FIZIKA 7-12. ÉVFOLYAM SZERZŐK: Raffai Endréné, Brúderné Havasi Ibolya
7-12. OSZTÁLY 1. A fizikaoktatás céljai és feladatai 1.1. Az alapfokú fizikaoktatás (7- 8. osztály) céljai A 7. és 8. osztályban a fizikatanítás az általános iskola alsóbb évfolyamain tanított Környezetismeret, illetve Természetismeret integrált tantárgyak anyagára épül, azoknak szerves folytatása. Céljai: – Keltse fel a tanulók érdeklődését a természeti, ezen belül a fizikai jelenségek iránt. Készítse elő és alapozza meg a többi természettudomány tanítását is. – Vezesse be a tanulókat az anyagok tulajdonságainak, a természeti környezet változásainak, kölcsönhatásainak, ezek törvényszerűségeinek ismeretkörébe. – A mechanikai, hőtani, elektromosságtani és fénytani ismeretekkel alapozza meg korszerű fizikai szemléletmódjukat, segítse hozzá őket a technikai eszközök gazdaságos és biztonságos működtetésének megértéséhez. – Tanítsa meg a tanulókat arra, hogy tapasztalataikat és következtetéseiket rögzíteni tudják szóban, rajzban vagy írásban. – Ismertesse meg őket az SI és SI-n belüli mértékegységek szabatos használatával. – Életkoruknak megfelelő munkaformák alkalmazásával tegye képessé őket a csoportmunkában való tevékenykedésre, önálló ismeretszerzésre, különféle taneszközök kezelésére, kísérleti eszközök balesetmentes használatára. – Fejlessze megfigyelő-, emlékező-, képzelő- és gondolkodási képességeiket. – Nevelje őket problémalátó és problémamegoldó emberekké. – Alapozza meg környezetbarát szemléletüket, járuljon hozzá környezettudatos magatartásuk kialakulásához. A művelődési anyag feldolgozása során alakítsa ki a meggyőződésből fakadó tudatos és aktív környezetvédelem iránti igényt. Fejlesztési követelmények Ismeretszerzési, feldolgozási- és alkalmazási- képességek A tanuló legyen képes a fizikai jelenségek, folyamatok megadott szempontok szerinti tudatos megfigyelésére, igyekezzen a jelenségek megértésére. Legyen képes a lényeges és lényegtelen tényezők elkülönítésére. Tudja a kísérletek, mérések eredményeit különböző formákban (táblázatban, grafikonon, sematikus rajzon) irányítással rögzíteni. Tudja kész grafikonok, táblázatok, sematikus rajzok adatait leolvasni, értelmezni, ezekből tudjon egyszerű következtetéseket levonni. A tanuló tudja érthetően elmondani, ismereteinek mennyisége és mélysége szerint magyarázni a tananyagban szereplő fizikai jelenségeket, törvényeket, valamint az ezekhez kapcsolódó gyakorlati alkalmazásokat. Tudjon egyszerű kísérleteket, méréseket végrehajtani. Legyen tapasztalata a kísérleti eszközök, anyagok balesetmentes használatában.
2
Szerezzen jártasságot a tananyagban szereplő SI és a gyakorlatban használt SI-n kívüli mértékegységek használatában, a mindennapi életben is használt mértékegységek átváltásában. Legyen képes megadott szempontok szerint használni különböző szakkönyveket, lexikonokat, képlet- és táblázatgyűjteményeket és multimédiás oktatási anyagokat. Tudja, hogy a számítógépes világhálón a fizika tanulását, a fizikusok munkáját segítő adatok, információk is megtalálhatók. Értse a szellemi fejlettségnek megfelelő szintű ismeretterjesztő könyvek, cikkek, televízió- és rádióműsorok információit. Értékelje a természet szépségeit, tudja, hogy a természetet, környezetünket védeni kell. Ismerje a tananyag természet- és környezetvédelmi vonatkozásait, törekedjék ezeknek alkalmazására. Tájékozottság az anyagról, tájékozódás térben és időben Ismerje fel a természetes és mesterséges környezetünkben előforduló anyagok tanult tulajdonságait. Legyen jártas az anyagoknak tanult tulajdonságaik alapján való csoportosításában. Tudja, hogy a természeti folyamatok térben és időben zajlanak le, a fizika vizsgálódási területe a nem látható mikrovilág pillanatszerűen lezajló folyamatait éppúgy magában foglalja, mint a csillagrendszerek évmilliók alatt bekövetkező változásait. Legyen gyakorlata a mindennapi életben előforduló távolságok és időtartamok becslésében, tudja ezeket összehasonlítani. Legyen áttekintése a természetben található méretek nagyságrendjéről. Tájékozottság a természettudományos megismerésről, a természettudományok fejlődéséről Tudatosuljon a diákokban, hogy a természet megismerése hosszú folyamat. A tanult fizikai ismeretekhez kapcsolódva tudja, hogy mely történelmi korban történtek és kiknek a nevéhez köthetők a legfontosabb felfedezések. Ismerje a kiemelkedő magyar fizikusok, mérnökök, természettudósok munkásságát. Értse, hogy a fizika és a többi természettudomány között szoros kapcsolat van, kutatóik különböző szempontból és eltérő módszerekkel, de ugyanazt az anyagi valóságot vizsgálják. 1.2. A gimnáziumi fizikaoktatás (9 – 11. osztály) céljai A fizika kerettantervében meghatározott célok és feladatok maradéktalan teljesítése érdekében kiemelt fontosságúnak tekintjük, hogy a fizikaoktatás és az általa történő nevelés segítse elő a következőket: – Olyan korszerű fizikai világkép kialakítását a tanulókban, amely megalapozza a mindennapi élethez és termelői tevékenységhez szükséges jártasságok, képességek, készségek és ismeretek megszerzését; a szándékot és tudást a jövő megtervezéséhez, az életfeltételeket biztosító környezet megvédéséhez; az ember harmonikus kölcsönhatását környezetével és mindezekkel az emberiség jövőjének biztosításában való tudatos részvétel lehetőségét. – A tanulási technikák olyan – az életkornak megfelelő szintű – ismeretét és alkalmazását, amelyek képessé teszik a tanulókat, hogy akár önállóan is ismerethez juthassanak a természeti, technikai és társadalmi környezet folyamatairól, kölcsönhatásairól, változásairól stb. – A tanuló ismerje a környezetében előforduló legfontosabb anyagokat, azok két nagy csoportját (részecske szerkezetűt, illetve mezőt), ezek szerkezetét, alapvető tulajdonságait; tudja az anyagokat összehasonlítani, csoportosítani, rendszerezni; legyen képes kapcsolatot teremteni a kémiában tanultakkal.
3
– Minden tanuló tájékozott legyen a hagyományos ismeretekben és elemi szinten a modern fizika azon eredményeiről (atomenergia, elektromágneses sugarak, ősrobbanás, őrkutatás stb.), amelyek ma már közvetlenül vagy közvetve, de befolyásolják életünket. – A fizikatanítás különösen jó lehetőségeinek kihasználását a megismerési, gondolkodási, absztrakciós, önálló tanulási, szervezési, tervezési, döntési, cselekvési stb. képességek fejlesztéséhez, kialakításához. – A pozitív személyiségjegyek erősítését mind a manipulatív, kísérleti, mind az értelmi, logikai feladatok segítségével, amelyek érdeklődést, türelmet, összpontosítást, objektív ítéletalkotást, mások véleményének figyelembe vételét, helyes önértékelést, stb. kívánnak meg és így fejlesztik azokat. – Mivel a fizika alaptudomány – hiszen saját alapelvei és fogalomrendszere van, amit más tudományok átvesznek –, a fizikaoktatás egyik legfontosabb feladata és célja az, hogy (amennyire a kerettantervek „rendszere” ezt most lehetővé teszi) előkészítse, megalapozza a többi természettudomány és a technika tanulását. Fejlesztési követelmények Az előzőekben megfogalmazott célok és feladatok megvalósításának szintjét, az egyes fejezetek előtt leírt konkrét követelményekkel lehet – a kerettantervben leírtaknál konkrétabban és a helyi lehetőségekhez alakítva – meghatározni. 1.3 Természettudományos kompetenciák A természettudományok esetében elengedhetetlen a természeti világ alapelveinek, az alapvető tudományos fogalmaknak, módszereknek, a technológiai folyamatoknak, valamint a mindezek emberi alkalmazása során kifejtett tevékenységek természetre gyakorolt hatásának az ismerete. Ezeknek az ismereteknek a birtokában az egyén megérti a tudományos elméletek szerepét a társadalmi folyamatok formálódásában, az alkalmazások és a technológiák előnyeit, korlátait és kockázatait a társadalom egészében (a döntéshozatallal, értékekkel, erkölcsi kérdésekkel, kultúrával stb. kapcsolatosan). A természettudományos kompetencia birtokában az egyén képes mozgósítani természettudományos és műszaki műveltségét, a munkájában és a hétköznapi életben felmerülő problémák megoldása során. Gyakorlatias módon tudja a tudását alkalmazni új technológiák, berendezések megismerésében és működtetésében, a tudományos eredmények alkalmazása során, problémamegoldásaiban, egyéni és közösségi célok elérésében, valamint a természettudományos és műszaki műveltséget igénylő döntések meghozatalában. Kritikus az áltudományos, az egyoldalúan tudomány- és technikaellenes megnyilvánulásokkal szemben. Képes és akar cselekedni a fenntartható fejlődés feltételeinek biztosítása érdekében lokálisan, és globális vonatkozásokban egyaránt. A természettudományos kompetencia kritikus és kíváncsi attitűdöt, az etikai kérdések iránti érdeklődést, valamint a biztonság és a fenntarthatóság tiszteletét egyaránt magában foglalja különösen a tudományos és technológiai fejlődés saját magunkra, családunkra, közösségünkre és az egész Földre gyakorolt hatásával kapcsolatban.
2. A célok megvalósításához szükséges feltételek Az iskolában a személyi feltételek főiskolát vagy egyetemet végzett fizika szakos tanár. 4
A tananyag elsajátítását, elmélyítését szolgáló segédeszközök: Tanári demonstrációs eszközök: az iskolában rendelkezésre álló, a taneszköz jegyzékben szereplő eszközök. Tanulókísérleti eszközök: mechanikai, hőtani, elektromosságtani és optikai tanulókísérleti egységcsomag. Nyomtatott taneszközök: az Oktatási Minisztérium által jóváhagyott jegyzékben szereplő, a fizika munkaközösség által kipróbált és elfogadott tankönyvek, munkafüzetek, feladatgyűjtemények és Négyjegyű függvénytáblázat. Nevelői segédletek: módszertani kiadványok, szakkönyvek, lexikonok, folyóiratok. Nyomtatott grafikai eszközök: táblázatok a fizikai mennyiségekről, mértékegységeikről, a fontosabb anyagállandókról. Vizuális és audiovizuális információhordozók és eszközök: fóliák, írásvetítő, TV, videomagnó, számítógép, CD-k, vetítővászon, modellek.
