FIZIKA 10–12. évfolyam
Célok és feladatok A fizikatanítás elsıdleges célja a gimnáziumban az általános mőveltséghez tartozó korszerő fizikai világkép kialakítása. A gimnáziumban a fizikai jelenségek közös megfigyelésébıl, kísérleti tapasztalatokból kiindulva juttatjuk el a tanulókat az átfogó összefüggések, törvényszerőségek felismeréséhez. A diákoknak megmutatjuk a természet szépségét és a fizikai ismeretek hasznosságát. Tudatosuljon bennük, hogy a korszerő természettudományos mőveltség a sokszínő egyetemes emberi kultúra kiemelkedıen fontos része. Diákjainknak látniuk kell, hogy a fizikai ismeretek alapozzák meg a mőszaki tudományokat és teszik lehetıvé a technikai fejlıdést, közvetlenül szolgálva ezzel az emberiség életminıségének javítását. A tudás azonban nemcsak lehetıségeket kínál, felelısséggel is jár. Az emberiség jövıje döntıen függ attól, hogy a természeti törvényeket megismerve beilleszkedünk-e a természet rendjébe. A fizikai ismereteket természeti környezetünk megóvásában is hasznosítani lehet és kell, ez nemcsak a tudósok, hanem minden iskolázott ember közös felelıssége és kötelessége. A középiskolában a ismeretszerzés döntıen induktív módon történik A tanulók tudásának és absztrakciós képességének fejlıdésével azonban mód nyílik a természettudományos ismeretszerzés másik módszerének, a dedukciónak a megismertetésére is. Az ismert törvényekbıl kiindulva, következtetésekkel (a fizikában általában matematikai, gyakran számítógépes módszerekkel) jutunk új ismeretekhez, amelyeket azután, ha szükséges, kísérletileg is igazolunk. A diákok többségében 15–18 éves korban felébred az igény, hogy összefüggéseiben lássák és értsék a természeti környezet jelenségeit, törvényeit. Ezt az érdeklıdést felhasználva ismertetjük meg diákjainkkal a modellszerő gondolkodást. A modellalkotással a természet megismerésében döntı lényeglátás képességét fejlesztjük. A modellalkotást a humán és gazdasági tudományok is egyre elterjedtebben alkalmazzák, a módszer lényege a fizika tanítása során hatékonyan bemutatható. A diákok érdeklıdése a természeti jelenségek megértése iránt nem öncélú, igénylik és elvárják a fizikatanártól, hogy az ,,elméleti” ismeretek gyakorlati alkalmazását is megmutassa, eligazítson a modern technika világában. A fizika tanítása során kiemelt figyelmet kell szentelni a többi természettudományos tantárggyal, a matematikával és a technikai ismeretekkel való kapcsolatra. Fejlesztési követelmények •
Ismeretszerzési, feldolgozási és alkalmazási képességek A tanuló tanúsítson érdeklıdést a természet jelenségei iránt. Törekedjen azok megértésére. Legyen jártas a vizsgálódás szempontjából lényeges és lényegtelen jellemzık, tényezık megkülönböztetésében.
Tudja a megfigyelések, mérések, kísérletek során nyert tapasztalatokat rendezni, áttekinteni. Legyen gyakorlott a jelenségek, adatok osztályozásában, csoportosításában, összehasonlításában, ismerje fel az összefüggéseket. Legyen képes a kísérletek eredményeit értelmezni, azokból következtetéseket levonni és általánosítani. Megszerzett ismereteit tudja a legfontosabb szakkifejezések, jelölések megfelelı használatával megfogalmazni, leírni. Tudja a kísérletek, mérések során nyert adatokat grafikonon ábrázolni, kész grafikonok adatait leolvasni, értelmezni, egyszerőbb matematikai összefüggéseket megállapítani. Legyen gyakorlott egyszerőbb vázlatrajzok, sematikus ábrák készítésében és kész ábrák, rajzok értelmezésében. Legyen jártas az SI és a gyakorlatban használt SI-n kívüli mértékegységek, azok tört részeinek és többszöröseinek használatában. Legyen képes a tananyaghoz kapcsolódó, de nem feldolgozott jelenségeket értelmezni. A környezet- és természetvédelmi problémák kapcsán tudja alkalmazni fizikai ismereteit, lehetıségeihez képest törekedjék a problémák enyhítésére, megoldására. Tudja, hogy a technika eredményei mögött a természet törvényeinek alkalmazása áll. Ismerje fel a mindennapi technikai környezetben a tanult fizikai alapokat. Ismerje a számítógép által kínált lehetıségeket a fizika tudományában és a fizika tanulásában. Tudja, hogy a számítógépek hatékonyan segítik a fizikai méréseket, nagymértékben növelik a