az elektron de Broglie-hullámhosszát a gyorsító feszültségből; • lássák, hogy az elektron helyének és impulzusának bizonytalansága hullámtermészetéből ered; • tudják, hogy minden mikrorészecske rendelkezik hullámtulajdonsággal. Atomfizika Az érettségi vizsgára készülők • ismerjék az atomhipotézis legfontosabb kísérleti indítékait, az atomok létezésének közvetett bizonyítékait; • ismerjék a legfontosabb fogalmakat: atom, molekula, ion, elem vegyület; • ismerjék a relatív atomtömeg, Avogadro-szám, atomi tömegegység fogalmát; • tudjanak ezekkel egyszerű számításokat végezni; • tudják értelmezni az elektromosság atomos szerkezetét az elektrolízis törvényei alapján; • tudják értelmezni az elektron töltésére, tömegére vonatkozó kísérletek alapelvét; • ismerjék az elektronra vonatkozó Millikan-kísérletet és Thomson katódsugaras mérését; • ismerjék az első atommodellek lényegét, azok hiányosságait; • ismerjék a Rutherford szórási kísérletét és eredményét; • tudják megfogalmazni a Rutherford-féle atommodell lényegét, hiányosságait; • tudjanak következtetni az atom és az atommag térfogati és sűrűségi arányaira; • ismerjék az atomok vonalas színképét és annak kísérleti előállítását; • ismerjék a Bohr-posztulátumokat és azok következményeit; • tudják értelmezni a vonalas színkép keletkezését a Bohr-modell alapján; • tudják kiszámítani a hidrogénatom színképvonalainak hullámhosszát az energiaszintjeiből; • tudják értelmezni a Franck-Hertz kísérletet mint az atomi energiaszintek bizonyítékát; • ismerjék a további kvantumszámokat mint az elektron kvantált atomi állapotát meghatározó mennyiségeket; • ismerjék a négy kvantumszám szemléletes jelentését a Bohr- és a hullám-modell alapján;

73


• •


tudják megfogalmazni a Bohr-modell hiányosságait és a hullámmodell lényegét; lássák a kvantummechanikai atommodell előnyeit, tudjanak annak messze mutató teljesítőképességéről.

Magfizika Az érettségi vizsgára készülők • ismerjék az atommag legfontosabb tulajdonságait, jellemző paramétereit; • ismerjék az atommag belső szerkezetét és a magstruktúrát meghatározó alapvető kölcsönhatásokat; • tudják felsorolni az erős kölcsönhatás jellemzőit, ismerjék a magon belüli energiaviszonyokat és nagyságrendeket; • tudják, hogy a mag sűrűsége állandó, ami a cseppmodell alapjául szolgál; • ismerjék a tömeghiány és a kötési energia fogalmát és összefüggésüket; • tudjanak tömeghiányból kötési energiát és fajlagos kötési energiát számítani; • tudjanak következtetni a fajlagos energia görbéből az atomenergia felszabadulásának módjára; • kvalitatív módon tudják értelmezni a görbe menetét a cseppmodell segítségével; • ismerjék a radioaktív sugárzás felfedezését, fajtáit és legfontosabb tulajdonságait; • tudják értelmezni a sugárzások keletkezését a magok radioaktív bomlásával; • ismerjék az aktivitás, felezési idő fogalmát, a radioaktív bomlás törvényszerűségét; • tudjanak egyszerű számításokat végezni a bomlási törvény alapján; • ismerjék a magreakció és a mesterséges radioaktivitás jelenségét; • tudják felírni a magreakciók, radioaktív bomlások reakció-egyenleteit; • ismerjék a radioaktív izotópok legfontosabb gyakorlati alkalmazásait; • ismerjék a radioaktív sugárzások élettani hatását; • ismerjék az elnyelt dózis, dózisegyenérték fogalmát, egységét; • tudjanak a radioaktív háttérsugárzásról, annak eredetéről, összetételéről; • ismerjék a sugárterhelés fogalmát és háttérsugárzásból eredő mértékét; • ismerjék az atomenergia természetes felszabadulásának módjait és helyeit; • ismerjék a Nap és a csillagok energiatermelésének folyamatát; • tudjanak a maghasadásos láncreakció felfedezéséről és kísérleti megvalósításának módjairól és körülményeiről; • ismerjék az atomreaktor és az atombomba működési elvét; • tudják, miként szabadul fel magenergia az atomerőművekben; • ismerjék az atomerőmű veszélyforrásait, biztonsági intézkedéseit, környezeti hatását; • tudják összehasonlítani a nukleáris energiatermelést más energiatermelő alternatívákkal; • lássák és tudják objektív módon megítélni az atomerőművek előnyeit és hátrányait; • ismerjék a hazai nukleáris energiatermelés legfontosabb paramétereit; • ismerjék a fúziós energia mesterséges felszabadításának módját és szabályozásának nehézségeit, a jövő fúziós erőműveinek előnyeit. Csillagászat Az érettségi vizsgára készülők • ismerjék Földünk helyét a kozmikus világban; • ismerjék a világegyetem felépítését, törvényszerűségeit, keletkezését, fejlődését; • ismerjék az űrkutatás eddigi eredményeit és azok hasznát; • tudjanak a kutatás főbb irányairól, várható eredményekről.

74



Kimeneti követelmények a 12. tanév végén A jelöltek: • tudjanak a témák megadott címe alapján vázlatot készíteni, és ismerjék fel azt, hogy milyen részletek, milyen mélységű feldolgozásban tartoznak a témához. Legyenek képesek vázlatot készíteni a fizikai ismereteik bármilyen rendszerű előre fel nem dolgozott csoportosítása alapján is; • vegyék észre a kapcsolatot az egyes témákhoz tartozó kísérletek, azok elemzésének eredményei és a téma lényege között, ezt felhasználva építsék fel gondolati rendszerüket. Tudjanak ugyanilyen kapcsolatot teremteni a közösen fel nem dolgozott témákhoz tartozó kísérletek és a téma egésze között; • emlékezzenek az egyes témákhoz tartozó jelenségek, fogalmak, mennyiségek, törvények, alkalmazások, gyakorlati kapcsolatok lényegére, tudják azokat felhasználni gondolkodásukban, valamint gondolataik kifejtése és az ezekkel kapcsolatos feleletválasztós, illetve nyíltvégű kérdésekre adott válaszaik közben; • ne feledkezzenek meg arról, hogy a fizika fejlődése kölcsönhatásban volt és van a társadalom, a gazdaság fejlődésével, ezért tartsák fontosnak a fizikatörténeti vonatkozásokat összekapcsolni az emberiség és hazánk történelmével; • legyen jártasságuk a számítással járó hagyományos – az alapóraszámok keretei között kidolgozott – feladatok megoldásában és az összetettebb kapcsolatok felismerését igénylő feladatoknál is; • tudják elvégezni a fizikaórákon megismert (elvégzett, látott vagy leírás alapján megismert) kísérleteket elemezni, következtetéseket levonni belőlük.

75


Négy évfolyamos képzés

Négy évfolyamos képzés 9.évfolyam Az éves órakeret felosztása:

Témakörök

Óraszámok

1. Kinematika

18 óra

2. A Newtoni mechanika elemei

24 óra


8 óra

4. Energia, munka, teljesítmény, hatásfok

10 óra


12

Összesen

72 óra

1. Kinematika (18 óra) Tananyag

Követelmények, tevékenységek

Mozgások csoportosítása, kinematikai alapfogalmak

A tanuló legyen képes a mozgásokról tanultak és a köznapi jelenségek összekapcsolására, a fizikai fogalmak helyes használatára, egyszerű számítások elvégzésére

Mérés. Kinematikai mennyiségek meghatározása

Ismerje a mérés lényegi jellemzőit, a szabványos és a gyakorlati mértékegységeket. Legyen képes gyakorlatban alkalmazni a megismert mérési módszereket. Hosszúság, terület, térfogat, tömeg, Hely, hosszúság sűrűség, idő, erő mérése. és idő mérése Hétköznapi helymeghatározás, úthálózat km-számítása. GPSrendszer létezése és alkalmazása A mozgás Tudatosítsa a viszonyítási rendszer viszonylagossága, alapvető szerepét, megválasztásának a vonatkoztatási szabadságát. rendszer. Mindennapi tapasztalatok Galilei relativitási egyenletesen mozgó vonatkoztatási 76

Kapcsolódási pontok, megjegyzések Matematika: függvény fogalma, grafikus ábrázolás, egyenletrendezés. Informatika: függvényábrázolás (táblázatkezelő használata). Testnevelés és sport: érdekes sebességadatok, érdekes sebességek, pályák technikai környezete. Biológia-egészségtan: élőlények mozgása, sebességei, reakcióid

Technika, életvitel és gyakorlat: járművek sebessége és fékútja, követési távolság, közlekedésbiztonsági eszközök, technikai eszközök



elve.

rendszerekben (autó, vonat). Alkalmazások: földrajzi koordináták; GPS; helymeghatározás, távolságmérés radarral.