3. Tanulásszervezési alapelvek A 7 - 10. évfolyamon a fizika oktatása teljes osztálykeretben történik. A 9 - 10. évfolyamon - igény és lehetőség szerint - heti 2 órában szakkörön Ennek a tanulási formának a célja az alapórán tanultak elmélyítése feladatmegoldások, tanulókísérletek, önálló megfigyelések, önálló témafeldolgozások segítségével. A 11 - 12. évfolyamon fakultációs csoportokat indítunk a fizikából érettségizni, illetve a szakirányban továbbtanulni szándékozó tanulók emelt szintű képzése, felvételi vizsgára való előkészítése céljából.
4. A tanulási folyamat motiválása A tanulók fizika iránti érdeklődésének felkeltése érdekében az órákon kísérleteket, mérési gyakorlatot végzünk, illetve – amennyiben ez lehetséges – végeztetünk. Rámutatunk a fizikának más tudományterületekkel (történelem, filozófia, stb.) fennálló kapcsolataira. Különös figyelmet fordítunk a fizikatörténet legfontosabb eseményeinek és magyar vonatkozásainak ismertetésére. Felhívjuk tanulóink figyelmét a Középiskolai Matematikai Lapokban és az Oktatási Minisztérium által meghirdetett (Mikola Sándor és OKTV) feladatmegoldó versenyeken és egyéb fizika versenyeken való részvételre és felkészítjük őket ezekre.
5.A tanulmányi munka számonkérése, értékelése Számonkérés minden évfolyamon történik, a témák befejezése után témazáró dolgozat íratásával, témák közben szóbeli és rövidebb írásbeli feleletekkel, valamint önálló témafeldolgozások (kiselőadások), megfigyelések, adatgyűjtések értékelésével. Egy adott félév során minden tanulónak legalább annyi beszámolási lehetőséget kívánunk biztosítani, amennyi a fizika tantárgy heti óraszáma. A tanár a témazáró dolgozat időpontjáról a dolgozat megíratása előtt legalább egy héttel tájékoztatja a tanulót.
5
Minden tanulónak lehetőség szerint tanévenként legalább egyszer (fakultáción kétszer) szóbeli felelési lehetőséget adunk. A felelés során a megelőző 3 – 4 tanórán elsajátított tananyagban (fakultáción az adott témakörben) való jártasságról kell számot adnia a tanulónak. Az értékelés osztályzatok formájában jut kifejezésre, 1-től 5-ig terjedő skálán. Az osztályzathoz esetenként szóbeli vagy rövid írásos kiegészítést tehetünk. A témazáró dolgozatokra kapott érdemjegyek a következő teljesítményt jelentik: 0 - 29 % elégtelen (1) 30 - 49 % elégséges (2) 50 - 74 % közepes (3) 75 - 89 % jó (4) 90 - 100 % jeles (5) Az írásbeli számonkérések érdemjegyeit a szaktanár az osztály és a dolgozat színvonalához alkalmazva saját hatáskörében állapítja meg. A félévi és tanév végi osztályzatok megállapításánál a tanár a témazárók érdemjegyeit súlyozottan veszi figyelembe. A témazáró dolgozatot minden tanulónak meg kell írnia, hiányzás esetén egy előre megbeszélt időpontban pótolnia kell. Egyéb dolgozatok esetén a pótlást a tanuló kérheti, vagy a tanár elrendelheti. A tanuló kérésére indokolt esetben a félév vagy tanév vége előtt 2 héttel biztosítható szóbeli vagy írásbeli javítási lehetőség. Előzmények: Matematika, környezetismeret, természetismeret, technika majd később a biológia, kémia tantárgy keretében megszerzett ismeretek, jártasságok és készségek.
7. OSZTÁLY 1,5 óra/hét I. Az anyag néhány tulajdonsága
5 óra
II. Testek mozgása
4 óra
III. Dinamika alapjai
9 óra
IV. A nyomás
7 óra
V. Energia, munka VI. Hőjelenségek
8 óra 6 óra
Összefoglalás, rendszerezés ( + évégi 2 óra)
8 óra
Témazáró dolgozat
6 óra
Tartalék
2 óra Összesen
55 óra 6
Belépő tevékenységformák Egyszerű mechanikai és hőtani jelenségek megfigyelése, a tapasztalatok önálló, szóbeli összefoglalása. A hétköznapi életben is használt fizikai szakszavak tartalmi pontosítása, az új szakkifejezések szabatos használata. Mindennapi eszközökkel, házilag elvégezhető egyszerű mechanikai és hőtani kísérletek összeállítása, diák-kísérletgyűjtemények alapján, bemutatás és értelmezés egyéni vagy csoportmunkában. Összefüggések felismerése egyszerű mechanikai és hőtani kísérletekben. Egyszerű mérések adatainak felvétele, táblázatba foglalása és grafikus ábrázolása, az ábrázolt függvénykapcsolat kvalitatív értelmezése. Út és időmérésen alapuló átlagsebesség-meghatározás elvégzése az iskolán kívül (pl. gyaloglás, futás, kerékpár, tömegközlekedési eszközök). A tanult mechanikai és hőtani alapfogalmak és a mindennapi gyakorlat jelenségeinek összekapcsolása, egyszerű jelenségek magyarázata. Elemi számítások lineáris fizikai összefüggések alapján. Ismerkedés az iskolai könyvtár fizikával kapcsolatos anyagaival (természettudományi kislexikon, fizikai fogalomtár, kísérletgyűjtemények, ifjúsági tudományos ismeretterjesztő kiadványok, stb.) tanári irányítással. Ismerkedés az iskolai számítógépes hálózat (Sulinet) válogatott anyagaival kisebb csoportokban, tanári vezetéssel.
I.
Az anyag néhány tulajdonsága
Cél:
– Néhány egyszerű változási folyamat megfigyelése, vizsgálata. – Felismertetni és tudatosítani, hogy változás csak a környezet hatására kölcsönhatás közben jöhet létre. – Az eddig jártasság szinten végzett méréseket (hosszúság, hőmérséklet, idő) készség szintre emelni. – Tudatosítani, hogy az anyagnak két fajtája van, a részecskeszerkezetű és a mező. – Az 5. tanévinél megalapozottabb, szemléletes képet kialakítani a részecskeszerkezetű anyagokról különféle halmazállapotában. Modellek használata a megismerésben. – Megmutatni a mérés jelentőségét és a tulajdonságok jellemzését mennyiségekkel.
7
TÉMAKÖR
I. Az anyag néhány tulajdonsága
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
– Az anyag és a test fogalma. – Az anyag belső szerkezete. – A testek néhány mérhető tulajdonsága és jellemző mennyiségeik. – A testek állapotváltozásai. A környezet védelme. – A mechanikai-, termikus-, mágneses-, elektromos- és gravitációs kölcsönhatások.
II.
A tanulók: – ismerjék fel a változásokat, a kölcsönhatásokat és a kölcsönható partnereket néhány egyszerű esetben; – tudják, hogy mi a jellemző a termikus-, a mechanikai-, a mágneses-, az elektromos-, a gravitációs kölcsönhatásokra; – legyenek tisztában azzal, hogy változás csak környezet hatására, kölcsönhatás közben jöhet létre; – tudják, hogy az anyagnak két fajtája van: a részecskeszerkezetű és a mező; – értsék meg, hogy a testeknek, anyagoknak van közös tulajdonságuk (pl. kiterjedés, hőmérséklet), amelyekben különbözhetnek egymástól. Az ilyen tulajdonságokat mennyiségekkel is lehet jellemezni; – tudják a részecskemodell alapján a különböző halmazállapotokat jellemezni; – legyenek képesek irányítással egyszerű megfigyeléseket, kísérleteket, méréseket elvégezni, következtetéseket levonni, azokat megfogalmazni és feljegyzéseket végezni; – készség szinten tudjanak hosszúságot, hőmérsékletet és időt mérni.
A testek mozgása
Cél: – Néhány egyszerű változási folyamat megfigyelése, vizsgálata. – Felismertetni és tudatosítani, hogy változás csak a környezet hatására kölcsönhatás közben jöhet létre. – Az eddig jártasság szinten végzett méréseket (hosszúság, hőmérséklet, idő) készség szintre emelni. – Tudatosítani, hogy az anyagnak két fajtája van, a részecskeszerkezetű és a mező. – Az 5. tanévinél megalapozottabb, szemléletes képet kialakítani a részecskeszerkezetű anyagokról különféle halmazállapotában. Modellek használata a megismerésben. – Megmutatni a mérés jelentőségét és a tulajdonságok jellemzését mennyiségekkel.
TÉMAKÖR II. A testek mozgása
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG –
A mozgás viszonylagossága. Pálya, út, elmozdulás.
8
A tanulók: – ismerjék fel a változásokat, a kölcsönhatásokat és a kölcsönható partnereket néhány egyszerű esetben;
–
Egyenes vonalú egyenletes mozgás kísérleti vizsgálata. A sebesség fogalma.
–
A sebesség, az út és az idő kiszámítása. Az egyenletes mozgás grafikonjai.
–
Az egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata. Az átlag- és pillanatnyi sebesség fogalma. A gyorsulás.
– A szabadon eső test mozgásának kísérleti vizsgálata és jellemzése. A nehézségi gyorsulás fogalma.
III.
– értsék és tudják alkalmazni a hely és a mozgások vizsgálatánál a „viszonylagos” fogalmát; – kísérletre és megfigyelésre alapozva jellemezzék az egyenletes és a változó haladó mozgást kvalitatív módon; ismerjék és tudják alkalmazni az egyenletes mozgás sebességének, valamint az átlagsebességnek a meghatározási módját mind algebrai, mind grafikus úton; – legyenek képesek felismeréseikről, méréseikről, tudásukról szóban és írásban, valamint grafikonok, táblázatok készítésével beszámolni; – tudjanak különbséget tenni a vizsgált jelenség szempontjából meghatározó,illetve elhanyagolható hatások között (pl. a szabadesésnél), értsék az elhanyagolt hatások és megállapítások érvényességi határai között lévő kapcsolatokat; – tudjanak megoldani egyszerűbb feladatokat a sebességgel kapcsolatban.
A dinamika alapja
Cél: – Néhány egyszerű változási folyamat megfigyelése, vizsgálata. – Felismertetni és tudatosítani, hogy változás csak a környezet hatására kölcsönhatás közben jöhet létre. – Az eddig jártasság szinten végzett méréseket (hosszúság, hőmérséklet, idő) készség szintre emelni. – Tudatosítani, hogy az anyagnak két fajtája van, a részecskeszerkezetű és a mező. – Az 5. tanévinél megalapozottabb, szemléletes képet kialakítani a részecskeszerkezetű anyagokról különféle halmazállapotában. Modellek használata a megismerésben. – Megmutatni a mérés jelentőségét és a tulajdonságok jellemzését mennyiségekkel.