mért adatok mennyiségét és pontosságát, segítik az adatok gyors feldolgozását. Számítógépes szimulációs programok, gépi matematikai módszerek segítséget kínálnak a bonyolult fizikai folyamatok értelmezéséhez, szemléltetéséhez. A számítógépek oktatóprogramokkal, animációs és szemléltetı programokkal, multimédiás szakanyagokkal segítik a fizika tanulását. A tanuló szerezzen alapvetı jártasságot számítógépes oktatóprogramok, multimédiás oktatóanyagok használatában. Váljon a tanuló igényévé az önálló és folyamatos ismeretszerzés. Legyen képes önállóan használni könyvtári segédkönyveket, különbözı lexikonokat, képlet- és táblázatgyőjteményeket fizikai ismereteinek bıvítésére. Értse a szellemi fejlettségének megfelelı szintő természettudományi ismeretterjesztı kiadványok, mősorok információit, tudja összevetni azokat a tanultakkal. Tudja megkülönböztetni a médiában elıforduló szenzációhajhász, megalapozatlan ,,híradásokat” a tudományos értékő információktól. Tudja, hogy tudományos eredmények elfogadásának a természettudományok terén szigorú követelményei vannak. Csak olyan tapasztalati megfigyelések tekinthetık tudományos értékőnek, amelyeket független források sokszorosan igazoltak, a világ különbözı laboratóriumaiban kísérletileg megismételtek, továbbá olyan elméletek, modellek felelnek meg a tudományos igényességnek, amelyek jól illeszkednek a megfigyelésekhez, kísérleti tapasztalatokhoz. A fizikai információk megszerzésére, az ismeretek önálló bıvítésre gazdag lehetıséget kínál a számítógépes világháló. Az interneten tudományos információk, adatok, fizikai ismeretterjesztı anyagok, érdekességek éppúgy megtalálhatók mint a fizika tanulását segítı segédanyagok. A gimnáziumi tanulmányok során a tanulóknak meg kell ismerniük az interneten történı információkeresés lehetıségét és technikáját. •
Tájékozottság az anyagról, tájékozódás térben és idıben A gimnáziumi tanulmányok során tudatosulnia kell a tanulókban, hogy a természettudományok a világ objektív anyagi sajátosságait vizsgálják. Tudja, hogy az anyagnak különbözı megjelenési formái vannak. Ismerje fel a természetes és anyagfajtákat, tulajdonságaikat, mesterséges környezetben elıforduló hasznosíthatóságukat. Legyen elemi szintő tájékozottsága az anyag
részecsketermészetérıl. Tudja, hogy a természet fizikai jelenségeit különbözı érvényességi és hatókörő törvények, elméletek írják le, legyen szemléletes képe ezekrıl. Tudjon egyszerő kísérleteket önállóan megtervezni és végrehajtani. Legyen tapasztalata az egyszerőbb kísérleti és mérıeszközök balesetmentes használatában. Tudja, hogy a fizikai folyamatok térben és idıben zajlanak le, a fizika vizsgálódási területe a nem látható mikrovilág pillanatszerően lezajló folyamatait éppúgy magában foglalja, mint a csillagrendszerek évmilliók alatt bekövetkezı változásait. Ismerje fel a természeti folyamatokban a visszafordíthatatlanságot. Tudja, hogy a jelenségek vizsgálatakor általában a Földhöz viszonyítjuk a testek helyét és mozgását, de más vonatkoztatási rendszer is választható. •
Tájékozottság a természettudományos megismerésrıl, a természettudomány fejlıdésérıl Értse meg, hogy a természet megismerése hosszú folyamat, közelítés a valóság felé, a tudományok fejlıdése nem pusztán ismereteink mennyiségi bıvülését jelenti, hanem az elméletek, a megállapított törvényszerőségek módosítását is, gyakran teljesen új elméletek születését. A tanulóknak a megismert egyszerő példákon keresztül világosan kell látniuk a matematika szerepét a fizikában. A fizikai jelenségek alapvetı ok-okozati viszonyait matematikai formulákkal írjuk le. A fizikai törvényeket leíró matematikai kifejezésekkel számolva új következtetésekre juthatunk, új ismereteket szerezhetünk. Ezeket a számítással kapott eredményeket azonban csak akkor fogadjuk el, ha kísérletileg is igazolhatók. Tudja az egyetemes kultúrtörténetbe ágyazva elhelyezni a nagyobb jelentıségő fizikai felfedezéseket, eredményeket, ismerje a legjelentısebb fizikusok, feltalálók munkásságát, különös tekintettel a magyarokra. Tudja néhány konkrét példával alátámasztani a fizikának a gondolkodás más területeire, a technikai fejlıdésre gyakorolt hatását.