(autók, motorok), GPS, rakéták, műholdak alkalmazása, az űrhajózás célja. Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: Galilei munkássága.

Egyenes vonalú egyenletes mozgás kísérleti vizsgálata és mennyiségi jellemzői. Grafikus leírás. Sebesség, átlagsebesség. Sebességrekordok a sportban, sebességek az élővilágban.

Értelmezze az egyenes vonalú egyenletes mozgást és jellemző mennyiségeit.

Mikola Sándor (Mikola-cső) Matematika: függvény fogalma, grafikus ábrázolás. Informatika: függvényábrázolás (táblázatkezelő használata).

Egyenes vonalú egyenletes mozgással kapcsolatos számítások. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata és mennyiségi jellemzői. A szabadesés vizsgálata. A nehézségi gyorsulás meghatározása.

Összetett mozgások. A mozgások függetlenségének elve Vízszintes hajítás

Grafikon készítése kísérlet alapján, grafikon elemzése, értelmezése.

Tudjon egyszerű feladatokat megoldani.

Ismerje a változó mozgás általános fogalmát, értelmezze az átlag- és pillanatnyi sebességet. Ismerje a gyorsulás fogalmát, vektorjellegét. Tudja ábrázolni az s-t, v-t, a-t grafikonokat. Ismerje Galilei modern tudományteremtő, történelmi módszerének lényegét: − a jelenség megfigyelése, − értelmező hipotézis felállítása, − számítások elvégzése, az eredmény ellenőrzése célzott kísérletekkel. Ismerje a mozgások függetlenségének Matematika: vektorok elvét és legyen képes azt egyszerű esetekre (folyón átkelő csónak, eldobott labda pályája, a locsolócsőből kilépő vízsugár pályája) alkalmazni. Egymásra merőleges egyenletes Informatika: grafikonkészítés 77


Egyenletes körmozgás Egyenletes körmozgás szögjellemzői, centripetális gyorsulás

Bolygómozgás


mozgások összege. Vízszintes hajítás vizsgálata, értelmezése összetett mozgásként. A körmozgás mint periodikus mozgás. A mozgás jellemzői (kerületi jellemzők. Ismerje a körmozgást leíró kerületi jellemzőket, illetve tudja alkalmazni azokat. Mutasson be egyszerű kísérleteket, méréseket. A tanuló ismerje Kepler törvényeit, tudja azokat alkalmazni a Naprendszer bolygóira és a mesterséges holdakra. Ismerje a geocentrikus és a heliocentrikus világkép kultúrtörténeti dilemmáját és konfliktusát.

2. A newtoni mechanika elemei (dinamika) (24 óra) Tananyag Követelmények, tevékenységek Kapcsolódási pontok, megjegyzések Mozgásállapot és Legyen képes az arisztotelészi Matematika: a függvény megváltozása mozgásértelmezés elvetésére. fogalma, grafikus ábrázolás, A tehetetlenség Ismerje a tehetetlenség fogalmát és egyenletrendezés. törvénye legyen képes az ezzel kapcsolatos Technika, életvitel és A tehetetlenség, az hétköznapi jelenségek gyakorlat: Takarékosság; azt jellemző tömeg értelmezésére. légszennyezés, fogalma és Mindennapos közlekedési tapaszta- zajszennyezés; mértékegysége. latok hirtelen fékezésnél, a közlekedésbiztonsági biztonsági öv szerepe. Ismerje az eszközök, közlekedési inercia- (tehetetlenségi) rendszer szabályok, GPS, rakéták, fogalmát. műholdak alkalmazása, az űrhajózás célja. Ismerje a tehetetlen tömeg Biztonsági öv, ütközéses fogalmát. Értse a tömegközéppont balesetek, a gépkocsi szerepét a valóságos testek biztonsági felszerelése, mozgásának értelmezése során. a biztonságos fékezés. Nagy Az űrben, űrhajóban szabadon sebességű utazás mozgó testek. egészségügyi hatásai.

Az anyag sűrűségének fogalma és mennyiségi jellemzője.

Tudja, hogy a sűrűség az anyag jellemzője, és hogyan lehet azt mennyiséggel jellemezni. Tudjon sűrűséget számolással és 78


A mozgásállapot fogalma és jellemző mennyisége a lendület. Zárt rendszer. Lendületmegmaradás párkölcsönhatás (zárt rendszer) esetén. Az erő fogalma. A lendületváltozás és az erőhatás kapcsolata. Lendülettétel.

Newton II. axiómája.

Kényszererők. Feladatok

A rugó erőtörvénye


méréssel is meghatározni, illetve táblázatból kikeresni. Ismerje a lendület fogalmát, vektor-jellegét, a lendületváltozás és az erőhatás kapcsolatát. Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: golyók, korongok ütközése. A tanuló ismerje az erőhatás és az erő fogalmát, kapcsolatukat és a köztük levő különbséget, az erő mérését, mértékegységét, vektorjellegét. Legyen képes erőt mérni rugós erőmérővel. Értse az erőt mint a lendületváltozás sebességét.

Ütközéses balesetek a közlekedésben. Miért veszélyes a koccanás? Az utas biztonságát védő technikai megoldások (biztonsági öv, légzsák, a gyűrődő karosszéria)

Az erőhatás mozgásállapotváltoztató (gyorsító) hatása. Az erő a mozgásállapot-változtató hatás mennyiségi jellemzője. Erőmérés rugós erőmérővel. Tudja Newton II. törvényét, lássa kapcsolatát az erő szabványos mértékegységével Legyen képes egyszerű feladatok megoldására, néhány egyszerű esetben: − állandó erővel húzott test, − mozgás lejtőn Legyen képes egyszerű feladatok megoldására, kísérlet alapján grafikus ábrázolásra

79

Matematika: lineáris függvény



A gravitációs erőtörvény. A nehézségi erőhatás fogalma és hatása. A nehézségi és gravitációs erőtörvénnyel kapcsolatos jelenségek, gyakorlati alkalmazások:

Ismerje Newton gravitációs törvényét. Tudja, hogy a gravitációs kölcsönhatás a négy alapvető fizikai kölcsönhatás egyike, meghatározó jelentőségű az égi mechanikában. Legyen képes a gravitációs erőtörvényt alkalmazni egyszerű esetekre. Értse a gravitáció szerepét az űrkutatással, űrhajózással kapcsolatban. A nehézségi gyorsulás változása a Földön. Az árapályjelenség kvalitatív magyarázata. A mesterséges holdak mozgása és a szabadesés. A súlytalanság értelmezése az űrállomáson. Geostacionárius műholdak, hírközlési műholdak.

Földrajz: a Naprendszer szerkezete, az égitestek mozgása, csillagképek, távcsövek. Eötvös Loránd Szabadon eső testek súlytalansága.

Tapadási és csúszási súrlódás.

Legyen képes egyszerű feladatok megoldására, a súrlódás szerepe egyszerű mozgások esetén.

Alkalmazások: A súrlódás szerepe az autó gyorsításában, fékezésében. A kerék feltalálásának jelentősége

Az egyenletes körmozgás és más mozgások dinamikai feltétele.

Értse, hogy az egyenletes körmozgás végző test mozgása gyorsuló mozgás. Gyorsulását (a centripetális gyorsulást) a testet érő erőhatások eredője hozza létre, ami állandó nagyságú, változó irányú, mert mindig a kör középpontja felé mutat.

Pontrendszerek dinamikája: (Newton III. axiómája)

Tudja, hogy az egymással kölcsönhatásban lévő testek mozgását az egyes testekre ható külső erők és a testek közötti kényszerkapcsolatok figyelembevételével lehetséges értelmezni. jelenségekben. Ismerje Newton III. axiómáját, és egyszerű példákkal tudja azt illusztrálni. Értse, hogy az erőhatás mindig párosával lép fel. Legyen képes az erő és ellenerő világos megkülönböztetésére. Értse a rakétameghajtás lényegét . A tanuló ismerje, és egyszerű

Pontszerű test

80

Mérnöki fizika,


egyensúlya. A kiterjedt test egyensúlya.