9
TÉMAKÖR
III. A alapjai
IV.
dinamika
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
–
A tehetetlenség fogalma. A A tanulók: tehetetlenség törvénye és az – tudjanak különbséget tenni a inercia rendszer. mozgás és a mozgásállapot között; – egyszerű esetekben ismerjék fel a – A tömeg fogalma és mérése. mechanikai kölcsönhatásokat és a bennük megnyilvánuló két hatást, – A sűrűség fogalma és kiszávalamint azt a két partnert, amely mítása. ezeket a hatásokat kifejti; – Az erőhatás fizikai értel- – tudják dinamikailag értelmezni a mezése. Az erő fogalma és tömeg és az erő fogalmát, valaábrázolása vektorokkal. mint bevezetni azok mértékegységeit statikai módon; – Az erő mérése. Rugóerő. – tudjanak e témakörben egyszerű feladatokat következtetéssel és – Erő fajták: gravitációs erő, sűrűségnél képlet alkalmazásával a súly, a súrlódás és közegis megoldani; ellenállás. – értsék, hogy az erő miért iránymennyiség, és tudják ábrázolni; – Az erő-ellenerő, Newton – tudjanak különbséget tenni a graIII. törvénye. vitációs erő és a súly között; – ismerjék a különféle erőhatáso– Az egy testet érő erőhatáskat, azok legegyszerűbb követok együttes eredménye. Az kezményeit, és értsék meg azokegyensúly fogalma. ban a közös jelleget, hogy mindegyik mozgásállapot-változást hoz létre; – A forgatónyomaték kísérleti – ismerjék Galilei, Newton és Eötvös vizsgálata és kiszámítása. Loránd munkásságát.
A nyomás
Cél: – Az eddig megismert erőfogalom bővítése (nyomóerő, felhajtóerő). – Az ok és okozati kapcsolatok vizsgálata a nyomás fogalmának kialakításában. – A folyadékokkal és a gázokkal kapcsolatos jelenségek vizsgálata és azok magyarázata anyagszerkezeti ismeretekkel. – Arkhimédész törvényének kísérletekre történő megalapozása és logikai úton történő magyarázata a felhajtóerő nagyságának különböző módon történő kiszámítására. – A rendszerben történő gondolkodás erősítése. – A testet érő erőhatásokról tanultak mélyítésével és annak tudatosításával, hogy a test helyzetét a folyadékban a testet érő erőhatások együttesen határozzák meg. Úszás, merülés, lebegés; a folyadék és a test sűrűségviszonyának elemzése. 10
– Kapcsolatok a biológiában és a földrajzban tanultakkal, és a környezetvédelemmel. – Ismerjék fel a fizikai törvények érvényességi hatását a közlekedőedények és a hajszálcsövek összehasonlítása alapján.
TÉMAKÖR
IV. A nyomás
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
–
A nyomás fogalma és kiszámítása.
–
A hidrosztatikai nyomás kísérleti vizsgálata, a hidrosztatikai nyomást meghatározó paraméterek.
–
Pascal törvénye és gyakorlati vonatkozásai.
–
A gázok nyomása. A légnyomás. A gázok nyomása zárt térben.
–
A nyomáskülönbségeken alapuló eszközök.
–
Közlekedőedények. Hajszálcsövek.
Környezetvédelem. – A felhajtóerő kísérleti vizsgálata. – Arkhimédész törvénye. Az úszás, lebegés, elmerülés feltételei.
11
A tanulók: – ismerjék a nyomás fogalmát, függését a nyomóerőtől és a nyomott felülettől, kiszámítási módját, mértékegységét és gyakorlati alkalmazásait; – tudják Pascal törvényét, és értsék ennek gyakorlati vonatkozásait; – tudják a felhajtóerő létrejöttének okait és a nagyságát befolyásoló tényezőket; – kísérletek alapján ismerjék fel és fogalmazzák meg Arkhimédész törvényét; az úszás, lebegés, merülés feltételeit, és legyenek képesek mindezeket egyszerű feladatok megoldásánál alkalmazni; – tudják, hogy a levegőnek is van súlya, és ebből származik a légnyomás; – ismerjék a légnyomás értékeit, és hogy mitől függ a légnyomás nagysága, illetve milyen eszközzel mérjük; – tudják értelmezni a gázok nyomását zárt térben a gázok részecskeszerkezete alapján; – ismerjék a legfontosabb nyomáskülönbségeken alapuló eszköz működési elvét és gyakorlati alkalmazását; – ismerjék fel a közlekedőedényeket és a hajszálcsöveket, illetve tudják az eszközökre vonatkozó törvényszerűségeket és ezek környezetvédelmi vonatkozásait.
V.
Energia, energiaváltozások
Cél: – Alkalmazni képes tudássá formálni az energia és az energiaváltozás fogalmát, illetve szerepét az állapot- és állapotváltozás mennyiségi jellemzésében. – A munka, mint energiaváltozás fizikai fogalmának értelmezése, kialakítása és kiszámítása a legegyszerűbb esetben. – Egyszerű példákon keresztül megmutatni az energia megmaradását, kiemelni a „megmaradó” mennyiségek jelentőségét és kapcsolatát a kölcsönhatással (pl. az egyszerű gépeknél); – Felhívni a figyelmet az energiatakarékosság környezetvédő szerepére, ezen keresztül kiemelni a környezetvédelem fontosságát és lehetőségeit. – Erősíteni a felelősséget a tanulókban önmaguk, embertársaik és a természet iránt. – Tudatosítani a teljesítmény és hatásfok alapvető szerepét az energiatakarékosságban. – Az erőhatás forgás- és mozgásállapot-változtató képességének felismertetése és mennyiségi jellemzése. – Az egyensúly fogalmának bővítése az egyszerű gépeknél.
TÉMAKÖR
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
V. Energia, ener- . – giaváltozások –
.
Az energia fogalma. A munka fogalma és kiszámítása.
–
Az emelési munka.
–
A mechanikai energia fajtái.
–
Az energia megmaradásának tudatosítása kvalitatív szintű egyszerű példákon.
–
A teljesítmény fogalma és kiszámítása.
–
Energiatakarékosság környezetvédelem.
–
A hatásfok és kiszámolása.
–
Az emelő típusú egyszerű gépek
–
A lejtő típusú egyszerű gépek.
–
Egyszerű gépek a gyakorlatban.
12
és
a
A tanulók: – tudják a testek állapotát és állapotváltozását az energiával, ill. energiaváltozással jellemezni; – ismerjék az energia, munka, teljesítmény, hatásfok, forgatónyomaték, erőkar fogalmát, jelét, kiszámítási módját; – tudják kiszámolni a W = F × s, M = F × k összefüggés alapján bármelyik két mennyiség ismeretében a harmadikat; – szerezzenek jártasságot az emelési munka, a teljesítmény és a hatásfok kiszámításában; – tudják megfogalmazni az emelő típusú egyszerű gépek egyensúlyának feltételét, és legyenek képesek egyszerű feladatokban ezt alkalmazni; – tudják megfogalmazni, menynyiben könnyíti meg a munkánkat az egyszerű gépek használata; – legyenek tisztában az energiamegmaradás törvényének alapvető jelentőségével;
– ismerjék fel a gyakorlatban használatos egyszerű gépeket; – ismerjék Joule és Watt munkásságát.
VI.
Hőtan
Cél: – – – – – – – –
A hő jelenségek kísérleti vizsgálata, értelmezése. Az energia és energiaváltozás fogalmának kiterjesztése a hő jelenségekre, alkalmazása az állapot és az állapotváltozás mennyiségi jellemzésében. A belső energia fogalmának bevezetése. A kísérletező, mérő, megfigyelő, összehasonlító képesség erősítése. Kiemelni a megmaradó mennyiségek fontosságát a kölcsönhatások során. Felhívni a figyelmet arra, hogy egy test állapota egyszerre több szempontból is megváltozhat, ill. többfajta kölcsönhatásban vehet részt egyszerre a test. A rendszerszemlélet erősítése. Felhívni a figyelmet néhány hőtani folyamat környezetkárosító hatására (égés, savas eső). A tudatos és aktív környezetvédelem iránti igény erősítése. Felhívni a figyelmet a környezetvédelmi lehetőségekre, pl. az energiatakarékosság kapcsán. Az egyes természeti jelenségeknél lejátszódó hőtani folyamatok elemzése (szél keletkezése, halmazállapot-változások). Kapcsolat a földrajzban, biológiában, kémiában tanultakkal. TÉMAKÖR
VI: Hőtan
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
– A hő tágulás jelensége szi- A tanulók: lárd, cseppfolyós és légnemű – tudják értelmezni és használhalmazállapotú testeknél. ni a belsőenergia fogalmát; – A hő tágulás gyakorlati jelen- – tudják, hogy az energiaváltotősége. zásnak két alapvető módja van, – A hőterjedés fajtái (hővezea termikus kölcsönhatás és a tés, hősugárzás, hőterjedés). munkavégzés; – A belső energia fogalma és – a munka és a hő kiszámításánövelése súrlódási munkával ban legyenek jártasak, ismerés termikus kölcsönhatás jék az ehhez szükséges fizikai közben. mennyiségeket (pl. olvadás– A fajhő, a hőmennyiség és az pont, fagyáspont, forráspont, égéshő fogalma és meghatáolvadáshő, forráshő, égéshő, rozása. fajhő); – Halmazállapot-változások: – tudják alkalmazni az energia olvadás, fagyás, párolgás, lemegmaradás törvényét a hőcsapódás. Olvadáspont, fatani feladatoknál; 13
gyáspont, forráspont, olvadáshő, párolgáshő, forráshő. –A halmazállapot-változás közben bekövetkező energiaváltozások kiszámítása. Az energia megmaradás. – Hőerőgépek.
– ismerjék a természetben lejátszódó fontosabb hőtani folyamatokat. Ismerjék és tudatosan alkalmazzák az általuk is megvalósítható környezetvédelmi lehetőségeket; – ismerjék a hőerőgépek működésének alapelvét.
Továbbhaladás feltételei 7. oszt A tanuló legyen képes egyszerű jelenségek, kísérletek irányított megfigyelésére, a látottak elmondására. Tudja értelmezni és használni a tanult fizikai mennyiségeknek (út, sebesség, tömeg, erő, hőmérséklet, energia, teljesítmény) a mindennapi életben is használt mértékegységeit. Ismerje a súly fogalmát, tudja, hogy a súlytalanság állapota nem jelenti a gravitáció hiányát. Ismerje fel a tanult halmazállapot-változásokat a mindennapi környezetben (pl. hó olvadása, vizes ruha száradása, stb.) Legyen tisztában az energia-megmaradás törvényének alapvető jelentőségével. Értse, hogy egyszerű gépekkel csak erőt takaríthatunk meg, munkát nem. Legyen képes kisebb csoportban, társaival együttműködve egyszerű kísérletek, mérések elvégzésére, azok értelmezésére.