Kulcskompetenciák A fizika tanításában az alábbi kulcskompetencia területek fejlesztését tervezzük: 1. Anyanyelvi kommunikáció 2. Matematikai kompetencia 3. Természettudományi és technológiai kompetenciák 4. Digitális kompetencia 5. A tanulás tanulása 6. Szociális és állampolgári kompetencia 7. Vállalkozói kompetencia 8. Esztétikai- mővészeti tudatosság és kifejezıkészség Kialakítjuk, ill. fejlesztjük az alábbi ismereteket, készségeket, attitődöket: 1.
Anyanyelvi kommunikáció • Különbözı üzenetek közlését írásban és szóban, illetve azok megértését vagy másokkal való megértetését változatos helyzetekben. • Az alapszókincs, a funkcionális nyelvtan és stílusok, valamint a nyelvi funkciók biztos ismeretét. • A mások véleményeinek és érveinek nyitott módon történı megközelítését, konstruktív, kritikai párbeszéd folytatását. • A nyilvánosság elıtti magabiztos megszólalást. • Komplex szövegek (elıadások, beszélgetések, utasítások, interjúk, viták) alkotásához, elıadásához vagy megértéséhez használt segédeszközök (pl. jegyzetek, vázlatok) alkalmazását. • Szakszövegnek minısülı írott szövegek ( feladatok szövege, definíciók, tételek, tudományos cikkek) olvasását és megértését. • Szakkifejezéseket tartalmazó szövegek alkotását. A szövegalkotás folyamatának nyomon követését (a vázlatkészítéstıl az átolvasásig). • Írásbeli információk, adatok és fogalmak keresését, győjtését és feldolgozását a tanulás során, a tudás szisztematikus rendszerezését. A fontos információk kiszőrését a szövegértés, beszéd, olvasás és írás során. • Saját érvek meggyızı módon történı megfogalmazását szóban és írásban, valamint mások írásban és szóban kifejtett nézıpontjainak figyelemmel kísérését.
2.
A matematikai kompetencia • A matematikai kompetencia alapelemeinek alkalmazását (összeadás és kivonás, szorzás és osztás, százalékok és törtek, mértékegységek) a mindennapi életben felmerülı problémák megközelítése és megoldása során, mint például a háztartási költségvetés kezelése, energiafogyasztás kiszámítása, az energiatakarékosság lehetıségei. • A számok és mértékegységek biztos ismerete és a mindennapi kontextusokban való használata, amely a számtani alapmőveletek és a matematikai kifejezésmód alapvetı formáinak – a grafikonoknak, képleteknek és statisztikáknak – az ismeretét foglalja magában. • A matematika segítségével megoldható fizikai kérdésfajták ismeretét és megértését. • A matematikai jelek és képletek használatát, a matematika nyelvének dekódolását és értelmezését, valamint a matematika nyelve és a természetes nyelv közötti összefüggések felismerését.
• Az absztrakciót és általánosítást; ha a kérdés megköveteli, a matematikai modellezést, meglévı modellek használatát és alkalmazását a feltett kérdés megválaszolásához. • A mások által elıadott indoklás követését és értékelését, az indoklás alapgondolatának felismerését. • Kész diagramok értelmezését és alkalmazását, az ábrázolásmódok közötti különbségek okának felismerését, diagramok készítését, az ábrázolásmódok közötti választást és váltást az adott probléma követelményeinek megfelelıen. • A kritikai gondolkodásra való hajlamot; különbözı matematikai állítások (pl. állítás és feltevés) megkülönböztetését; a matematikai jellegő levezetések megértését, a matematikai fogalmak alkalmazási körének és korlátainak a felismerését. • Segédeszközök és egyéb eszközök (köztük informatikai eszközök) használatát pl. számológép, számítógép. 3.
Természettudományi és technológiai kompetenciák • A természeti világ, a technológia és a technológiai eszközök és folyamatok alapelveinek az ismeretét. • A technológia és más területek – tudományos fejlıdés (pl. az orvostudományban), társadalom (értékek, erkölcsi kérdések), kultúra (pl. a multimédia) és a környezet (környezetszennyezés, fenntartható fejlıdés) – közötti összefüggések megértését. • A technológiai eszközök és gépek, valamint tudományos adatok és megállapítások felhasználását, illetve az azokkal való munkát valamilyen cél vagy következtetés elérése érdekében. • A tudományos kutatás lényegi jellemzıinek felismerését, mint például kísérletezés, modellek alkotása, adatok győjtése és elemzése. • Következtetések és a kidolgozásukhoz vezetı gondolatmenet ismertetését. • Érdeklıdést a tudomány és a technológia iránt, azok kritikai értékelését, ideértve a biztonsággal kapcsolatos és az etikai kérdéseket is. • A tényszerő adatok pozitív, ám kritikus szemléletét és annak felismerését, hogy a következtetések levonása egy logikai folyamat eredménye. • Nyitottságot a tudományos ismeretszerzésre és érdeklıdést a tudomány, valamint a tudományos vagy mőszaki pályák iránt.