Forgatónyomaték.

Deformálható testek egyensúlyi állapota. Pontrendszerek mozgásának vizsgálata, dinamikai értelmezése.


esetekre tudja alkalmazni a pontszerű test egyensúlyi feltételét. Legyen képes erővektorok összegzésére. Ismerje a kiterjedt test és a tömegközéppont fogalmát, tudja a kiterjedt test egyensúlyának kettős feltételét. Ismerje az erőhatás forgómozgást megváltoztató képességét, a létrejöttének feltételeit és annak mennyiségi jellemzőjét, a forgatónyomatékot. Legyen képes a forgatónyomatékkal kapcsolatos jelenségek felismerésére, egyszerű számítások, mérések, szerkesztések elvégzésére. Ismerje Hooke törvényét, értse a rugalmas alakváltozás és a belső erők kapcsolatát. Tudja, hogy az egymással kölcsönhatásban lévő testek mozgását az egyes testekre ható külső erők és a testek közötti kényszerkapcsolatok figyelembevételével lehetséges értelmezni.

művészettörténet: emelők, tartószerkezetek, építészeti érdekességek (pl. gótikus támpillérek, boltívek).

3. Folyadékok és gázok mechanikája (8 óra) Tananyag Légnyomás kimutatása és mérése.

Pascal törvénye, hidrosztatikai nyomás. Hidraulikus gépek


Kapcsolódási pontok, megjegyzések Ismerje a légnyomás fogalmát, Jelenségek, gyakorlati mértékegységeit. alkalmazások: „Horror Ismerjen a levegő nyomásával vacui” – mint egykori kapcsolatos, gyakorlati szempontból tudományos hipotézis. is fontos jelenségeket. (Torricelli kísérlete vízzel, Guericke vákuum-kísérletei). A légnyomás változásai. A légnyomás szerepe az időjárási jelenségekben, a barométerek működése. Tudja alkalmazni hidrosztatikai Biológia-egészségtan: A ismereteit köznapi jelenségek nyomás és változásának értelmezésére. A tanult ismeretek hatása az emberi szervezetre alapján legyen képes (pl. (pl. súlyfürdő, hidraulikus gépek alkalmazásainak keszonbetegség, hegyi bemutatása). betegség). 81



Felhajtóerő nyugvó folyadékokban és gázokban

Legyen képes alkalmazni hidrosztatikai és aerosztatikai ismereteit köznapi jelenségek értelmezésére.

Molekuláris erők folyadékokban (kohézió és adhézió). Felületi feszültség.

Ismerje a felületi feszültség fogalmát. Ismerje a határfelületeknek azt a tulajdonságát, hogy minimumra törekszenek. Legyen tisztában a felületi jelenségek fontos szerepével az élő és élettelen természetben Tudja, hogy az áramlások oka a nyomáskülönbség. Legyen képes köznapi áramlási jelenségek kvalitatív fizikai értelmezésére. Tudja értelmezni az áramlási sebesség változását a keresztmetszettel az anyagmegmaradás (kontinuitási egyenlet) alapján.

Folyadékok és gázok áramlása

Közegellenállás Az áramló közegek energiája, a szél- és a vízi energia hasznosítása.

Búvárharang, tengeralattjáró, Léghajó, hőlégballon. Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: a hajózás szerepe, a légi közlekedés szerepe.

Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: habok különleges tulajdonságai, mosószerek hatásmechanizmusa. Kémia: folyadékok, felületi feszültség, kolloid rendszerek, Technika, életvitel és gyakorlat: vízi járművek legnagyobb sebességeinek korlátja, légnyomás, repülőgépek közlekedésbiztonsági eszközei, vízi és légi közlekedési szabályok. Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: légköri áramlások, a szél értelmezése a nyomásviszonyok alapján, nagy tengeráramlásokat meghatározó környezeti hatások. Ismerje a közegellenállás jelenségét, viszkozitás, alternatív tudja, hogy a közegellenállási erő energiaforrások. sebességfüggő. Legyen tisztában a vízi és szélenergia jelentőségével hasznosításának múltbeli és korszerű lehetőségeivel. A megújuló energiaforrások aktuális hazai hasznosítása.

4. Erőfeszítés és hasznosság. Energia – Munka – Teljesítmény – Hatásfok (10 óra) Tananyag


A munka és energia fogalma

A tanuló értse a fizikai munkavégzés és energia fogalmát, ismerje mértékegységeiket. Legyen képes egyszerű feladatok 82

Kapcsolódási pontok, megjegyzések Matematika: a függvény fogalma, grafikus ábrázolás, egyenletrendezés



megoldására. Mechanikai energiafajták (helyzeti energia, mozgási energia, rugalmas energi Az energiamegmaradás tétele.

Ismerje az alapvető mechanikai energiafajtákat, és tudja azokat a gyakorlatban értelmezni

Munkatétel.

Ismerje a munkatételt, és tudja azt egyszerű esetekre alkalmazni Tudja, hogy a mechanikai energiamegmaradás nem teljesül súrlódás, közegellenállás esetén, mert a rendszer mechanikailag nem zárt. Ilyenkor a mechanikai energiaveszteség a súrlódási erő munkájával egyenlő. Tudja a gyakorlatban használt egyszerű gépek működését értelmezni, ezzel kapcsolatban. feladatokat megoldani. - Ókori gépezetek, mai alkalmazások. Az egyszerű gépek elvének felismerése az élővilágban. Egyszerű gépek az emberi szervezetben. Alkalmazások, jelenségek: a fékút és a sebesség kapcsolata, a követési távolság meghatározása. Értse, hogy az egyszerű gépekkel munka nem takarítható meg.

Egyszerű gépek, hatásfok. Érdekességek, alkalmazások.

Energia és egyensúlyi állapot

Tudja egyszerű zárt rendszerek példáin keresztül értelmezni a mechanikai energiamegmaradás törvényét. Tudja, hogy a mechanikai energiamegmaradás nem teljesül súrlódás, közegellenállás esetén.

Testnevelés és sport: a sportolók teljesítménye, a sportoláshoz használt pályák energetikai viszonyai és a sporteszközök energetikája.

Technika, életvitel és gyakorlat: járművek fogyasztása, munkavégzése, közlekedésbiztonsági eszközök, technikai eszközök (autók, motorok). Biológia-egészségtan: élőlények mozgása, teljesítménye.

Ismerje a stabil, labilis és közömbös egyensúlyi állapot fogalmát, és tudja alkalmazni egyszerű esetekben.

A fejlesztés várt eredményei a 9 évfolyam végén:

• •

• •

A kísérletezési, mérési kompetencia, a megfigyelő, rendszerező készség fejlődése. A mozgástani alapfogalmak ismerete, grafikus feladatmegoldás. A newtoni mechanika szemléleti lényegének elsajátítása: az erő nem a mozgás fenntartásához, hanem a mozgásállapot megváltoztatásához szükséges. Egyszerű kinematikai és dinamikai feladatok megoldása. A kinematika és dinamika mindennapi alkalmazása. 83


•


Folyadékok és gázok sztatikájának és áramlásának alapjelenségei és ezek felismerése a gyakorlati életben.


Óraszámok

1. Közel és távolhatás – Elektromos töltés, elektromos mező

9 óra

2. A mozgó töltések elektromos tulajdonságú részecskék – egyenáram – vezetési típusok

20 óra

3. Hőhatások és állapotváltozások – hőtani alapjelenségek, gáztörvények Részecskék rendezett és rendezetlen mozgása – A molekuláris hőelmélet elemei

12 óra

4. Energia, hő és munka – a hőtan főtételei

10 óra

5. Hőfelvétel hőmérséklet-változás nélkül – halmazállapot-változások Mindennapok hőtana

9 óra

12


72 óra

Összesen

Közel- és távolhatás – Elektromos töltés és elektromos mező (9 óra) Tananyag Elektrosztatikai alapjelenségek

Coulomb törvénye.