8. OSZTÁLY 1,5 óra/hét Javasolt óraszámfelosztás témakörök szerint:
I.Elektromos alapjelenségek. Áramerősség, feszültség
15 óra
II. Elektromos ellenállás. Ohm törvénye. Az elektromos áram hatásai
13 óra
III. Elektromágneses indukció. Váltakozó áram.
11 óra
IV. Fénytan
12 óra Év végi összefoglalás
5 óra
_____________________________________ Összesen: Didaktikai feladatok szerint csoportosítva:
Új anyag feldolgozása Ellenőrzés Gyakorlás, hiánypótlás* Összefoglalás
24 óra 10 óra 11 óra 10 óra
Összesen:
55 óra 14
55 óra
Általános célok, feladatok: – Az anyag fogalmának további bővítése, különös tekintettel az elektromos mező vizsgálatára. – Kialakítani az elektromos töltés, áram, feszültség, ellenállás, elektromos munka és – teljesítmény fogalmakat, ezekkel kapcsolatos összefüggéseket, többségükben kvalitatív megközelítésben, esetenként mennyiségi vonatkozásokban is. – Jártasságokat kialakítani egyszerű elektromos kapcsolások készítésében, elektromos mérőműszerek használatában, feladatok megoldásában. – Egyszerű mérések adatainak felvétele, táblázatba foglalása és grafikus ábrázolása, az ábrázolt függvénykapcsolat kvalitatív értelmezése. – A tanult alapfogalmak és a mindennapi gyakorlat jelenségeinek összekapcsolása, egyszerű elektromos jelenségek értelmezése. – Erősíteni a kémia és a technika tantárgyak keretében tanultakat az elektromos kölcsönhatás értelmezésével. – Aktuális környezetvédelmi és fizikatörténeti ismeretek feldolgozása. – A fény anyagiságának tudatosítása, kölcsönható képességének vizsgálata, az élethez való nélkülözhetetlen volta. – Kísérleti alapon ismereteket kialakítani a fényforrásokról, a fény terjedési tulajdonságairól, elektromágneses hullám voltáról. – Kapcsolatteremtés a földrajz, a biológia, a környezet- és egészségvédelem területén tanultakkal.
I. Elektromos alapjelenségek Cél: – Szemléletes kép kialakítása a tanulókban az atomok „szerkezetéről”, az elektromos tulajdonságú részecskék létezéséről, kapcsolatteremtés a kémiában tanultakkal. – Annak tudatosítása, hogy az elektromos mező anyag és ezért kölcsönhatásra képes; az elektromos vonzás és taszítás értelmezése. – Az absztrakciós képesség fejlesztése azzal, hogy megmutatjuk, hogyan lehet érzékszerveinkkel közvetlenül nem érzékelhető jelenségekre – a látható körülmények alapján – magyarázatot adni és szabályszerűséget megállapítani. – A szükséges és elégséges feltételek tudatosításai; pl. tartós elektromos áram létesítésénél. – Bővíteni a kölcsönhatás fogalmát annak felismertetésével, hogy az elektromos tulajdonságú részecskék rendezett mozgását az elektromos mező hozza létre. – A logikus gondolkodás, az összehasonlítás és az ítéletalkotó képesség fejlesztése; pl. a részecskék rendezett és rendezetlen mozgásának értelmezésével, vagy az elektromos mező munkájának összehasonlítása különböző körülmények között. – Az anyagok tulajdonságainak és a folyamatok jellemzőinek mennyiségi meghatározása; pl. az elektromos állapot – elektromos töltés, az elektromos áram – áramerősség, az elektromos mező munkája – a feszültség. – Jártasság kialakítása elektromos kísérletek elvégzésében, mérésekben, fizikai témájú grafikonok elemzésében; függő és független változók, ok és okozati összefüggések pl. Q, I között, ha Dt = áll. – A történeti vonatkozások megismerésével a kísérletezés, a kutatás fontosságának hangsúlyozása (Galvani, Volta, Ampére munkássága).
15
TÉMAKÖR
I. Elektromos alapjelenségek Áramerősség, feszültség
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
–A testek részecskéinek szerke- A tanulók: zete: elektron, proton, neut- – ismerjék az atom „szerkezetét”, ron, ion. teremtsenek kapcsolatot a kémiá– Elektrosztatikai alapjelenséban tanultakkal, tudják értelmezni gek. A testek elektromos ála testek elektromos állapotát: lapota: vonzás, taszítás, elektelektrontöbblet, elektronhiány; rontöbblet, elektronhiány. – tudják, hogy az elektromos álElektromos töltés. Vezetők, lapotú testek körül – hatásai szigetelők. alapján felismerhető – elektro– Az elektromos áram. Az mos mező van; áramerősség. – legyenek képesek elvégezni és – Az elektromos áramkör és megmagyarázni egyszerű elektrorészei. Egyszerű áramkörök sztatikai kísérleteket; összeállítása. Az áramerősség – értsék, hogy az elektromos tölmérése. tés az elektromos állapot meny– Az elektromos mező munkányiségi jellemzője; ja. A feszültség és mérése. – módját ismerjék az elektromos töltés alapján az áramerősség fogalmát, kiszámítási és mértékegységét; – tudjanak különbséget tenni az elektromos vezető és szigetelő anyagok között; – tudjanak kapcsolási rajzzal megadni és összeállítani egyszerű áramköröket és áramerősséget mérni; – kísérletek alapján ismerjék fel, hogy az elektromos mező munkavégzésre képes; – tudják értelmezni a feszültséget, mint az elektromos mező két pontja közötti munkavégzés szempontjából jellemző menynyiséget; – rendelkezzenek megfelelő jártassággal a feszültségmérésben; – tudjanak egyszerű feladatokat megoldani az áramerősség és a feszültség témakörében; – ismerjék az elektromossággal kapcsolatos baleset-megelőzési szabályokat és azokat tudatosan alkalmazzák; – ismerjék a villám keletkezésének 16
okait, veszélyes voltát, a villámhárító lényegét és a balesetvédelmi szabályokat.
II. Elektromos ellenállás Cél: – Megértetni a tanulókkal, hogy a fémes vezető helyhez kötött „részecskéi” akadályozzák a szabad elektronokat egyirányú mozgásukban. – Felismertetni, hogy egy szóval vagy kifejezéssel (elektromos ellenállás) több fogalmat is megnevezhetünk. – Erősíteni a logikus gondolkodást, a jártasságot a kapcsolatok felismerésében, a kísérletezésben, a mérésekben, Ohm törvényének (I~U) kísérleteken alapuló vizsgálata által. – Az elmélet és gyakorlat kapcsolatának tudatosítása Ohm munkásságának bemutatásával. – A kombinatív képesség fejlesztése a fogyasztók kapcsolásának megvalósítása és elemzése által. – Az önálló gondolkodás erősítése. – Tudatosítani az ok-okozati kapcsolatok láncolatát és ezek érvényesülését az észlelt jelenségekben. – A kísérletező, megfigyelő, kapcsolatokat felismerő, rendszerben gondolkozó képesség fejlesztése az elektromos áram hatásainak felismerése, kísérleti vizsgálata és elemzése által. – Az elektromos áram hatásain alapuló közismert gyakorlati alkalmazások fizikai értelmezése. – A balesetvédelmi és –megelőzési szabályok értelmi alapon történő elfogadtatása. –A környezetvédelem és az energiatakarékosság jelentőségének megértetése.
17
TÉMAKÖR II. Elektromos ellenállás Ohm törvénye. Az elektromos áram hatásai.
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
– Az elektromos fogyasztók A tanulók: ellenállása. Ohm törvé- – a részecskeszerkezet alapján tudják nye. értelmezni a fogyasztók elektromos – Fogyasztók soros és párellenállását; huzamos kapcsolása. – értsék és jól alkalmazzák az – Elektromos vezetők elelektromos ellenállás kifejezést lenállását meghatározó mindhárom változatban; tényezők. – tudjanak különbséget tenni a jelen– Ohm törvényével kapcsoségek és azok matematikai leírása latos egyszerű feladatok. között; – Az elektromos áram hő- – ismerjék az elektromos ellenállás hatása és a hőhatásokon fogalmát, mennyiségi jellemzőjét, alapuló elektromos eszannak jelét, kiszámítási módját közök. és mértékegységét; – Az elektromos áram ké- – legyenek jártasak az Ohm törmiai és élettani hatása. vény alkalmazásában és a vele Baleset-megelőzés. kapcsolatos egyszerű feladatok – Az elektromos áram megoldásában, tudják értelmezmágneses hatása. A mágni, hogy a fogyasztó milyen adaneses hatáson alapuló esztaitól függ elektromos ellenállása; közök. – tudjanak ábrázolni kapcsolási jelek – Az elektromos folyamaalkalmazásával, létrehozni különfétok teljesítménye. Az le áramköröket, sorosan és párhuelektromos berendezések zamosan kapcsolt fogyasztók esefogyasztása. tében nevezzék meg a feszültségek, áramerősségek és ellenállások kapcsolatait, ismerjék a helyettesítő ellenállás fogalmát; – legyenek jártasak az áramerősség és feszültség mérésében különféle egyszerű áramkörök esetén; – ismerjék fel és nevezzék meg az iskolai eszközöknél és közvetlen környezetükben az elektromos áram hatásait, azok következményét, hasznát és esetleges veszélyét; – ismerjék és tudják alkalmazni a baleset-megelőzési szabályokat; – tudjanak elektromos munkát és teljesítményt számolni, értsék, mit mutat a „villanyóra”, milyen mennyiség mértékegysége a kWh, tudjanak egyszerű feladatokat megoldani az elektromos teljesítmény téma18
körében; – tudják, hogyan lehet takarékoskodni az elektromos árammal.
III. Elektromos indukció Cél: – Az anyag fogalmának bővítése a mágneses és az elektromos mező kölcsönhatásának vizsgálatával. – Az energia megmaradás értelmezésének bővítése az elektromágneses indukció kapcsán. – Annak szemléltetése, hogy a megismerés egy folyamat, ami közelítés a valóság felé. – Az elmélet és a gyakorlat kapcsolatának bemutatása Faraday, valamint Bláthy, Déri, Zipernovszky munkássága alapján. – A magyar fizikusok és mérnökök munkásságának ismertetése. – A fizikai felfedezések hatásának bemutatása az egyénre és a társadalomra. – Az elektromos áramforrások összehasonlítása környezetvédelmi és gazdaságossági szempontból.
TÉMAKÖR III. Elektromos indukció. Váltakozó áram.