4.
Digitális kompetencia • Az ITT természetének és a mindennapi élet különféle kontextusaiban betöltött szerepének, illetve lehetıségeinek alapos ismeretét, amely magában foglalja a legfontosabb számítógépes alkalmazásokat, köztük a szövegszerkesztést és a táblázatkezelést. • Az internet és az elektronikus kommunikáció (e-mail, videokonferencia, egyéb hálózati eszközök) használatát, valamint a valóság és a virtuális világ közötti különbségek felismerését; • a rendelkezésre álló információk megbízhatóságának és érvényességének (elérhetıség/elfogadhatóság) alapszintő megértését és annak felismerését, hogy az ITT interaktív használata során bizonyos etikai elveket tiszteletben kell tartani. • a megfelelı segédeszközök (prezentációk, grafikonok, táblázatok) használatát összetett információk létrehozása, bemutatása vagy értelmezése céljából; • internetes oldalak elérését és az azokon történı keresést, valamint internet alapú szolgáltatások, pl. vitafórumok és elektronikus levelezés használatát;
• Pozitív viszonyulást az internet-használathoz és fogékonyság a világháló biztonságos és felelıs használata iránt. • Érdeklıdést a látókör szélesítése érdekében történı ITT-használat iránt szakmai célú közösségekben és hálózatokban való részvétel révén. 5.
A tanulás tanulása • A saját kedvelt tanulási módszerek, erısségek és gyengeségek, készségek, alkalmasság értı ismeretét. • A rendelkezésre álló, fizikához kapcsolódó oktatási és képzési lehetıségek ismeretét és annak felismerését, hogy az oktatás és képzés idıszaka során hozott különbözı döntések hogyan befolyásolják az egyén késıbbi pályafutását. • A tanulás és általában véve a pályafutás önálló, hatékony irányítását. A tanulás idıbeosztását, autonómiát, fegyelmet, kitartást és információkezelést a tanulási folyamat során. • Hosszabb és rövidebb ideig tartó koncentrációt. • A tanulás tárgyára és céljára irányuló kritikai reflexiót. • A kommunikációt, mint a tanulási folyamat részét, a szóbeli kommunikáció megfelelı eszközeinek (intonáció, gesztusok, mimika stb.) alkalmazását, valamint különféle multimédia-üzenetek (írott vagy beszélt nyelv, hang, zene stb.) megértését és létrehozását. • A kompetenciák változtatására és további fejlesztésére való hajlandóságot támogató énképet, valamint a motiváció és a siker elérésére való képességbe vetett hitet. • A tanulás pozitív, az életet gazdagító tevékenységként való felfogását, a belsı késztetést a tanulásra. • Az alkalmazkodóképességet és rugalmasságot.
6. Szociális és állampolgári kompetencia • A tárgyalóképességet. • A másik ember iránti érdeklıdést és tiszteletet. • Törekvést a sztereotípiák és az elıítéletek leküzdésére. • A kompromisszumkészséget. • A tisztességet. • Az egyéni és a kollektív felelısséget ( Pl.: csoportmunka) • A lakóhelyhez, hazához, az Európai Unióhoz és általában véve Európához és a világhoz (a világ adott részéhez) való tartozás érzését, a tudománytörténet felhasználásával. • A hajlandóságot a különbözı szinteken folyó demokratikus döntéshozásban való részvételre, például a csoportmunka és a projektmunka során. • Az emberi jogok és az egyenlıség elfogadását mint az európai modern demokratikus társadalmakban megjelenı szolidaritás és felelısség alapját, a férfiak és a nık közötti egyenlıség elfogadását. • A tömegtájékoztatásból származó információk kritikus szemlélete. 7.
Vállalkozói kompetencia • A tervezés, szervezés, elemzés, kommunikáció, cselekvés, eredményekrıl való beszámolás, értékelés és dokumentáció készségeit a projektmunka segítségével. • A projektek kidolgozásához és végrehajtásához szükséges készségeket. • Az együttmőködésre épülı, rugalmas csapatmunkát. • A személyes erısségek és gyengeségek felismerését. • A kezdeményezıkészséget.
8.
Esztétikai-mővészeti tudatosság és kifejezıkészség • Különféle mővészeti ágak (építészet, festészet, zene) fizikai vonatkozásai iránti érdeklıdés felkeltését. • A nemzeti és európai kulturális örökség és ezek világban elfoglalt helyének az ismeretét, különös tekintettel a természettudományokra. • A kultúra tág értelmezésén alapuló mőalkotások és elıadások értékelését és élvezetét, pl. tudományos elıadások.