Kapcsolódási pontok, megjegyzések A tanuló ismerje az elektrosztatikus Kémia: elektron, proton, alapjelenségeket, pozitív és negatív elektromos töltés, az atom elektromos tulajdonságú részecsfelépítése, elektrosztatikus kéket, ezek szerepét az elektromos kölcsönhatások, állapot létrejöttében, , az elektromos kristályrácsok szerkezete. megosztás jelenségét. Tudjon ezek Kötés, polaritás, molekulák alapján egyszerű kísérleteket, polaritása, fémes kötés, jelenségeket értelmezni. fémek elektromos vezetése A fénymásoló, lézernyomtató működése, Selényi Pál szerepe. Légköri elektromosság, a villám, védekezés a villámcsapás ellen. Technika, életvitel és gyakorlat: balesetvédelem, földelés. Ismerje a Coulomb-féle erőtörvényt, Matematika: egyenes és értse a töltés mennyiségi fogalmát fordított arányosság, 84



és a töltésmegmaradás törvényét. Az elektromos és gravitációs kölcsönhatás összehasonlítása. A töltés mint az elektromos állapot mennyiségi jellemzője és mértékegysége. A töltésmegmaradás törvénye. Az elektromos mező Ismerje a mező fogalmát, és mint a kölcsönhatás létezését fogadja el anyagi közvetítője. objektumként. Tudja, hogy a A szuperpozíció sztatikus elektromos mező forrása/i elve. az elektromos tulajdonságú részecskék. A homogén értse az erővonalak jelentését. elektromos mező. Ismerje a homogén elektromos Kieg.: Az elektromos mező fogalmát és jellemzését. fluxus. Az elektromos mező Ismerje az elektromos feszültség munkája homogén fogalmát. mezőben. Az elektro- Tudja, hogy a töltés mozgatása mos feszültség során végzett munka nem függ az fogalma. úttól, csak a kezdeti és végállapotok Kieg.: A potenciál, helyzetétől. ekvipotenciális Legyen képes homogén elektromos felületek térrel kapcsolatos elemi feladatok megoldására Töltés eloszlása Tudja, hogy a fémre felvitt töltések fémes vezetőn. a felületen helyezkednek el. Ismerje az elektromos csúcshatás jelenségét, a Faraday-kalitka és a villámhárító működését, valamint gyakorlati jelentőségét A kapacitás fogalma. Ismerje a kapacitás fogalmát, A síkkondenzátor a síkkondenzátor terét. kapacitása. Tudja értelmezni kondenzátorok Kondenzátorok soros és párhuzamos kapcsolását. kapcsolása. Egyszerű kísérletek alapján tudja A kondenzátor értelmezni, hogy a feltöltött energiája. kondenzátornak, azaz a kondenzátor Az elektromos mező elektromos terének energiája van. energiája

alapműveletek, egyenletrendezés, számok normálalakja, vektorok függvények

. Benjamin Franklin munkássága. Segner-kerék, Segner János András.

Az elektromos mező energiája. Kondenzátorok gyakorlati alkalmazásai (vaku, defibrillátor).

A mozgó töltések elektromos tulajdonságú részecskék – egyenáram – vezetési típusok (20 óra)

Tananyag


Az elektromos áram fogalma

A tanuló ismerje az elektromos áram fogalmát, az áramerősség mértékegységét, az áramerősség és 85

Kapcsolódási pontok, megjegyzések Kémia: elektromos áram, elektromos vezetés, rácstípusok tulajdonságai és



feszültség mérését. Tudja, hogy az egyenáramú áramforrások feszültségét, pólusainak polaritását nem elektromos jellegű belső folyamatok (gyakran töltésátrendeződéssel járó kémiai vagy más folyamatok) biztosítják A zárt áramkör. Ismerje az elektromos áramkör legfontosabb részeit, az áramkör ábrázolását kapcsolási rajzon. Volta és Ampère munkásságának jelentősége. Ohm törvénye, áram- Tudja Ohm törvényét. Legyen képes és feszültségmérés. egyszerű számításokat végezni Ohm törvénye alapján Fogyasztók (vezetékek) ellenállása. Fajlagos ellenállás

Ismerje az elektromos ellenállás mindhárom jelentését (test, annak egy tulajdonsága, és az azt jellemző mennyiség), fajlagos ellenállás fogalmát, mértékegységét és mérésének módját.

Az elektromos mező munkája az áramkörben. Az elektromos teljesítmény.

Tudja értelmezni az elektromos áram teljesítményét, munkáját. Legyen képes egyszerű számítások elvégzésére. Tudja értelmezni a fogyasztókon feltüntetett teljesítményadatokat Fogyasztók a háztartásban, fogyasztásmérés, az energiatakarékosság lehetőségei. Költségtakarékos világítás (hagyományos izzó, halogénlámpa, kompakt fénycső, LED-lámpa összehasonlítása)

Az elektromos áram hőhatása

Összetett hálózatok.

Ellenállások kapcsolása. Az eredő ellenállás fogalma, számítása. Tudja a hálózatok törvényeit alkalmazni ellenállás-kapcsolások eredőjének számítása során. 86

azok anyagszerkezeti magyarázata.

Galvánelemek működése, elektromotoros erő. Ionos vegyületek elektromos vezetése olvadékban és oldatban, elektrolízis Vas mágneses tulajdonsága. Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés, számok normálalakja, egyenes arány. Fémek elektromos vezetése. Jelenség: szupravezetés. Biológia- egészségtan: Az emberi test áramvezetése, áramütés hatása, hazugságvizsgáló, orvosi diagnosztika és terápiás kezelések

Az energiatakarékosság fontosságának bemutatása Technika, életvitel és gyakorlat: áram biológiai hatása, elektromos áram a háztartásban, biztosíték, fogyasztásmérők, balesetvédelem. Világítás fejlődése és korszerű világítási eszközök. Korszerű elektromos háztartási készülékek, energiatakarékosság. Környezetvédelem.



Ohm törvénye teljes áramkörre

Elektromotoros erő (üresjárási feszültség) kapocsfeszültség, a belső ellenállás fogalma. Ismerje a telepet jellemző elektromotoros erő (ürejárási feszültség) és a belső ellenállás fogalmát, Ohm törvényét teljes áramkörre

Az áram vegyi és biológiai hatása.

Tudja, hogy az elektrolitokban mozgó ionok jelentik az áramot. Ismerje az elektrolízis fogalmát, néhány gyakorlati alkalmazását. Értse, hogy az áram vegyi hatása és az élő szervezeteket gyógyító és károsító hatása között összefüggés van. Ismerje az alapvető elektromos érintésvédelmi szabályokat és azokat a gyakorlatban is tartsa be. Ismerje az elemek, akkumulátorok főbb jellemzőit és használatuk alapelveit. Permanens mágnesek kölcsönhatása, a mágnesek tere.

Mágneses mező (permanens mágnesek). Az egyenáram mágneses hatása.

Az elektromágnes és gyakorlati alkalmazásai Az elektromotor működése

Vezetők elektromos térben Lorentz-erő –

Egyenes vezetőben folyó egyenáram mágneses mezőjének vizsgálata. A mágneses mezőt jellemző indukcióvektor fogalma, mágneses indukcióvonalak, mágneses fluxus Tudja bemutatni az áram mágneses terét egyszerű kísérlettel. Ismerje a tér jellemzésére alkalmas mágneses indukcióvektor fogalmát. Legyen képes a mágneses és az elektromos mező jellemzőinek összehasonlítására, a hasonlóságok és különbségek bemutatására. A vasmag (ferromágneses közeg) szerepe a mágneses hatás szempontjából. Az áramjárta vezetőt érő erőhatás mágneses mezőben. elektromágneses daru, relé, hangszóró. Ismerje az egyenáramú motor működésének elvét Tudja értelmezni az áramra ható erőt mágneses térben Ismerje a Lorentz-erő fogalmát és 87


mágneses tér hatása mozgó szabad töltésekre.


tudja alkalmazni néhány jelenség értelmezésére (katódsugárcső, ciklotron, sarki fény).