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
– Az elektromágneses in- A tanulók: dukció. – ismerjék fel a különféle módon – Az indukált feszültség és megvalósuló elektromágneses áram. indukciót, és nevezzék meg a – A váltakozó áram létrefolyamat résztvevőit; hozása, jellemzői és hatá- – tudják, hogy az indukált elektrosai. mos mező elektromos áramot – A transzformátor és gyahozhat létre, ha megvannak a korlati alkalmazásai. szükséges feltételek; – Az elektromos hálózat. – sorolják fel az olyan technikai Elektromos energiaellámegoldások elvét, amelyekkel tás. váltakozó áramot lehet létrehozni; – Az energiatakarékosság – tudják kvalitatív módon jellegyakorlati megvalósítása. mezni az indukált feszültséget és Környezetvédelem. a váltakozó áramot; – nevezzék meg a váltakozó áram hatásait, előnyeit, és tudják a különbségeket az egyen- és a váltakozó áram között; – sorolják fel az elektromágneses indukció leggyakrabban használt alkalmazásait; – ismerjék a transzformátor felépítését, működését és szerepét a távvezeték-rendszerben; 19
– tudják a transzformátor menetszámai és a feszültségek közötti kapcsolatot, és tudjanak egyszerű feladatokat megoldani ebből a témakörből; – ismerjék az elektromos áram szerepét a környezetvédelemben; – ismerjék és tudatosan alkalmazzák a baleset-megelőzési szabályokat; – ismerjék a magyar fizikusok és mérnökök (Jedlik, Kandó, Déri, Bláthy, Zipernovszky, Bródy) munkásságát.
IV. Fénytan Cél: – Annak tudatosítása, hogy a fény anyag, mely kölcsönhatásra képes. – Alkalmazni kész tudás biztosítása a fény terjedési törvényeiről, különböző közegekkel való kölcsönhatásairól, terjedési irányának változásairól, optikai eszközök működéséről. – A látás fizikájának értelmezése és a testek színeinek magyarázata. Felhívni a figyelmet a szem védelmére.
TÉMAKÖR
IV. Fénytan
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
–Fényforrások. A fény és A tanulók: tulajdonságai. A fény – ismerjék a fény anyagi egyenes vonalú terjedése, természetét, terjedési tua fény sebessége, árnyék lajdonságait, fényátereszjelenség. tő és át nem eresztő anya– A fényvisszaverődés kígokkal való kölcsönhatásérleti vizsgálata, a fénysait, az árnyék keletkezévisszaverődés törvényei. sét. Tudjanak magyaráza– Sík- és gömbtükrök képtot adni a Nap- és Holdfoalkotása, gyakorlati algyatkozás jelenségeire; kalmazásai. – egyszerű kísérletek alap– A fénytörés kísérleti vizsján tudják értelmezni a gálata. Fénytörés törvéfénytörés és fényvisszanyei. Fénytörés prizmán. verődés jelenségeit, tör– Lencsék képalkotásának vényeit és ezek megvalókísérleti vizsgálata. sulását különféle optikai – A lencsék gyakorlati aleszközökben; 20
kalmazása. – Optikai eszközök működése. A látás fizikája. – A fehér fény színekre bontása. Testek színe.
– ismerjék a síktükör, a domború és homorú tükör, a gyújtópont, a gyújtótávolság, a valódi és látszólagos kép, a domború és homorú lencse, a prizma fogalmát. Legyenek jártasak a képszerkesztésben, a nevezetes sugármenetek alkalmazásában; – ismerjék a legegyszerűbb optikai eszközök működését; – tudják, hogy a tárgyakat mikor és miért látjuk, hogyan lehet és kell védeni a szemet, a szemhibák korrekcióját, a dioptria fogalmát; – legyenek tájékozottak a fehér fény összetett voltáról, a színek fizikájáról elemi szinten.
Továbbhaladáshoz szükséges tevékenységek 8. oszt. A diák ismerje fel a tanult elektromos és fénytani jelenségeket, a tanórán és az iskolán kívüli életben egyaránt. Ismerje az elektromos áram hatásait és ezek gyakorlati alkalmazását. Ismerje és tartsa be az érintésvédelmi és baleset-megelőzési szabályokat. Legyen képes tanári irányítással egyszerű elektromos kapcsolások összeállítására, feszültség- és árammérésre. Tudja értelmezni az elektromos berendezéseken feltüntetett adatokat. Ismerje a háztartási elektromos energiatakarékosság jelentőségét és megvalósításának lehetőségeit. Tudja az anyagokat csoportosítani elektromos és optikai tulajdonságaik szerint Legyen tisztában a szem működésével és védelmével, kapcsolatos tudnivalókkal, ismerje a szemüveg szerepét. Ismerje a mindennapi optikai eszközöket. Legyen képes alapvető tájékozódásra az iskolai könyvtár lexikonjai, kézikönyvei, természettudományos ismeretterjesztő-könyvei, folyóiratai között.
9. OSZTÁLY 1,5 óra/hét I. A testek mozgása II. A tömeg és az erő
11 óra 17 óra 21
III. Energia, munka
9 óra
Gyakorlás 9 óra Összefoglalás, ellenőrzés, hiánypótlás 9 óra __________________________
Összesen 55 óra
I. A testek mozgása Célok és feladatok – Tudatosan építeni a 7. tanévben tanultakra, feleleveníteni a mozgások vizsgálatához nélkülözhetetlen fogalmakat (mozgás, viszonylagosság, vonatkoztatási rendszer, koordinátarendszer, anyagi pont, pálya, út, sebesség stb.). – Tudatosítani, bővíteni, egzaktabbá tenni a haladó mozgásra vonatkozó ismereteket, kialakítani a sebesség- és gyorsulásvektor fogalmát. Megmutatni a kapcsolatot és a különbséget a testek és folyamatok, azok tulajdonsága, képessége, valamint az ezeket jellemző mennyiségek között. – Erősíteni, önálló felhasználásra alkalmassá tenni a viszonylagos fogalmát, tudatosítani a vonatkoztatási rendszer választásának szabadságát, megállapításaink érvényességi határát, és fejleszteni a gondolkodás folyamatának tervszerűségét, a döntés tudatosságát, az ítéletalkotás megbízhatóságát. – Bemutatni és kísérletekkel, mérésekkel vizsgálni a haladó mozgást, illetve a körmozgást. – Fejleszteni az ok-okozati, valamint a függvénykapcsolatok felismerésének képességét, tudatosítani a kettő közötti összetartozást és különbséget. – Erősíteni az érdeklődést a fizika, általában a tudás iránti igényt, és ezzel erősíteni az akaraterőt, a fegyelmezettséget (pl. a tanulói kísérleteknél). – Felhívni a figyelmet megállapításaink és általában a fizika törvényeinek érvényességi határaira (pl. a szabadesésnél).
TÉMAKÖR I.A testek mozgása
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
Emlékeztető A tanulók: 1. Egyenes vonalú egyenletes – értsék és tudják alkalmazni a mozgás: A sebesség fogalma. hely meghatározásánál, vaA sebességvektor. Az egyenes lamint a mozgások vizsgálavonalú egyenletes mozgások tánál a „viszonylagos” fogalösszegeződése mát; a mozgások függetlensé2. A változó mozgás és a gyorsugének elvét; lás fogalma – kísérletre és megfigyelésre ala2.1. A változó mozgást végző pozva jellemezzék az egyenletest sebessége: átlagsebestes, az egyen-letessen változó ség, pillanatnyi sebesség, a haladó mozgásokat kvalitatív, pillanatnyi sebességvektor majd kvantitatív módon; ismer22
2.2. A gyorsulás fogalma: Az egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata. A gyorsulás. A pillanatnyi sebesség és az út kiszámítása. Az egyenlőtlenül változó mozgás fogalma 2.3. A szabadon eső test mozgása. A függőleges és vízszintes hajítás 2.4. Az egyenletes körmozgás kísérleti vizsgálata: A forgó mozgás fogalma. Az egyenletes körmozgásnak, mint „haladó” mozgásnak a leírása. Az egyenletes körmozgás gyorsulása 2.5. A forgó mozgás szögjellemzői: Az egyenletes körmozgás leírása szögjellemzőkkel. A változó körmozgás. Kapcsolat a körmozgás kétféle leírása között
–
–
–
–
II.
jék és tudják alkalmazni az egyenletes mozgás sebességének, az átlag-, a pillanatnyi sebességnek, a sebességvektornak a fogalmát, valamint meghatározási módját mind algebrailag, mind grafikus úton; tudjanak ezekkel kapcsolatos feladatot megoldani; előző ismereteikre (7. tanév) és kísérletre alapozva tudják jellemezni a körmozgást, a haladó mozgásra megalkotott mennyiségekkel, valamint szögjellemzőkkel, ez utóbbit úgy, mint a forgómozgás speciális esetét; szerezzenek jártasságot az egyszerűbb, majd az összetettebb kapcsolatok felismerését igénylő feladatok megoldásában; értsék és tudják leírni a szabadesést, mint egyenletesen változó mozgást, ismerjék fel kapcsolatát a függőleges és vízszintes hajítással, a mozgások szuperpozícióját; tudjanak mozgásokat jellemző grafikonokat készíteni, valamint ilyen grafikonokat elemezni; értsék a „számértékileg egyenlő” megfogalmazás fizikai tartalmát.