10. évfolyam Évi óraszám: 74 óra Belépı tevékenységformák Mechanikai kísérletek elemezése: a lényeges és lényegtelen körülmények megkülönböztetése, ok-okozati kapcsolat felismerése, a tapasztalatok önálló összefoglalása. Egyszerő mechanikai mérıeszközök használata, a mérési hiba fogalmának ismerete, a hiba becslése. A mérési eredmények grafikus ábrázolása, a fizikai összefüggések megjelenítése sematikus grafikonon, grafikus módszerek alkalmazása problémamegoldásban. Mozgások kvantitatív elemzése a modern technika kínálta korszerő módszerekkel (saját készítéső videofelvételek értékelése, fénykapus érzékelıvel felszerelt személyi számítógép alkalmazása mérıeszközként stb.).
Egyszerő mechanikai feladatok számított eredményének kísérleti ellenırzése. A tanult fizikai törvények szabatos szóbeli kifejtése, kísérleti tapasztalatokkal történı alátámasztása. A tanult általános fizikai törvények alkalmazása hétköznapi jelenségek magyarázatára (pl. közlekedésben, sportban stb.). Tájékozódás az iskolai könyvtárban a fizikával kapcsolatos ismerethordozókról (kézikönyvek, lexikonok, segédkönyvek, kísérletgyőjtemények, ismeretterjesztı folyóiratok, tehetséggondozó szakanyagok, folyóiratok). Ezek célirányos használata tanári útmutatás szerint. A tananyaghoz kapcsolódó kiegészítı anyagok keresése a számítógépes világhálón tanári útmutatás alapján.
Témakörök
Tartalmak
A testek haladó mozgása Az egyenes vonalú
Az egyenes vonalú egyenletes mozgás kísérleti vizsgálata és
egyenletes mozgás
jellemzése. Egymásra merıleges két egyenletes mozgás összegzıdése. A sebesség mint vektormennyiség.
Az egyenes vonalú
A egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata. A
egyenletesen változó
sebesség változásának értelmezése, átlag- és pillanatnyi sebesség. A
mozgás
gyorsulás fogalma. A négyzetes úttörvény. Szabadesés.
Egyenletes
Az anyagi pont egyenletes körmozgásának kísérleti vizsgálata. A
körmozgás
körmozgás kinematikai leírása. A gyorsulás mint vektormennyiség.
Mozgások
Függıleges és vízszintes hajítás.
szuperpozíciója Dinamika A
tehetetlenség
A mozgásállapot fogalma, a testek tehetetlenségére utaló kísérletek.
törvénye
A tehetetlenség törvényének alapvetı szerepe a dinamikában.
Newton II. törvénye
A mozgásállapot-változás és a kölcsönhatás vizsgálata. Az erı és a tömeg értelmezése, mértékegysége.
Hatás-ellenhatás
A kölcsönhatásban fellépı erık vizsgálata.
törvénye Erıtörvények
Nehézségi erı. Kényszererık. Súrlódás, közegellenállás. Rugóerı.
Erık együttes hatása
Az erıhatások függetlensége. Az erık vektoriális összegzése, erık egyensúlya. Forgatónyomatékok egyensúlya.
A
lendület-
A lendület-megmaradás törvénye és alkalmazása kísérleti példák,
megmaradás
mindennapi jelenségek (pl. ütközések, rakéta).
Körmozgás
Newton II. törvényének alkalmazása a körmozgásra.
dinamikai vizsgálata
A
centripetális
gyorsulást
okozó
erı
felismerése
mindennapi
jelenségekben. Munka, energia A munka értelmezése
A munka kiszámítása különbözı esetekben: állandó erı és irányába mutató elmozdulás, állandó erı és szöget bezáró elmozdulás, lineárisan változó erı (rugóerı) munkája.
Mechanikai energia-
Mozgási energia, magassági energia, rugalmas energia. Munkatétel és
fajták
alkalmazása egyszerő feladatokban. mechanikai
A mechanikai energia megmaradásának törvénye és érvényességi köre.
energia-megmaradás
A mechanikai energia-megmaradás alkalmazása egyszerő feladatokban.
A
törvénye A
teljesítmény
és
A teljesítmény és hatásfok fogalma, kiszámítása hétköznapi példákon.
hatásfok
A továbbhaladás feltételei Legyen képes fizikai jelenségek megfigyelésére, az ennek során szerzett tapasztalatok elmondására. Tudja helyesen használni a tanult legfontosabb mechanikai alapfogalmakat (tehetetlenség, tömeg, erı, súly, sebesség, gyorsulás, energia, munka, teljesítmény, hatásfok). Legyen képes egyszerő mechanikai feladatok megoldására a tanult alapvetı összefüggések segítségével. Ismerje és használja a tanult fizikai mennyiségek mértékegységeit. Tudjon példákat mondani a tanult jelenségekre, a tanult legfontosabb törvényszerőségek érvényesülésére a természetben, a technikai eszközök esetében. Tudja a tanult mértékegységeket a mindennapi életben is használt mennyiségek esetében használni. Legyen képes a tanult összefüggéseket, fizikai állandókat a képlet- és táblázatgyőjteménybıl kiválasztani, a formulákat értelmezni. Tudja, hogy a számítógépes világhálón számos érdekes és hasznos adat, információ elérhetı.