Hőhatások és állapotváltozások – hőtani alapjelenségek, gáztörvények, Részecskék rendezett és rendezetlen mozgása – A molekuláris hőelmélet elemei (12 óra) Tananyag Követelmények, tevékenységek Kapcsolódási pontok, megjegyzések A hőmérséklet, Ismerje a tanuló a hőmérsékletméKémia: a gáz fogalma és az hőmérők, résre leginkább elterjedt Celsiusállapothatározók közötti hőmérsékleti skálák skálát, néhány gyakorlatban összefüggések: Avogadro használt hőmérő működési elvét. törvénye Legyen gyakorlata hőmérsékleti grafikonok olvasásában. Hőtágulás Ismerje a hőtágulás jelenségét Matematika: a függvény szilárd anyagok és folyadékok fogalma, grafikus ábrázolás, esetén. Tudja a hőtágulás egyenletrendezés, jelentőségét a köznapi életben, exponenciális függvény. ismerje a víz különleges hőtágulási Biológia–egészségtan: sajátosságát, és szerepét az Víziállatok élete télen élővilágban. a befagyott tavakban, folyókban. Gázok állapotjelzői, Ismerje a tanuló a gázok alapvető Testnevelés és sport: sport összefüggéseik állapotjelzőit, az állapotjelzők nagy magasságokban közötti páronként kimérhető (hegymászás, ejtőernyőzés), összefüggéseket. sportolás a mélyben Ismerje a Kelvin-féle hőmérsékleti (búvárkodás). skálát, és legyen képes a két alapvető hőmérsékleti skála közti Biológia–egészségtan: átszámításokra. Tudja értelmezni az keszonbetegség, hegyi abszolút nulla fok jelentését. Tudja, betegség, madarak repülése. hogy a gázok döntő többsége átlagos körülmények között (normál Földrajz: széltérképek, légnyomás, nem túl alacsony nyomástérképek, hőtérképek, hőmérséklet) az anyagi áramlások minőségüktől függetlenül hasonló fizikai sajátságokat mutat. Ismerje az ideális gáz fogalmát, és az ideális gázok állapotjelzői között felírható speciális összefüggéseket, az egyesített gáztörvényt, és tudjon ennek segítségével egyszerű feladatokat megoldani. Az ideális gáz Tudja a gázok állapotegyenletét állapotegyenlete mint az állapotjelzők közt fennálló általános összefüggést. Ismerje az izoterm, izochor és izobár állapotváltozások összefüggéseit mint az 88


Az ideális gáz kinetikus modellje. A gáz nyomásának és hőmérsékletének értelmezése. Az ekvipartíció tétele, a részecskék szabadsági fokának fogalma.


állapotegyenlet speciális eseteit. A tanuló ismerje a gázok univerzális Kémia: gázok tulajdonságai, tulajdonságait magyarázó ideális gáz. részecskemodellt. Értse a gáz nyomásának és hőmérsékletének a modellből kapott szemléletes magyarázatát. Ismerje az ekvipartíció-tételt, a gázrészecskék átlagos kinetikus energiája és a hőmérséklet közti kapcsolatot. Lássa, hogy a gázok melegítése során a gáz részecskéinek összenergiája nő, a melegítés lényege energiaátadás.

Gázok moláris és fajlagos hőkapacitása. 4. Energia, hő és munka – a hőtan főtételei (10 óra) Követelmények, tevékenységek Kapcsolódási pontok, megjegyzések Melegítés Tudja, hogy a melegítés lényege az (Az ősember tűzgyújtása, munkavégzéssel állapotváltozás ,energiaátadás, és járművek fékberendezésének hogy nincs „hőanyag”! túlmelegedése, a világűrből érkező testek: űrhajók, meteoritok „hullócsillagok” felmelegedése stb. A belső energia Tudja, hogy a belső energia Kémia: exoterm és endotem fogalmának melegítéssel és/vagy folyamatok, termokémia, kialakítása. munkavégzéssel változtatható meg. Hess- tétel, kötési energia, reakcióhő, égéshő, elektrolízis. A termodinamika I. Ismerje a termodinamika I. főtételét Gyors és lassú égés, főtétele. mint az energiamegmaradás tápanyag, energiatartalom általánosított megfogalmazását. (ATP), a kémiai reakciók Az I. főtétel alapján tudja iránya, megfordítható energetikai szempontból értelmezni folyamatok, kémiai a gázok korábban tanult speciális egyensúlyok, stacionárius állapotváltozásait. Kvalitatív példák állapot, élelmiszer-kémia. alapján fogadja el, hogy az I. főtétel általános természeti törvény, amely Technika, életvitel és fizikai, kémiai, biológiai, geológiai gyakorlat: Folyamatos folyamatokra egyaránt érvényes technológiai fejlesztések, Alkalmazások konkrét fizikai, innováció. kémiai, biológiai példákon. Egyszerű számítások. Hőerőgép Gázok körfolyamatainak elméleti Hőerőművek gazdaságos vizsgálata alapján értse meg működtetése és a hőerőgép, hűtőgép, hőszivattyú környezetvédelme. Tananyag

89


A természeti folyamatok iránya.

A termodinamika II. főtétele.


működésének alapelvét. Tudja, hogy a hőerőgépek hatásfoka lényegesen kisebb mint 100%. Tudja kvalitatív szinten alkalmazni a főtételt a gyakorlatban használt hőerőgépek, működő modellek energetikai magyarázatára. Energetikai szempontból lássa a lényegi hasonlóságot a hőerőgépek és az élő szervezetek működése között Ismerje a reverzibilis és irreverzibilis változások fogalmát. Tudja, hogy a természetben az irreverzibilitás a meghatározó. Kísérleti tapasztalatok alapján lássa, hogy különböző hőmérsékletű testek közti termikus kölcsönhatás iránya meghatározott: a magasabb hőmérsékletű test energiája csökken az alacsonyabb hőmérsékletűé pedig nő; a folyamat addig tart, amíg a hőmérsékletek ki nem egyenlítődnek. A spontán folyamat iránya csak „energiabefektetés” árán változtatható meg. Az „örökmozgó” lehetetlensége. Ismerje a hőtan II. főtételét, annak többféle megfogalmazását és tudja, hogy kimondása tapasztalati alapon történik. Tudja, hogy a hőtan II. főtétele általános természettörvény, a fizikán túl minden természettudomány és a műszaki tudományok is alapvetőnek tekintik

Földrajz: környezetvédelem, a megújuló és nem megújuló energia fogalma. Biológia–egészségtan: az „éltető Nap”, élő szervezetek hőháztartása, öltözködés, állattartás.

Magyar nyelv és irodalom; idegen nyelvek: Madách Imre, Tom Stoppard Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek; vizuális kultúra: a Nap kitüntetett szerepe a mitológiában és a művészetekben. A beruházás megtérülése, megtérülési idő, takarékosság.

Filozófia; magyar nyelv és irodalom: Madách: Az ember tragédiája, eszkimó szín, a Nap kihűl, az élet elpusztul.

5. Hőfelvétel hőmérséklet-változás nélkül – halmazállapot-változások Mindennapok hőtana (9 óra) Tananyag Követelmények, Kapcsolódási pontok, tevékenységek megjegyzések A halmazállapotok A tanuló tudja, hogy az anyag Matematika: a függvény makroszkopikus különböző halmazállapotait fogalma, grafikus ábrázolás, jellemzése, energetika és (szilárd, folyadék- és konstans függvény mikroszerkezeti gázállapot) makroszkopikus Egyenletrendezés. értelmezése. fizikai tulajdonságaik alapján Kémia: halmazállapotok és jellemezni. Lássa, hogy halmazállapot-változások, ugyanazon anyag különböző exoterm és endoterm halmazállapotai esetén folyamatok, kötési energia, a belsőenergia-értékek képződéshő, reakcióhő, különböznek, a halmazállapot üzemanyagok égése, 90


Az olvadás és a fagyás jellemzői

Párolgás és lecsapódás (forrás).

Mindennapok hőtana: Halmazállapotváltozások a természetben. Korszerű fűtés, hőszigetelés a lakásban. Hőkamerás felvételek. Hogyan készít meleg vizet a napkollektor. Hőtan a konyhában. Naperőmű. A vízerőmű és a hőerőmű összehasonlító vizsgálata. Az élő szervezet mint termodinamikai gép. Az UV és az IR sugárzás élettani hatása. Látszólagos „örökmozgók” működésének vizsgálata


megváltoztatása mindig energianövekedéssel vagy energiacsökkenéssel járó folyamat. Ismerje az olvadás, fagyás fogalmát, jellemző mennyiségeit (olvadáspont, olvadáshő). Legyen képes egyszerű, halmazállapot-változással járó kalorikus feladatok megoldására. Ismerje a fagyás és olvadás szerepét a mindennapi életben. Ismerje a párolgás, forrás, lecsapódás, szublimáció, deszublimáció jelenségét, mennyiségi jellemzőit. Legyen képes egyszerű számítások elvégzésére, a jelenségek felismerésére a hétköznapi életben (időjárás). Ismerje a forráspont nyomásfüggésének gyakorlati jelentőségét és annak alkalmazását. Legyen képes egyszerű, halmazállapotváltozással járó kalorikus numerikus feladatok megoldására Kísérleti munka tervezése csoportmunkában, a feladatok felosztása. A kísérletek megtervezése, a mérések elvégzése, az eredmények rögzítése. Az eredmények nyilvános bemutatása kiselőadások, kísérleti bemutató formájában

91

elektrolízis.