A tömeg és az erő
Célok és feladatok: –
– – –
–
A 7. tanévben megismert dinamikai fogalmak, törvények felelevenítése és közel egységes, alkalmazhatósági szintre hozása. Felismertetni a testek tehetetlenségének, a tehetetlenség törvényének és az inerciaredszer meghatározásának kapcsolatát, az inerciarendszer jelen-tőségét a megfigyeléseinkben, valamint megállapításainkban. A mozgásállapot-változással járó kölcsönhatások kísérleti vizsgálata. A mechanikai kölcsönhatások ismeretének elmélyítése és mennyiségi jellemzése; az okokozati kapcsolatok felismerése és viszonylagosságuk tudatosítása (pl. a hatás-ellenhatás elnevezéseknél); az összehasonlító, megkülönböztető, felismerő, lényegkiemelő képesség erősítése, az ítélet-alkotás felelősségének tudatosítása. A mozgás és a mozgásállapot fogalmának megkülönböztetése. 23
– Az eddig – elsősorban sztatikai jelleggel – bevezetett tömeg és erő fogalom dinamikai értelmezése és a két bevezetési mód összehangolása. – Lehetőséget biztosítani az egyszerű köznapi jelenségek okainak (pl. gyorsulás, lassulás, súrlódás, közegellenállás, egyensúly stb.) dinamikai értelmezésére. – Megmutatni, hogy a nyugalom és az egyensúly két különböző fogalom, a nyugalom a mozgás, az egyensúly pedig a dinamika kivételes esete. – Fejleszteni a tanulók jártasságát a mérőkísérletek elvégzésében, önállóságukat a következtetésben, az absztrakciós képességüket (pl. a rugó, az általa kifejtett erőhatás és az erőhatást jellemző erő értelmezésével). – Kapcsolatot teremteni a földrajzzal a Naprendszerről, a Földről, a bolygókról tanultak területén, ismeretekkel bővíteni, pontosabbá tenni a környező területén. Fizikai világunkról alkotott képet. TÉMAKÖR II. A tömeg és az erő
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
Emlékeztető A tanulók: 1. A tehetetlenség törvénye és – tudjanak különbséget tenni a az inercia rendszer mozgás és a mozgásállapot; a vo2. A tömeg fogalma natkoztatási rendszer és a koordi2.1. Ütközés, szétlökés nátarendszer; az inercia rendszer 2.2. A tömeg dinamikai és a gyorsuló rend-szer között; mérése – egyszerű esetekben ismerjék fel 3. A sűrűség a mechanikai kölcsönhatásokat; 4. Lendület, lendület megmaa bennük megnyilvánuló, egyik radás illetve másik testet érő két hatást, 5. Erőhatás, erő valamint azt a két partnert, amely 5.1. Az erő fogalma ezeket a hatásokat egymásra ki5.2. Erő-ellenerő. A kölfejti; csönhatás – tudják dinamikailag értelmezni 5.3. Több erőhatás együttes a tömeg, a lendület, és az erő eredménye: A közös fogalmát, azok mértékegységehatásvonalú erők ereit; dője. Az egymást met- – tudjanak különbséget tenni az sző hatásvonalú erők „egy kölcsönhatásban fellépő két eredője, a paralelogerő” és „az egymás hatását kiramma tétel egyenlítő két erő” között; tudato6. Különféle mozgások dinasan keressék az egy testet érő mikai feltétele összes erőt és ezek eredőjét; 7. A forgatónyomaték – tudjanak e témakörben felada8. Merev testek egyensúlya: A tokat megoldani, ismerjék fel a párhuzamos hatásvonalú kinematika és dinamika kaperők eredője. Az erőpár focsolatát, legyenek képesek e két galma. A merev testek területet áthidaló feladatokat is egyensúlyának feltételei megoldani; 9. Tömegközéppont és súly- – értsék, hogy az erő miért vekpont tormennyiség, tudják az erő10. Különféle erőhatások és vektorokat irányított szakaszkövetkezményeik ként megadni és az egy síkban 24
10.1. Rugalmas alakváltozás. Rugalmas erő. Lineáris erőtörvény 10.2. Súrlódás. Közegellenállás 10.3. A gravitációs erő, a tehetetlenségi erő, és a súly 11. A bolygók mozgása. Kepler törvények. A mesterséges égitestek
– –
–
–
–
–
–
–
25
levő erővektorok eredőjét szerkesztéssel, speciális esetben számolással meghatározni; tudjanak különbséget tenni a gravitációs erő, a nehézségi erő és a súly között; ismerjék a különféle erőhatásokat, az azokat leíró erőtörvényeket, a különféle erőhatások következményeit, értsék meg azokban a közös jelleget, hogy mindegyik elsődlegesen mozgásállapot-változást hoz létre; tudják, hogy a kényszererőket nem célszerű erőtörvényekkel leírni, hiszen azok nagyságát nem lehet előre megadni, mert „aktuális” erők; értsék, szóban és a matematika segítségével is tudják megfogalmazni a különféle mozgások dinamikai feltételét; tudják, hogy az erőhatás a testeknek nemcsak a haladó mozgását, hanem megfelelő feltételek között a forgásállapotát is képes megváltoztatni; értsék és tudják a forgatónyomaték fogalmát, kiszámítás módját, ennek érvényességi határát, mértékegységét és ezek szükségességét az erőhatás forgásállapot-változtató képességének jellemzésében; a forgatónyomaték előjelével nemcsak a forgató hatás, hanem a rögzített tengelyen forgó test forgásállapot-változásának irányát is meg lehet adni; értsék és a matematika „nyelvén” fel is tudják írni a rögzített tengelyre erősített merev test forgási egyensúlyának feltételét; ismerjék a tömegközéppont és súlypont fogalmát, kapcsolatát, a köztük levő eltérést, a két pont absztrakciós jellegét és felhasználásuk lehetőségét; tudják szemléletesen leírni, néhány adattal jellemezni a Nap-
rendszert és Kepler törvényeivel a bolygók mozgását; tudjanak magyarázatot adni arra, hogy a bolygók tehetetlenségük ellenére miért maradnak a Nap körül; rendelkezzenek néhány alapvető ismerettel a mesterséges égitestekről;
III. Energia, munka Célok és feladatok: –
– –
– – – – – – –
Az energiáról és a munkáról a 7. tanévben megtanult ismeretek felelevenítése, rendszerezése és egységes, alkalmazhatósági szintre emelése. Az energia és a munka fogalmának bővítése, annak tudatosítása, hogy a munka az energiaváltozás egyik fajtája. Alkalmazni képes tudássá formálni az energia és az energiaváltozás foga-mát; szerepét az állapot illetve az állapotváltozás mennyiségi jellemzésében; bővített területen történő bemutatással erősíteni az energia-megmaradás törvényét és a zárt rendszeren belüli érvényességi határát, alkalmazhatóságát (pl. a mechanikai energia fogalmának kialakítása közben). Jártasságot szerezni a különféle energiafajták értelmezésében és kiszámításában, a munkatétel alkalmazásában és alkalmazhatóság feltételeinek felismerésében. A kísérletező, mérő, megfigyelő, összehasonlító képesség erősítése; igény támasztása a közös lényeg tudatos keresésére és megfogalmazására. A rendszerben gondolkozás, a logikai és absztrakciós képesség fejlesztése a külső ismérvek alapján leírható jelenségek (pl. súrlódás) értelmezésének közvetlenül nem észlelhető okra történő visszavezetése által. Kiemelni a „megmaradó” mennyiségek szerepét és jelentőségét a zárt rendszerben lezajló energiaváltozással járó folyamatok vizsgálatánál, valamint a megmaradó mennyiségek kapcsolatát a kölcsönhatással. Felhívni a figyelmet arra, hogy a test állapota egyetlen külső hatásra is sok szempontból megváltozhat. Ezek az egyidejű változások függvényekkel kifejezhető kapcsolatban vannak ugyan egymással (pl. DI = m × Dv), de nem okai egymásnak. Az elmélet és a köznapi gyakorlat összekapcsolásával bemutatni és erősíteni a fizikusok munkájának, a tudományos eredményeknek, valamint az egyéni tudásnak a jelentőségét, személyes és társadalmi hasznosságát. Felhívni a figyelmet az „energiatakarékosság” jelentőségére a környezetvédelemben (pl. a hatásfok tárgyalásánál).
26
TÉMAKÖR III. Energia, munka
KÖVETELMÉNYEK
TANANYAG
Emlékeztető A tanulók: 1. Energiaváltozás munkavég- – ismerjék az energiát, mint zés közben olyan (előjeles) skalármennyi1.1. A munka kiszámítása: séget, amellyel Energianövekedés és a testek állapotát változtató kécsökkenés munkavégpesség szempontjából lehet jelzés közben (pozitív és lemezni; negatív munka) – tudják, hogy a testek energiaválto1.2. A mozgási energia zásának két alapvető módja van: fogalma, kiszámítása az egyik, amikor a test mozgásálés a munkatétel lapotában jön létre változás (mun1.3. Feszítési munka. Rukavégzés); a másik, amikor a test galmas energia részecskéinek rendezetlen moz1.4. Az emelési munka és a gása változik meg (pl. termikus magassági (helyzeti) kölcsönhatás, hősugárzás stb); energia – értsék a munkavégzés és a 1.5. A mechanikai energia munka fogalmakat; szerezzefogalma és megmaranek jártasságot dási tétele a munka kiszámításában az ál1.6. Teljesítmény, hatásfok landó erő és az irányába mutató elmozdulás, valamint az állandó erő hatásvonalának és a pálya egyenesének metszése esetében is; tudják, hogy mikor negatív és mikor pozitív a munka; – értsék és tudják, hogy az energiának, az energiaváltozásoknak és így a munkának is ugyanaz a mértékegysége; – legyenek képesek a mozgási energia értelmezésére, kiszámítására, a munkatétel alkalmazására összetettebb feladatokban is; – értsék, hogy: a rugó energiaváltozása és a feszítési munka között milyen kapcsolat van; miért célszerű és lehetséges a rugalmas energia mérőszámát úgy kiszámítani, mint az erő-út grafikon alatti megfelelő terület mérő-számát; tudjanak különbséget tenni a számérték egyenlet és a mennyiség egyenlet között; – tudják kiszámítani az emelési munkát, értsék, milyen kapcso27
lata van annak a magassági (másként helyzeti) energiával; valójában mi az a két kölcsönhatás,amiben a test egyenletes emelés közben részt vesz; mennyi a testen egyenletes emelés közben végzett összes munka előjeles összege és mi az, aminek csökken, valamint mi az, aminek nő ilyenkor az energiája, tehát értsék, hogy valójában mihez köthető birtokviszonnyal a magassági energia, a „test magassági energiája”, célszerű szóhasználat alkalmazása közben is tudják az előzőeket; – értsék és tudják a mechanikai energia fogalmát, megmaradási tételét és annak érvényességi határait; a konzervatív erők munkájának függetlenségét a pálya alakjától, és függését az út két végpontjának helyétől; – legyenek tisztában a teljesítmény és a hatásfok fogalmával, azok szerepével az energiaváltozással járó folyamatok jellemzésében, az energiatakarékosság jelentőségével gazdasági és környezetvédelmi szempontból; – tudjanak energiaváltozással kapcsolatos feladatokat megoldani, olyanokat is, ami kapcsolódik a kinematikában és dinamikában tanultakhoz, ezzel mintegy rendszerbe foglalni a 9. tanévben tanultakat.
A továbbhaladás feltételei 9. oszt Legyen képes fizikai jelenségek megfigyelésére, az ennek során szerzett tapasztalatok elmondására. Tudja helyesen használni a tanult legfontosabb mechanikai alapfogalmakat (tehetetlenség, tömeg, erő, súly, sebesség, gyorsulás, energia, munka, teljesítmény, hatásfok). Ismerje a mérési adatok grafikus ábrázolását: tudjon egyszerű grafikonokat készíteni, a kész grafikonról következtetéseket levonni (pl. tudja az állandó és változó mennyiségeket megkülönböztetni, legyen képes a változásokat jellemezni). Legyen képes egyszerű mechanikai feladatok megoldására a tanult alapvető összefüggések segítségével. Ismerje és használja a tanult fizikai mennyiségek mértékegységeit. 28
Tudjon példákat mondani a tanult jelenségekre, a tanult legfontosabb törvényszerűségek 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 táblázatgyűjteményből kiválasztani, a formulákat értelmezni. Tudja, hogy a számítógépes világhálón számos érdekes és hasznos adat, információ elérhető.