11. évfolyam Évi óraszám: 74 óra
Belépı tevékenységformák Az ,,ideális” gáz absztrakt fogalmának megértése a konkrét gázokon végzett kísérletek tapasztalatainak általánosításaként. A általános érvényő fizikai fogalmak kialakítására, a törvények lehetı legegyszerőbb matematikai megfogalmazására való törekvés bemutatása az gázhımérsékleti skála bevezetése kapcsán. Az állapotjelzık, állapotváltozások megértése, szemléltetése p-V diagramon. Következtetések az anyag láthatatlan mikroszerkezetére, makroszkopikus mérések, összetett fizikai kísérletek alapján. Makroszkopikus termodinamikai mennyiségek, jelenségek értelmezése részecskemodell segítségével. Szimulációs PC-programok alkalmazása a kinetikus gázelmélet illusztrálására. Érzékeinkkel közvetlenül nem megtapasztalható erıtér (elektromos, mágneses) fizikai fogalmának kialakítása, az erıtér jellemzése fizikai mennyiségekkel. Az anyagok csoportosítása elektromos vezetıképességük alapján (vezetık, félvezetık, szigetelık). Az elektromosságtani fizikai ismeretek alkalmazása a gyakorlati életben (érintésvédelem, baleset-megelızés, energiatakarékosság). Elektromos technikai eszközök mőködésének fizikai magyarázata modellek, sematikus szerkezeti rajzok alapján. Az elektromos energiaellátás összetett technikai rendszerének elemzése fizikai szempontok szerint. Kiegészítı anyagok győjtése könyvtári és a számítógépes hálózati források felhasználásával.
Témakörök
Tartalmak
Hıtan Gázok
Állapotjelzık (hımérséklet, térfogat, nyomás, anyagmennyiség).
állapotváltozásai
Boyle–Mariotte és Gay–Lussac törvények, Kelvin-féle hımérsékleti skála.
Az
egyesített
gáztörvény,
a
gázok
állapotegyenlete.
Állapotváltozások értelmezése és ábrázolás p-V diagramon. Az
anyag
atomos
Korábbi ismeretek (súlyviszonytörvények, Avogadro-törvény) új
szerkezete
szempontú rendszerezése. Az atomok, molekulák mérete.
Molekuláris
Az ,,ideális gáz’’ és modellje. Makroszkopikus termodinamikai
hıelmélet
mennyiségek, jelenségek értelmezése a részecskemodell alapján A gáz belsı energiája.
A hıtan I. fıtétele
A belsı energia fogalmának általánosítása. A belsı energia megváltoztatása
munkavégzéssel,
melegítéssel.
Az
energiamegmaradás törvényének általános megfogalmazása – I.
fıtétel. Termikus kölcsönhatások vizsgálata, szilárd anyagok és folyadékok fajhıje. Gázok állapotváltozásainak (izobár, izoterm, izochor és adiabatikus folyamat) kvalitatív vizsgálata az I. fıtétel alapján, a gázok fajhıje. A hıtan II. fıtétele
A folyamatok iránya. (Hımérséklet-változások vizsgálata spontán hıtani folyamatok során.)
Halmazállapot-
Olvadás–fagyás, forrás/párolgás–lecsapódás jellemzése. A nyomás
változások
szerepe
a
halmazállapot-változásokban.
halmazállapot-változások
energetikai vizsgálata, olvadáshı, párolgáshı. Elektrosztatika Elektromos
A elektromos állapot, a töltés fogalma, töltött testek, megosztás,
alapjelenségek
vezetık, szigetelık. Töltések közti kölcsönhatás, Coulomb-törvény.
Az elektromos tér
A térerısség fogalma, homogén tér, ponttöltés tere, erıvonalak. A feszültség és potenciál fogalma.
Kondenzátorok
A kapacitás fogalma. A kondenzátor (az elektromos mezı) energiája.
Egyenáramok Az egyenáram
Ohm-törvény. Vezetık ellenállása, fajlagos ellenállás.
Az elemi töltés
Az
elemi
töltés.
Áramvezetés
mechanizmusa
fémekben,
félvezetıkben. Egyenáramú
Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása. Áramerısség és
hálózatok
feszültség mérése, mőszerek kapcsolása, méréshatárok. Egyenáramú áramforrás – galvánelem.