Jelenségek, alkalmazások: a „kuktafazék” működése (a forráspont nyomásfüggése), a párolgás hűtő hatása, szublimáció, deszublimáció desztilláció, szárítás, kámfor, szilárd szagtalanítók, naftalin alkalmazása háztartásban, csapadékformák.

Technika, életvitel és gyakorlat: takarékosság, az autók hűtési rendszerének téli védelme. Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: beruházás megtérülése, megtérülési idő. Biológia–egészségtan: táplálkozás, ökológiai problémák. A hajszálcsövesség szerepe növényeknél, a levegő páratartalmának hatása az élőlényekre, fagykár a gyümölcsösökben, üvegházhatás, a vérnyomásra ható tényezők. Magyar nyelv és irodalom: Madách Imre: Az ember tragédiája (eszkimó szín).



A fejlesztés várt eredményei a 10. évfolyam végére: • Az elektrosztatika alapjelenségei és fogalmai, az elektromos és a mágneses mező fizikai objektumként való elfogadása. Az áramokkal kapcsolatos alapismeretek és azok gyakorlati alkalmazásai, egyszerű feladatok megoldása. • A gázok makroszkopikus állapotjelzői és összefüggéseik, az ideális gáz golyómodellje, a nyomás és a hőmérséklet kinetikus értelmezése golyómodellel. • Hőtani alapfogalmak, a hőtan főtételei, hőerőgépek elemi szintű, de alkalmazni képes ismerete. • Annak felismerése, hogy gépeink működtetése és az élő szervezetek működése is energiacsökkenéssel járó folyamat, ezért tartósan, csak energia „befektetése árán” valósíthatók meg. • Mindennapi környezetünk hőtani vonatkozásainak ismerete. • Az energiatudatosság fejlődése


Óraszámok

1. Mechanikai rezgések és hullámok

11 óra

2. Mágnesség és elektromosság – elektromágneses indukció,

11 óra

váltóáramú hálózatok 3. Rádió, televízió, mobiltelefon. Elektromágneses rezgések és

4 óra

hullámok 4. Hullám és sugároptika

10 óra

5. Az atom szerkezete. A modern fizika születése

9 óra

6. Az atommag is részekre bontható! A magfizika elemei

10 óra

7. Csillagászat és asztrofizika

7 óra


10

Összesen

72

1. Mechanikai rezgések és hullámok (11 óra)

Tananyag


92

Kapcsolódási pontok, megjegyzések



A rugóra akasztott rezgő test kinematikai vizsgálata A rezgés dinamikai vizsgálata.

A tanuló ismerje a rezgő test jellemző paramétereit (amplitúdó, rezgésidő, frekvencia). Ismerje és tudja grafikusan ábrázolni a mozgás kitérés-idő, sebesség-idő, gyorsulás-idő függvényeit. Tudja, hogy a rezgésidőt a test tömege és a rugóállandó határozza meg, de A rezgőmozgás a kitéréstől független. energetikai Tudja, hogy a harmonikus rezgés vizsgálata. dinamikai feltétele a lineáris erőtörvény által leírt erőhatás érvényesülése. Legyen képes felírni a rugón rezgő test mozgásegyenletét. Legyen képes az energiaviszonyok kvalitatív értelmezésére a rezgés során: pl. tudja, hogy a vízszintes felületen rezgőmozgást végző kiskocsinál, ha a feszülő rugó energiája nő, akkor a test mozgási energiája csökken , majd fordítva. Ha a csillapító hatások elhanyagolhatók, akkor a rezgésre vonatkoztatott mechanikai energiamegmaradás törvénye teljesül. Tudja, hogy a környezeti hatások (súrlódás, közegellenállás) miatt a rezgés csillapodik. Ismerje a rezonancia jelenségét és ennek gyakorlati jelentőségét. A hullám fogalma A tanuló tudja, hogy a mechanikai és jellemzői hullám a rezgésállapot terjedése valamely közegben, miközben anyagi Hullámterjedés egy dimenzióban, részecskék nem haladnak a hullámmal, a hullámban energia terjed. kötélhullámok. Felületi hullámok. Kötélhullámok esetén értelmezze Térbeli hullámok. a jellemző mennyiségeket (hullámhossz, periódusidő). A hang mint a Ismerje a terjedési sebesség, térben terjedő a hullámhossz és a periódusidő hullám. kapcsolatát. A hang fizikai Ismerje a longitudinális és jellemzői. a transzverzális hullámok fogalmát. Hullámkádas kísérletek alapján értelmezze a hullámok visszaverőését, törését. Tudja, hogy a hullámok akadálytalanul áthaladhatnak egymáson. Hullámok visszaverődése, törése. Hullámok találkozása, állóhullámok. 93

Matematika: periodikus függvények. Filozófia: az idő filozófiai kérdései. Informatika: az informatikai eszközök működésének alapja, az órajel.

Jelenségek: földrengéshullámok, lemeztektonika.



Hullámok interferenciája, az erősítés és a gyengítés feltételei Értse az interferencia jelenségét és értelmezze erősítés és gyengítés (kioltás) feltételeit. Tudja, hogy alkalmas frekvenciájú rezgés állandósult hullámállapotot (állóhullám) eredményezhet. Tudja, hogy a hang mechanikai rezgés, ami a levegőben longitudinális hullámként terjed Ismerje a hangmagasság, a hangerősség, a terjedési sebesség fogalmát. Legyen képes legalább egy hangszer működésének magyarázatára. Ismerje az ultrahang és az infrahang fogalmát, gyakorlati alkalmazását. Ismerje a hallás fizikai alapjait, a hallásküszöb és a zajszennyezés fogalmát. 2. Mágnesség és elektromosság – elektromágneses indukció, váltóáramú hálózatok (11 óra) Tananyag



Az elektromágneses indukció jelensége. A mozgási indukció A nyugalmi indukció Lenz törvénye. Az önindukció jelensége

A tanuló ismerje a mozgási indukció alapjelenségét, és tudja azt a Lorentzerő segítségével értelmezni. Ismerje a nyugalmi indukció jelenségét. Ismerje Lenz törvényét.

Kémia: elektromos áram, elektromos vezetés. Matematika: trigonometrikus függvények, függvénytranszformáció. Technika, életvitel és gyakorlat: az áram biológiai hatása, balesetvédelem, elektromos áram a háztartásban, biztosíték, fogyasztásmérők.

Váltakozó feszültség fogalma A váltóáramú generátor elve

Értelmezze a váltakozó feszültségű elektromágneses mező keletkezését mozgási indukcióval.

Tudja értelmezni Lenz törvényét az indukció jelenségeire. Ismerje az önindukció jelenségét és szerepét a gyakorlatban. A mágneses mező energiája

94


A váltakozó feszültség és áram jellemző paraméterei Ohm törvénye váltóáramú hálózatban.

Transzformátor. Gyakorlati alkalmazások. Az elektromos energiahálózat Tudomány- és technikatörténet


Ismerje a szinuszosan váltakozó Korszerű elektromos feszültséget és áramot leíró függvényt, háztartási készülékek, tudja értelmezni a benne szereplő energiatakarékosság mennyiségeket. Ismerje a váltakozó áram effektív hatását leíró mennyiségeket (effektív feszültség, effektív áram, effektív teljesítmény). Értse, hogy a váltakozó áramú áramkörben a tekercs és a kondenzátor ellenállásként viselkedik, a tekercs pedig nagyobb ellenállást képvisel, mint az egyenáramú áramkörben. Értelmezze a transzformátor működését az indukciótörvény alapján. Tudjon példákat a transzformátorok gyakorlati alkalmazására. Ismerje a hálózati elektromos áram előállításának gyakorlati megvalósítását, az elektromos energiahálózat felépítését és működésének alapjait, a transzformátor jelentőségét az energiatakarékosságban. Ismerje a lakások elektromos hálózatának elvi felépítését, az érintésvédelem, elektromos balesetvédelem alapjait. A dinamó. Jedlik Ányos, Siemens szerepe. Ganz, Diesel mozdonya. A transzformátor magyar feltalálói. Ismerje az elektromos energiafogyasztás mérésének fizikai alapjait, az energiatakarékosság gyakorlati lehetőségeit a köznapi életben

95



3. Rádió, televízió, mobiltelefon. Elektromágneses rezgések és hullámok(4 óra)

Tananyag


Az elektromágneses rezgőkör, elektromágneses rezgések.