10. ÉVFOLYAM Évi óraszám: 92 (2,5 óra/hét) I. Hőtan ………………………………….22 óra II. Elektromosságtan …………………….12 óra III. Az elektromos áram………………….10 óra IV. Mágneses mező. Elektromágneses indukció…………... 21 óra Gyakorlás……………………………… 15 óra Összefoglalás, ellenőrzés, hiánypótlás. 12 óra Összesen 92 óra
A minimum szintű követelményeket a vastagon írt szövegrész tartalmazza. I. HŐTAN Célok és feladatok - Tudatosan építeni az előző években tanult hőtani jelenségek, törvényszerűség ismeretére: felidézni és rendszerezni a korábbi ismereteket. A korábban megismert és a most tárgyalt törvényszerűségek egzaktabb, kvantitatív leírása. - A gázok állapotváltozásnak részletes, kvantitatív tárgyalásán keresztül, a kvalitatív molekuláris értelmezéssel kiemelni a gázok korpuszkuláris felépítettségét. Tudatosítani az ideális gázmodell tárgyalásával a modellalkotás folyamatát. Az ideális és reális gázok összehasonlításával megadni a modell és valóság viszonyának helyes értelmezését. - A hőtan I. főtételének kvantitatív megfogalmazásával kiterjeszteni az energia-megmaradás elvét a mechanikai és a termikus kölcsönhatásokra is. Az általánosított energiamegmaradás elvét alkalmazni a légnemű anyagokra, a folyadékokra és a szilárd testekre, valamint ezek fázisátalakulásaira az energetikai és molekuláris tárgyalás során. - Bemutatni az irreverzibilis hőtani folyamatok általános törvényszerűségét és annak molekuláris értelmezését. A hőtan környezetvédelmi vonatkozásainak tárgyalása: bemutatni a globális felmelegedés hatását a közeli időjárási eseményekre és a távolabbi klímaváltozásokra. Kiemelni az energiahordozók helyes megválasztásának és az energiatakarékosságnak – a fenntartható fejlődési stratégiák
29
TÉMAKÖR
TANANYAG
I. Hőtan
Hőtani alapjenségek
KÖVETELMÉNYEK A tanulók: Ismerjék fel a természetben előforduló hő tágulási jelenséget, azok technikai szerepét. A tanult törvények alapján tudjanak egyszerű számításokat végezni a különböző halmazállapotú testek hő tágulásának kiszámítására; Ismerjék a hőmérsékletmérés fizika alapjait. Tudják, hogyan készülnek a különböző hőmérsékleti skálák. Konkrét példákban tudják átszámítani a különböző egységekben mért hőmérsékleti értékeket;
Gázok állapotváltozásai
Ismerjék a gázok három állapotjelzőjét (nyomás, térfogat, hőmérséklet), az állapotváltozás fogalmát, a speciális állapotváltozások feltételeit. Konkrét állapotváltozásról tudják megállapítani, hogy melyik változásról van szó. A gáztörvények alkalmazásával tudjanak egyszerű számításos feladatot megoldani; Hatékonyan tudják alkalmazni az állapotváltozások szemléltetésére és a feladatok megoldásánál a p–V diagramot;
Molekuláris hőelmélet
Tudják kvalitatív módon értelmezni a gázok részecskemodellje alapján – a részecskék rendezetlen hő mozgásával – a speciális állapotváltozásokat; Tudják értelmezni a részecskemodell alapján az ideális gázt és annak belső energiáját; Tudják megfogalmazni és alkalmazni az I. főtételt az ideális gázok állapotváltozásainak energetikai vizsgálatánál;
Halmazállapotváltozások.
Ismerjék fel a halmazállapot-változások energiaviszonyainak tárgyalásánál, hogy a hőtan I. főtétele a természetben egyetemes jellegű: a testek minden hőtani folyamatára érvényes; Értsék a II. főtétel lényegét és annak molekuláris értelmezését. Ismerjék a főtétel energiatermelésben való fontos szerepét. A törvényszerűség alapján értsék meg, hogy másodfajú perpetuum mobile miért nem készíthető.
30
II. ELEKTROMOSSÁGTAN Célok, feladatok - A tanulók elektromosságtani és optikai ismereteinek, az általános iskolában tanultaknak a felelevenítése, elmélyítése, kiegészítése és rendszerezése. - A hétköznapi értelemben vett anyag jellemzése a nyugvó vagy áramló elektromos töltés segítségével. - Ismerkedés az anyag másik megjelenési formájának, az elektromágneses mezőnek a jellemzésével, kölcsönhatásaival. TÉMAKÖR
TANANYAG
Elektrosztatika Alapismeretek
Coulomb törvénye
KÖVETELMÉNYEK A testek különféle elektromos állapotának (negatív vagy pozitív többlettöltés, megosztás, polarizáció) értelmezése. Annak tudatosítása, hogy az elektromos mező a részecske szerkezetű anyaggal egyenrangú anyagfajta, amelynek alapvető szerepe van az elektromos jelenségekben, kölcsönhatásokban. Ezért fontos az elektromos mező mennyiségi jellemzése. A már ismert elektromos mennyiségekről tanultak felelevenítése, pontosítása, bővítése, az energiafajták és megmaradási tételek Az analógiák megmutatása (gravitációs és elektromos mező törvényei; egyenesen arányos fizikai mennyiségek hányadosával új fizikai mennyiségek értelmezése) a tanulók gondolkodásának és emlékezőképességének fejlesztése érdekében. Egyszerű számításokkal gyakoroltatni, elmélyíteni az elektromos töltésre és mezőre vonatkozó ismereteket, köztük a szuperpozíció elvének alkalmazását is. Minél több gyakorlati példával érzékeltetni az elektrosztatikában tanultak jelentőségét a természetben és a technikában (földelés, árnyékolás, villám, villámhárító, kondenzátorok, gyorsítók, balesetvédelem A tanulók Tudják, hogy az elemi töltés „hordozója” az elektron és a proton; ezek az elemi részecskék határozzák meg a testek elektromos állapotát és az azt jellemző töltésmennyiséget; ismerjék fel és tudják értelmezni az elektrosztatika alapjelenségeit, ezek fontosabb természeti és technikai előfordulásait; Ismerjék az elektromos mező fogalmát, tudják 31
Elektromos mező jellemzése
mennyiségileg jellemezni erőhatás és munkavégzés szempontjából, és erővonalakkal szemléltetni; Tudjanak egyszerű elektrosztatikai számításos feladatokat megoldani (a Coulomb törvényre, a térerősségre, feszültségre, a síkkondenzátor kapacitására és energiájára megismert összefüggések alkalmazásával). Ismerjék a témakör legfontosabb fizikatörténeti vonatkozásait (Coulomb, Faraday).
Kondenzátor III. AZ ELEKTROMOS ÁRAM Célok és feladatok - A modellszerű gondolkodás erősítése a különböző vezetési típusok és a vezetők ellenállásának értelmezése kapcsán. - Konkrét esetekben megmutatni, és ezzel tudatosítani, hogy a modellek használatának, valamint a fizikai törvényeknek érvényességi határa van. - A tanulók önálló elektromos kísérletezésben való jártasságának fejlesztése. - A jelenségek értelmezésével, azok érzékszerveinkkel közvetlenül fel nem ismerhető okokkal történő magyarázatával fejleszteni a tanulók absztrakciós képességét, fantáziáját; gondolkodtató kérdésekkel és számításos feladatokkal logikus gondolkodásra nevelni és a tanultakat elmélyíteni. - A tanult ismeretek széles körű gyakorlati szerepének és használhatóságának bemutatásával tudatosítani a fizika és általában a tudomány jelentőségét a társadalom, a gazdaság, a környezetvédelem területén és az egyén életében. - Történelmi korokhoz és társadalmi, gazdasági igényekhez kapcsolva bemutatni az elektromosságtani ismeretek fejlődését. TÉMAKÖR
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
Az elektromos áram
Egyenáram.
A tanulók értsék az elektromos töltés és az elektromos mező kapcsolatát, szerepét az elektromos jelenségekben, kölcsönhatásokban, a töltés és az energiamegmaradás megnyilvánulását az áramkörökben; - tudják modellszerűen jellemezni a különféle vezetési típusokat; - ismerjék az áramkört jellemző alapvető fizikai mennyiségek (feszültség, áramerősség, ellenállás) értelmezését és mértékegységét; - tudják Ohm törvényét vezetőszakaszra és teljes áramkörre, ismerjék a vezető ellenállását befolyásoló tényezőket; - ismerjék a fogyasztók soros és párhuzamos kapcsolását, azok törvényszerűségeit, tudjanak ezek alkalmazására egyszerű feladatokat megoldani;
Áramköri alaptörvények
32
Vezetési jelenségek
- tudjanak kapcsolási rajz alapján áramköröket összeállítani, ezekben készségszinten áramerősséget és feszültséget mérni; - tudják áramköri ismereteiket alkalmazni a mindennapi elektrotechnikai környezetük megértéséhez; - ismerjék az elektromossággal kapcsolatos veszélyeket, és tudatosan alkalmazzák a megfelelő biztonsági szabályokat - ismerjék a tanultakhoz kapcsolódó jelentősebb fizikusok nevét és szerepét (Volta, Ohm).
IV. MÁGNESES MEZŐ, ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ Célok és feladatok - A kísérletező, megfigyelő, logikai és absztrakciós képességek fejlesztése a kísérletek elvégzésével, elemzésével és a következtetések megfogalmazásával. - A mező fogalmának elmélyítése a mágneses mező vizsgálata, valamint a mágneses és elektromos mező kölcsönhatásának megismerése által. - Az elektromos és mágneses mező jellemzési módjainak összehasonlítása, az analógia lehetőségeinek kihasználása, az eltérések indoklása révén az összehasonlító, megkülönböztető, rendszerező képességek fejlesztése. - Gyakorolni a részecske szerkezetű anyag és a mező, illetve a mező - mező kölcsönhatások matematikai jellemzését. - Az energia fogalom és az energia-megmaradás kiterjesztése (a mágneses mező energiája, Lenz törvénye). - Az energiatakarékosság jelentőségének megértése gazdasági és környezet-védelmi szempontból. - Az absztrakt fogalmak kapcsolatának erősítése a való világgal az elektromágnesesség sokrétű gyakorlati alkalmazásának bemutatásával és értelmezésével, a modellmódszer alkalmazásával, a kísérletek, szemléltető képek, tanulmányi kirándulások lehetőségeinek felhasználásával. - A fizikai felfedezések hatásának bemutatása az egyén életére és a társadalom fejlődésére. - A kiemelkedő fizikusok, mérnökök (közöttük a magyarok) munkásságának ismertetése, pozitív példájuk kiemelése. - Megismertetni a tanulókkal az elektromos rezgőkör felépítését és működését, rámutatni a mechanikai analógiára. Külön kiemelni a rezgés során történő energiaátalakulásokat. Szólni a lehetséges veszteségekről.