Elektromos
Az elektromos teljesítmény fogalma, fogyasztók teljesítménye.
teljesítmény
A továbbhaladás feltételei Ismerje fel, hogy a termodinamika általános törvényeit – az energiamegmaradás általánosítása (I. fıtétel), a spontán természeti folyamatok irreverzibilitása (II. fıtétel) – a többi természettudomány is alkalmazza, tudja ezt egyszerő példákkal illusztrálni. A kinetikus gázmodell segítségével tudja értelmezni a gázok fizikai tulajdonságait, értse a makroszkopikus rendszer és a mikroszkopikus modell kapcsolatát.
Ismerje fel és tudja magyarázni a mindennapi életben a tanult hıtani jelenségeket. Ismerjen olyan kísérleti eredményeket, tapasztalati tényeket, amelyekbıl arra kell következtetnünk, hogy az anyag atomos szerkezető. Ismerje fel a környezet anyagai közül az elektromos vezetıket, szigetelıket. Tudjon biztonságosan áramerısséget és feszültséget mérni, rajz alapján egyszerő áramkört összeállítani. Tudja, mi a rövidzárlat és mik a hatásai.
12. évfolyam Évi óraszám: 74 óra Belépı tevékenységformák Az általánosított hullámtulajdonságok megfogalmazása, az absztrakt hullámfogalom kialakítása kísérleti tapasztalatokból kiindulva (kísérletek kötélhullámokkal, vízhullámokkal). Az általános fogalmak alkalmazása egyszerő, konkrét esetekre. Kapcsolatteremtés a hullámjelenségek – hang, fény – érzékileg tapasztalható tulajdonságai és fizikai jellemzıi között. A fizikai tapasztalatok, kísérleti tények értelmezése modellek segítségével, a modell és a valóság kapcsolatának megértése. A fizikai valóság különbözı szempontú megközelítése – az anyag részecske- és hullámtulajdonsága. Fizikatörténeti kísérletek szerepének elemzése az atommodellek fejlıdésében. Számítógépes szimulációs és szemléltetı programok felhasználása a modern fizika közvetlenül nem demonstrálható jelenségeinek megértetéséhez. Hipotézis, tudományos elmélet és a kísérletileg, tapasztalatilag igazolt állítások megkülönböztetése. Érvek és ellenérvek összevetése egy-egy problémával kapcsolatban (pl. a nukleáris energia hasznosítása kapcsán). A tudomány és áltudomány közti különbségtétel. A sajtóban megjelenı fizikai témájú aktuális kérdések kritikai vizsgálata, elemzése. Kapcsolatteremtés az atomfizikai ismeretek és korábban a kémia tantárgy keretében tanult atomszerkezeti ismeretek között. Kapcsolatteremtés, szintéziskeresés a gimnáziumi fizika tananyag különbözı jelenségei, fogalmai, törvényszerőségei között. Kitekintés az aktuális kutatások irányába az őrkutatás témaköréhez kapcsolódóan (ismeretterjesztı internet anyagok felhasználásával). Témakörök
Tartalmak
Rezgések, hullámok Mechanikai rezgés
A harmonikus rezgımozgás kísérleti vizsgálata. A rezgést jellemzı mennyiségek. Newton II. törvényének alkalmazása a rugón lévı testre. A rezgésidı kiszámítása. A rezgés energiája, energiamegmaradás. A rezgést befolyásoló külsı hatások következményei (csillapodás, rezonancia kísérleti vizsgálata).
Mechanikai hullámok
A hullám mint a közegben terjedı rezgésállapot, longitudinális és transzverzális hullám, a hullámot jellemzı mennyiségek: hullámhossz, periódusidı, terjedési sebesség. Hullámjelenségek kísérleti vizsgálata gumikötélen és hullámkádban. Hullámok visszaverıdése és törése, elhajlás,
interferencia.
Állóhullámok
kialakulása
kötélen
(a hullámhossz és kötélhossz kapcsolata). A hang
A hang terjedése közegben. A hétköznapi hangtani fogalmak fizikai
hullámtulajdonságai
értelmezése (hang magassága, hangerısség, alaphang, felhangok,
hangszín, hangsor, hangköz). Doppler-jelenség. Elektromágneses indukció A mágneses tér kísérleti vizsgálata – magnetométer. A mágneses tér
A mágneses tér
jellemzése. A mágneses indukció vektorfogalma, erıvonalak. Áramok mágneses tere (hosszú egyenes vezetı, tekercs). A Föld mágnessége. Árammal átjárt vezetık mágneses térben. Vezetık kölcsönhatása. Az
Lorentz-erı
egyenáramú motor mőködésének elve. Mozgó töltések mágneses térben a Lorentz-erı fogalma. Kísérletek katódsugarakkal – a fajlagos töltés fogalma. Mozgási indukció
A mozgási indukció kísérleti vizsgálata, a jelenség magyarázata, az indukált feszültség és kiszámítása. Lenz-törvény. Váltakozó feszültség kísérleti elıállítása, váltófeszültség, váltóáram fogalma és jellemzése – effektív teljesítmény, effektív feszültség, effektív áramerısség fogalma és mérése. A hálózati elektromos energia elıállítása.