A tanuló ismerje az elektromágneses rezgőkör felépítését és működését. Ismerje az elektromágneses hullám fogalmát, tudja, hogy az elektromágneses hullámok fénysebességgel terjednek, a terjedéséhez nincs szükség közegre. Távoli, rezonanciára hangolt rezgőkörök között az elektromágneses hullámok révén energiaátvitel lehetséges fémes összeköttetés nélkül. Az információtovábbítás új útjai. Maxwell és Hertz szerepe. Bay Zoltán (Hold-visszhang)

Elektromágneses hullám, hullámjelenségek. . Az elektromágneses spektrum. Az elektromágneses hullámok gyakorlati alkalmazása

Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: információtovábbítás elektromágneses hullámokkal. Ismerje az elektromágneses hullámok frekvenciatartományokra osztható spektrumát és az egyes tartományok jellemzőit

Kapcsolódási pontok, megjegyzések Technika, életvitel és gyakorlat: kommunikációs eszközök, információtovábbítás üvegszálas kábelen, levegőben, az információ tárolásának lehetőségei. Biológia-egészségtan: élettani hatások, a képalkotó diagnosztikai eljárások, a megelőzés szerepe. Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: hőfénykép, röntgenteleszkóp, rádiótávcső. Vizuális kultúra: Képalkotó eljárások alkalmazása a digitális művészetekben, művészi reprodukciók. A média szerepe

Jelenségek, gyakorlati alkalmazások: a rádiózás fizikai alapjai. A tévéadás és vétel elvi alapjai. A GPS műholdas helymeghatározás. A mobiltelefon. A mikrohullámú sütő. Tudja, hogy az elektromágneses hullám anyag, aminek energiája van. Legyen képes példákon bemutatni az elektromágneses hullámok gyakorlati alkalmazását. 4. Hullám és sugároptika (10 óra) Tananyag


96



A fény terjedése. A fény mint elektromágneses hullám. A fény visszaverődése, törése új közeg határán (tükör, prizma). Elhajlás, interferencia, (optikai rés, optikai rács). Polarizáció (kísérlet polárszűrőkkel) LCD-képernyő A fehér fény színekre bontása. Prizma és rácsszínkép. A spektroszkópia jelentősége. A lézerfény. Színkeverés, a színes képernyő. A geometriai optika alkalmazása. Képalkotás. A látás fizikája.


Árnyékjelenségek. A vákuumbeli fénysebesség. A Történelmi kísérletek a fény terjedési sebességének meghatározására. Tudja a tanuló, hogy a fény elektromágneses hullám, az elektromágneses spektrum egy meghatározott frekvenciatartományához tartozik. Tudja a vákuumbeli fénysebesség értékét és azt, hogy mai tudásunk szerint ennél nagyobb sebesség nem létezhet (határsebesség). Ismerje a fény terjedésével kapcsolatos geometriai, optikai alapjelenségeket (visszaverődés, törés). Teljes visszaverődés (optikai kábel). Ismerje a fény hullámtermészetét bizonyító legfontosabb kísérleti jelenségeket (interferencia, polarizáció), és értelmezze azokat.

Biológia-egészségtan: A szem és a látás, a szem egészsége. Látáshibák és korrekciójuk. Az energiaátadás szerepe a gyógyászati alkalmazásoknál, a fény élettani hatása napozásnál. A fény szerepe a gyógyászatban és a megfigyelésben Magyar nyelv és irodalom; mozgóképkultúra és médiaismeret: A fény szerepe. Az univerzum megismerésének irodalmi és művészeti vonatkozásai, .

Tudja értelmezni a fehér fény összetett voltát. Ismerje a geometriai optika legfontosabb alkalmazásait. Értse a leképezés fogalmát, tükrök, lencsék képalkotását Legyen képes egyszerű képszerkesztésekre, és tudja alkalmazni a leképezési törvényt egyszerű számításos feladatokban. Ismerje és értse a gyakorlatban fontos optikai eszközök (egyszerű nagyító, mikroszkóp, távcső), szemüveg, működését. Legyen képes egyszerű optikai kísérletek elvégzésére. A hagyományos és a digitális fényképezőgép működése. A lézerfény alkalmazása: digitális technika eszköze (CD-írás, olvasás). Gábor Dénes és a hologram A 3D-s filmek titka. Légköroptikai jelenségek (délibáb, szivárvány, fényszóródás, a lemenő Nap vörös színe). 97

színek a művészetben. Vizuális kultúra: a fényképezés mint művészet



5. Az atom szerkezete. A modern fizika születése (9 óra) Tananyag Az anyag atomos felépítése, felismerésének történelmi folyamata. A modern atomelméletet megalapozó felfedezések. A korai atommodellek. Bohr-féle atommodell.


Kapcsolódási pontok, megjegyzések Ismerje a tanuló az atomok létezésére Kémia: az anyag utaló korai természettudományos szerkezetéről alkotott tapasztalatokat, tudjon meggyőzően elképzelések, a változásukat érvelni az atomok létezése mellett. előidéző kísérleti tények és a belőlük levont Az elektron felfedezése: Thomsonkövetkeztetések, modell. a periódusos rendszer Az atommag felfedezése: Rutherford-modell. Értse az atomról elektronszerkezeti értelmezése. alkotott elképzelések (atommodellek) fejlődését: a modell Matematika: folytonos és diszkrét változó. mindig kísérleteken, méréseken alapul, azok eredményeit magyarázza; ha a modellel már nem Filozófia: ókori görög értelmezhető, azzal ellentmondásban bölcselet; az anyag mélyebb álló kísérleti tapasztalatok esetén új megismerésének hatása a modell megalkotására van szükség. gondolkodásra, a tudomány Mutassa be a modellalkotás lényegét felelősségének kérdései, a Thomson és Rutherford modelljén, a megismerhetőség határai és modellt megalapozó és megdöntő korlátai kísérletek, jelenségek alapján. Ismerje a Bohr-féle atommodell kísérleti alapjait (spektroszkópia, Rutherford-kísérlet). Legyen képes összefoglalni a modell lényegét és bemutatni, mennyire alkalmas az a gázok vonalas színképének értelmezésére

98


A kvantumfizika születése Fényelektromos hatás A fény kettős természete. Az elektron kettős természete, de Broglie-hullámhossz A kvantummechanikai atommodell. Fémek elektromos vezetése. Félvezetők szerkezete és vezetési tulajdonságai.


Ismerje az energia adagosságára vonatkozó Planck-hipotézist mint a modern fizika kialakulásának első lépését. Ismerje a fény részecsketulajdonságára utaló fényelektromos kísérletet, a foton fogalmát, energiáját. Legyen képes egyszerű számításokra a foton energiájának felhasználásával Ismerje az elektron hullámtermészetét igazoló elektroninterferencia-kísérletet. Ismerje a de Broglie-összefüggést mint a mikrorészecskékre vonatkozó általános törvényszerűséget. Értse, hogy az elektron hullámtermészetének ténye új alapot ad a mikrofizikai jelenségek megértéséhez. Tudja, hogy a kvantummechanikai atommodell az elektronokat hullámként írja le. Tudja, hogy az atomok állandósult állapotaihoz az atomi elektronok egy-egy állóhullám-mintája tartozik. Tudja, hogy a hullámtulajdonság következménye: az elektronok impulzusa és helye egyszerre nem mondható meg pontosan Legyen kvalitatív képe a fémek elektromos ellenállásának klasszikus értelmezéséről. A kovalens kötésű kristályok szerkezete alapján értelmezze a szabad töltéshordozók keltését tiszta félvezetőkben. Ismerje a szennyezett félvezetők elektromos tulajdonságait. Tudja magyarázni a p-n átmenetet.

99

Kémia: Az atomok orbitál-modellje. Elektron állóhullámok az atomokban. Mikroelektronikai alkalmazások: dióda, tranzisztor, LED, fényelem stb.



6. Az atommag is részekre bontható! A magfizika elemei (10 óra) Tananyag


Az atommag alkotórészei Az erős kölcsönhatás.

A tanuló ismerje az atommag jellemzőit (méret, tömegszám, rendszám) és a mag alkotórészeit. Ismerje az atommagot összetartó magerők, az ún. „erős kölcsönhatás” Magreakciók tulajdonságait. Tudja kvalitatív A radioaktív bomlás. szinten értelmezni a mag kötési energiáját, értse a neutronok szerepét . a mag stabilizálásában. Ismerje a tömegdefektus jelenségét és kapcsolatát a kötési energiával. Tudja értelmezni a fajlagos kötési energia-tömegszám grafikont, és Mesterséges ehhez kapcsolódva tudja értelmezni a radioaktív izotópok lehetséges, energiafelszabadulással előállítása és járó magreakciókat: magfúzió, alkalmazása. radioaktív bomlás, maghasadás .Ismerje a radioaktív bomlás típusait, Maghasadás. a radioaktív sugárzás fajtáit és megkülönböztetésük kísérleti módszereit. Tudja, hogy a radioaktív sugárzás intenzitása mérhető. Ismerje a felezési idő, az aktivitás fogalmát és ehhez kapcsolódóan tudjon egyszerű feladatokat megoldani. Legalább kvalitatíve ismerje a bomlás törvényszerűségét. Legyen fogalma a radioaktív izotópok mesterséges előállításának lehetőségéről és tudjon példákat a mesterséges radioaktivitás néhány gyakorlati alkalmazására a gyógyászatban és a műszaki gyakorlatban.

100

Kapcsolódási pontok, megjegyzések Kémia: atommag, proton, neutron, rendszám, tömegszám, izotóp, radioaktív izotópok és alkalmazásuk, radioaktív bomlás. Hidrogén, hélium, magfúzió. Biológia–egészségtan: a sugárzások biológiai hatásai; a sugárzás szerepe az evolúcióban, a fajtanemesítésben a mutációk előidézése révén; a radioaktív sugárzások hatása

Földrajz: energiaforrások, az atomenergia szerepe a világ energiatermelésében. Matematika: valószínűségszámítás. Exponenciális függvények. Nyomjelzés, terápiás sugárkezelés. Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: Einstein; Szilárd Leó, Teller Ede és Wigner Jenő, a világtörténelmet formáló magyar tudósok.


Az atombomba. Hasadásos és fúziós bombák. A radioaktivitás kockázatainak leíró bemutatása. Az atomreaktor és az atomerőmű. . Magfúzió.


Ismerje az urán-235 izotóp spontán és indukált (neutronlövedékekkel létrehozott) hasadásának jelenségét. Tudja értelmezni a hasadással járó energia-felszabadulást. Értse a láncreakció lehetőségét és létrejöttének feltételeit. Tömegdefektus, tömeg-energia egyenértékűség. A láncreakció fogalma, létrejöttének feltételei A szabad neutronok szerepe és szabályozása.Értse az atombomba működésének fizikai alapjait, és ismerje egy esetleges nukleáris háború globális pusztításának veszélyeit. Sugárterhelés, sugárdózis sugárvédelem. Ismerje a kockázat fogalmát, számszerűsítésének módját és annak valószínűségi tartalmát. Ismerje a sugárvédelem fontosságát és a sugárterhelés jelentőségét. Ismerjen legalább egy sugárdózis fogalmat. Ismerje az ellenőrzött láncreakció fogalmát, tudja, hogy az atomreaktorban ellenőrzött láncreakciót valósítanak meg és használnak „energiatermelésre” az atomerőművekben. Értse az atomenergia szerepét az emberiség növekvő energiafelhasználásában, ismerje előnyeit és hátrányait. Ismerje a Paksi Atomerőmű legfontosabb műszaki paramétereit (blokkok száma, hő és villamos teljesítménye) Legyen tájékozott arról, hogy a csillagokban magfúziós folyamatok zajlanak, ismerje a Nap energiatermelését biztosító fúziós folyamat lényegét. Tudja, hogy a H-bomba pusztító hatását mesterséges magfúzió során felszabaduló energiája biztosítja. Tudja, hogy a békés energiatermelésre használható ellenőrzött magfúziót még nem sikerült megvalósítani, de ez lehet a jövő perspektivikus energiaforrása.

101

Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: a Hirosimára és Nagaszakira ledobott két atombomba története, politikai háttere, későbbi következményei.



7. Csillagászat és asztrofizika (7 óra)

Tananyag


Leíró csillagászat.

a csillagászat kultúrtörténete. Geocentrikus és heliocentrikus világkép. Asztronómia és asztrológia. Alkalmazások: hagyományos és új csillagászati műszerek. Űrtávcsövek. Rádiócsillagászat. A tanuló legyen képes tájékozódni a csillagos égbolton. Ismerje a csillagászati helymeghatározás alapjait. Ismerjen néhány csillagképet, és legyen képes azokat megtalálni az égbolton. Ismerje a Nap és a Hold égi mozgásának jellemzőit, értse a Hold fázisainak változását, tudja értelmezni a hold- és napfogyatkozásokat. Tájékozottság szintjén ismerje a csillagászat megfigyelési módszereit Ismerje a legfontosabb égitesteket (bolygók, holdak, üstökösök, kisbolygók és aszteroidák, csillagok és csillagrendszerek, galaxisok, galaxishalmazok) és azok legfontosabb jellemzőit. Legyenek ismeretei a mesterséges égitestekről és azok gyakorlati jelentőségéről a tudományban és a technikában. Ismerje a Naprendszer jellemzőit, a keletkezésére vonatkozó tudományos elképzeléseket, és ezek bizonyítékait. Ismerje az élet lehetőségét a Naprendszerben. smerje a Nap legfontosabb jellemzőit:

Égitestek. A Naprendszer és a Nap

a Nap szerkezeti felépítését, belső, energiatermelő folyamatait és sugárzását, a Napból a Földre érkező energia mennyiségét (napállandó). Ismerje a Nap korának nagyságrendjét, a korábbi és jövőbeni fejlődéstörténetét

102

Kapcsolódási pontok, megjegyzések Történelem, társadalmi és állampolgári ismeretek: Kopernikusz, Kepler, Newton munkássága. A napfogyatkozások szerepe az emberi kultúrában, a Hold „képének” értelmezése a múltban. Földrajz: a Föld forgása és keringése, a Föld forgásának következményei (nyugati szelek öve), a Föld belső szerkezete, földtörténeti katasztrófák, kráterbecsapódás keltette felszíni alakzatok. Biológia–egészségtan: a Hold és az ember biológiai ciklusai, az élet feltételei. Kémia: a periódusos rendszer, a kémiai elemek keletkezése. Magyar nyelv és irodalom; mozgóképkultúra és médiaismeret: „a csillagos ég alatt”.


Csillagrendszerek, Tejútrendszer és galaxisok. A kozmológia alapjai


A csillagfejlődés: Ősrobbanás. A csillagok keletkezése, szerkezete és energiamérlege.

Filozófia: a kozmológia kérdései.

Kvazárok, pulzárok; fekete lyukak. Legyenek alapvető ismeretei az univerzumra vonatkozó aktuális tudományos elképzelésekről. Ismerje az ősrobbanásra és a világegyetem tágulására utaló csillagászati méréseket. Ismerje az univerzum korára és kiterjedésére vonatkozó becsléseket, tudja, hogy az univerzum az ősrobbanás óta állandóan tágul. Ismerje ennek kísérleti bizonyítékait: háttérsugárzás, vöröseltolódás. Ismerje az univerzum korának és méretének nagyságrendjét.

A fejlesztés várt eredményei: • • • • •

•

•

• •

A mechanikai fogalmak bővítése a rezgések és hullámok témakörével, valamint a forgómozgás és a síkmozgás gyakorlatban is fontos ismereteivel. Az elektromágneses indukcióra épülő mindennapi alkalmazások fizikai alapjainak ismerete: elektromos energiahálózat, elektromágneses hullámok. Az optikai jelenségek értelmezése hármas modellezéssel (geometriai optika, hullámoptika, fotonoptika). Hétköznapi optikai jelenségek értelmezése. A modellalkotás jellemzőinek bemutatása az atommodellek fejlődésén. Alapvető ismeretek a kondenzált anyagok szerkezeti és fizikai tulajdonságainak összefüggéseiről. A fény kettős természetének fizikatörténeti problematikájának megismerése (Einstein fotonhipotézise). A mikrorészecskék kettős természetének mint a mikrovilág univerzális természeti sajátosságának elfogadása. A magfizika elméleti ismeretei alapján a korszerű nukleáris technikai alkalmazások értelmezése és ésszerű, mérlegelő elfogadása. A kockázat fogalmának ismerete és reális értékelése. A csillagászati alapismeretek felhasználásával Földünk elhelyezése az univerzumban, szemléletes kép az univerzum térbeli, időbeli méreteiről. A világegyetem szerkezetéről szóló tudományos ismeretek megerősítik a fizikai törvények univerzális jellegét. A csillagászat és az űrkutatás fontosságának ismerete és megértése. Képesség önálló ismeretszerzésre, forráskeresésre, azok szelektálására és feldolgozására. Tudományos szemlélet megalapozása

103

BALASSI BÁLINT GIMNÁZIUM FIZIKA HELYI TANTERV 2013

Recommend Documents