Nyugalmi indukció
A nyugalmi indukció kísérleti vizsgálata, Lenz-törvény általánosítása. Önindukció. Önindukciós jelenségek a mindennapi életben. Az áramjárta tekercs (mágneses tér) energiája. A transzformátor mőködésének
alapelve.
A
transzformátor
gyakorlati
alkalmazásai. Elektromágneses
Változó elektromos tér mágneses tere. Elektromágneses rezgések
hullámok
egyszerő
rezgıkörben.
Az
elektromágneses
hullám
fogalma,
jellemzése. Az elektromágneses hullámok spektruma, elektromágneses hullámok a mindennapi életben. A fény, mint elektromágneses hullám. A fény tulajdonságainak vizsgálata. A fény terjedése vákuumban és
Hullámoptika
anyagban (terjedési sebesség). Visszaverıdés, törés (Snellius– Descartes–törvény, teljes visszaverıdés, optikai eszközök képalkotása, leképezési törvény). A fehér fény színekre bontása, színkeverés. Interferencia, fénypolarizáció. A fénysebesség mint határsebesség. Modern fizika A
fény
természete
kettıs
A fényelektromos jelenség – a fény részecsketermészete. Fotocella, napelem, gyakorlati alkalmazások.
Az
elektron
kettıs
Az elektron mint részecske. Elektroninterferencia, elektronhullám.
természete Atommodellek
A modellek kísérleti alapjai, elıremutató sajátságai és hibái. Thomson féle atommodell. Rutherford-modell (az atommag). Bohr-modell: diszkrét energiaszintek. Vonalas színkép, fény kisugárzása és elnyelése. Kvantummechanikai atommodell.
Magfizika Az
atommag
A nukleonok (proton, neutron), a nukleáris kölcsönhatás jellemzése.
szerkezete
Tömegdefektus.
A radioaktivitás
Alfa-, béta- és gammabomlás jellemzése. Aktivitás fogalma, idıbeli változása. Radioaktív sugárzás környezetünkben, a sugárvédelem alapjai. A természetes és mesterséges radioaktivitás gyakorlati alkalmazásai.
Maghasadás
A
maghasadás
jelensége,
láncreakció,
sokszorozási
tényezı.
Atombomba, atomerımő, az atomenergia felhasználásának elınyei és kockázata. Magfúzió
A magfúzió jelensége, a csillagok energiatermelése, a hidrogénbomba.
Csillagászat Egyetemes
A Newton-féle gravitációs törvény; a gravitációs állandó. A
tömegvonzás
heliocentrikus
világkép.
Bolygómozgás:
Kepler-törvények.
mesterséges égitestek mozgása. A földi gravitáció és a súly. Csillagfejlıdés
A csillagok születése, fejlıdése és pusztulása.
Kozmológia alapjai
Az Univerzum tágulása. Hubble-törvény. İsrobbanás-elmélet.
Őrkutatás
A világőr megismerése, a kutatás irányai.
A továbbhaladás feltételei Ismerje a hullám fizikai jellemzıit. Ismerje az elektromágneses spektrum jellemzı sugárzásait. Ismerje az atomelmélet fejlıdésében fontos szerepet játszó fizikatörténeti kísérleteket. Ismerje az atommag összetételét. Ismerje a radioaktivitás sugárzások fajtáit és ezek jellemzıit, a természetes és mesterséges radioaktivitás szerepét életünkben (veszélyek és hasznosítás).
A
Ismerje a magátalakulások fıbb típusait (hasadás, fúzió). Legyen tisztában ezek felhasználási lehetıségeivel. Tudja összehasonlítani az atomenergia felhasználásának elınyeit és hátrányait a többi energiatermelési móddal, különös tekintettel a környezeti hatásokra. Legyenek ismeretei a csillagászat elméleti és gyakorlati jelentıségérıl. A gimnázium utolsó osztályában a korábbi évek tananyagának és a modern fizika elemeinek szintetizálásával körvonalazódnia kell a diákokban egy korszerő természettudományos világképnek. Tudatosodnia kell a tanulókban, hogy a természet egységes egész, szétválasztását résztudományokra csak a jobb kezelhetıség, áttekinthetıség indokolja. A fizika legáltalánosabb törvényei a kémia, biológia, földtudományok és az alkalmazott mőszaki tudományok területén is érvényesek.