33
TÉMAKÖR
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
Mágneses mező
A mágneses mező jellemzése
A tanulók: - ismerjék és tudják alkalmazni a mágneses mező jellemzési módjait (a mágneses indukcióvektor és a mágneses indukcióvonalak segítségével); - tudják jellemezni az egyenes áramvezető és a tekercs mágneses mezőjét; - ismerjék a mágneses mező mozgó töltésre gyakorolt erőhatását (Lorentz-erő) és ennek gyakorlati jelentőségét (elektromotor, TV képcső, mozgó elektromos részecskék mágneses tárolása); - tudják a mozgási indukciót a Lorentz-erő következményeként értelmezni;
Elektromágneses indukció
- értsék az elektromos energia mozgási indukcióval történő ipari méretű „előállítását”; - ismerjék és értsék a váltakozó feszültség és áram legfontosabb jellemzőit valamint kapcsolatát; - értsék, hogy a nyugalmi indukció (és ennek speciális esete az önindukció) a mágneses és elektromos mező kölcsönhatása; vegyék ebben is észre az energiamegmaradás megnyilvánulását (Lenz-törvény);
Váltakozó feszültségű áramkörök
Váltakozó feszültségű áramkörök
A tanulók - ismerjék a transzformátor működési elvét, legfontosabb törvényszerűségeit, gazdasági jelentőségét; - ismerjék az elektromágneses jelenségekkel kapcsolatos fizikai mennyiségeket, azok mértékegységeit, és tudjanak ezek felhasználásával, függvénytáblázat igénybevételével logikailag egyszerűbb feladatokat megoldani; - tudják, miként lehet elektromágneses rezgéseket létrehozni; - lássák az analógiát a mechanikai rezgések és az elektromágneses rezgések között; - ismerjék a rezgőkörök csatolásának jelenségét; - ismerjék a tanultakhoz kapcsolódó nevesebb külföldi és hazai fizikusok, mérnökök nevét és szerepét (Ampere, Faraday, Jedlik Ányos, Déri, Bláthy, Zipernowsky)
A követelmények a 10. tanév végén megegyeznek az egyes fejezetek minimális követelményeivel, amit a vastagon írt szöveg tartalmaz.
34
11. ÉVFOLYAM Évi óraszám: 74 óra
(2 óra/hét)
I. Mechanikai rezgések és hullámok …………..10 óra II. Elektromágneses hullámok, hullámoptika …10 óra III. Modern fizika…………………………… 10 óra IV. Magfizika, csillagászat…………………… 14 óra Gyakorlás …………………………………… 10 óra Összefoglalás, ellenőrzés, hiánypótlás……….. 20 óra Összesen 74 óra I. MECHANIKAI REZGÉSEK ÉS HULLÁMOK Célok és feladatok - Harmonikus rezgések és hullámok kísérleti vizsgálata, leírása jellemző mennyiségekkel. Tudatosítani a fizikai jelenségek lényegét bemutató, egyszerű, érthető, de mégis pontos kvalitatív értelmezés lehetőségét is. - Összehasonlítani az egyenletes körmozgást és a harmonikus rezgőmozgást végző agyagi pont vetületének mozgását. Következtetéseket levonni a megfigyelésekből és a körmozgásra vonatkozó eddigi ismeretekből. Eljutni a rezgésidő kiszámításához. - Kísérletek alapján megvizsgálni a rezgést befolyásoló külső hatásokat és azok következményét. Erősíteni a kölcsönhatás fogalmát. - Megmutatni a rezgések (lengések) és hullámok sokféleségét, fontosságát az élet minden területén. Erősíteni az összehasonlítás, a csoportosítás, rendszerezés, rendszerbe foglalás képességét (pl. a hullámfajták ismertető jegyeinek vizsgálatánál). - Tudatosítani, hogy a növekedés, csökkenés, általában a változás nemcsak egyenletes lehet, nemcsak lineáris függvénykapcsolattal írható le, hanem másként is. - Előkészíteni az elektromágneses rezgések és hullámok tárgyalását a mechanikai rezgések és hullámok kísérletekkel láthatóvá tett, szemléletes tárgyalásával, valamint az itt szerzett ismeretek általánosításával. Bemutatni és kapcsolatot teremteni egy jelenség különféle szemlélése között, megmutatni a fizika és a hang, valamint a zene kapcsolatát. Felhívni a figyelmet a hangártalom következményeire és az ellene történő védekezés lehetőségeire.
TÉMAKÖR
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
Mechanikai rezgések
Rezgőmozgás
A tanulók: - ismerjék fel és tudják kvalitatív, majd kvantitatív módon jellemezni a rezgéseket, vegyék észre, hogy a rezgés időben periodikus mozgás, változás. - tudják értelmezni, felismerni a harmonikus rezgőmozgásokat és a rezgéseket jellemző mennyiségeket (T; f; A; y), kapcsolatukat az 35
Ingamozgás
Mechanikai hullámok.
egyenletes körmozgással; tudják ezeket a mennyiségeket alkalmazni és a rezgésidőt kiszámítani. - a rugalmas erő és az energiaviszonyok változásait vizsgálva ismerjék fel a rendszeren belüli energiaváltozásokat és az energia-megmaradás törvényének érvényesülését, a zárt rendszer alkalmazásához szükséges elhanyagolásokat; a külső hatások következményeit a rezgő test mozgására (csillapodás, csatolt rezgés, rezonancia), tudják mindennapi példák alapján megmagyarázni ezek káros illetve hasznos voltát. - tudják értelmezni az ingamozgást, ismerjék fel hasonlóságát és különbözőségét a rezgőmozgással; tudják mennyiségekkel is jellemezni a fonálingát (l; T; f); ismerjék és tudják alkalmazni a fonálinga lengésidő képletét; vegyék észre a lengésidő állandóságának feltételeit és kapcsolatát az időméréssel. - ismerjék a mechanikai hullámok fogalmát, fajtáit, tudjanak példát mondani ezekre a mindennapi életből. Tudják kvalitatív, majd a hullámmozgást leíró mennyiségekkel jellemezni és csoportosítani a mechanikai hullámokat, vegyék észre, hogy a hullámmozgás időben és térben is periodikus. - ismerjék a hullámok két alaptípusát (transzverzális, longitudinális), tudják ezeket megkülönböztetni, vegyék észre a bennük és leírásukban lévő azonosságokat, illetve különbözőségeket. - tudják értelmezni és felismerni a harmonikus hullámokat és a hullámmozgások jellemző mennyiségeit (T; ; A; c) ; tudjanak ezek alkalmazásával egyszerű feladatokat megoldani. - ismerjék a hullámok viselkedését új közeg határán, a visszaverődés, törés törvényeit, az interferencia jelenségét; az állóhullám fogalmát, a hullámhossznak és a kötél hosszának kapcsolatát. - tudják, hogy a hang közegben terjedő sűrűsödés és ritkulás (longitudinális hullám), amely bennünk hangérzetet kelt; a hangforrás mindig rezgő test. - legyenek tájékozottak a hangszerek fajtái között és ismerjék azok közül néhány működésének fizikai elvét, ismerjék a hétköznapi 36
hangtani fogalmak fizikai értelmezését (hangmagasság, hangerősség, hangszín; alaphang, felhang, hangsor, hangköz). - tudják alkalmazni a hullámokról szerzett ismereteket a hangjelenségek magyarázatánál (pl. visszhang, hangelhajlás, hangszigetelés, mozgó hangforrások hangmagasságának megváltozása a mellettünk történő elhaladásuk közben) stb., legyenek tisztában a zajártalom károsító hatásával és elkerülésének lehetőségeivel.
II. ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK. OPTIKA. Célok és feladatok: - Megértetni a tanulókkal az elektromágneses hullámok keletkezésének fizikai alapjait: nemcsak változó mágneses mező hoz létre maga körül elektromos mezőt, hanem fordítva is igaz, változó elektromos mező körül mágneses mező keletkezik. - A mechanikai analógiát felhasználva megismertetni a tanulókkal az elektromágneses hullámok mennyiségi jellemzőit (hullámhossz, frekvencia, terjedési sebesség) és terjedési tulajdonságait. Külön hangsúlyozni, hogy a terjedési sebesség megegyezik a fénysebességgel, amely egyben a fizikai hatások terjedésének határsebessége is. - Megmutatni, hogy az antenna mint nyílt rezgőkör az elektromágneses hullámok forrása. - Kísérleti, gyakorlati tapasztalatok gyűjtése és megbeszélése az elektromágneses hullámok visszaverődésére, törésére, interferenciájára, elhajlására, transzverzális jellegére vonatkozóan. - Az elektromágneses hullámok teljes spektrumának áttekintése, kiemelve azok természetben való előfordulását, gyakorlati alkalmazásait. - A spektrum vizsgálatánál rámutatni, hogy növekvő frekvenciájú hullámoknak az anyaggal való – maradandó változást létrehozó – kölcsönhatása egyre erősebbé válik. Felhívni a figyelmet az elektromágneses hullámok fiziológiai hatásaira, veszélyeire és a védekezési módokra is, különösen a bőr és a szem védelmének fontosságára. Kapcsolatteremtés a biológiában tanultakkal. - Tudatosítani, hogy a látható fény az elektromágneses hullámok széles spektrumának egy viszonylag szűk tartománya. - A látható fény tulajdonságainak vizsgálatakor megmutatni a terjedés és a visszaverődés sajátosságait. - A mechanikai hullámoknál tárgyalt törési törvénynek a Snellius-Descartes törvény formájában (szögfüggvényekkel) és a terjedési sebességekkel való megfogalmazása és egyszerű alkalmazása. - Külön megvizsgálni a teljes visszaverődés esetét és feltételét, kiemelve annak nagy jelentőségű gyakorlati alkalmazását (pl. száloptika). - Kísérletileg megmutatni a fényhullámok optikai rácson történő elhajlását és interferenciáját, valamint ennek felhasználását a fény hullámhosszának mérésére. - A fénypolarizáció jelenségének bemutatásával igazolni a fényhullámok transzverzális jellegét. - Színfelbontás szemléltetése prizma és optikai rács segítségével, a spektroszkópia gyakorlati jelentőségének ismertetése. 37
- Feleleveníteni a korábban tanult optikai eszközök képalkotását, a kép geometriai megszerkesztését. A képalkotásokat kvantitatív módon vizsgálni a leképezési törvény alapján. Rámutatni a törvény érvényesülésének közelítő jellegére, annak határaira (leképezési hibák). - Ráirányítani a figyelmet a fény és a fénytani eszközök jelentőségére a világ megismerésének folyamatában. TÉMAKÖR
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
Elektromágneses hullámok
Elektromágneses rezgések
A tanulók: - ismerjék a változó mágneses és elektromos mező kölcsönös indukáló képességét, mint az elektromágneses mezők közeg nélküli tovaterjedésének legszükségesebb feltételét; - kvalitatív módon értsék az elektromágneses hullámok keletkezését és tovaterjedését;
Elektromágneses hullámok
- ismerjék az elektromágneses hullámok legfontosabb tulajdonságait, tudjanak frekvenciából hullámhosszat (és fordítva) számítani; - a hullámtulajdonságok alapján lássák a mechanikai hullámokkal való analógiát, ugyanakkor lássák a legfontosabb különbséget (nincs szükség hordozó közegre); - ismerjék az elektromágnes hullámok sokféleségét, azok természetben való megjelenési formáit, frekvenciával vagy hullámhosszal való jellemezhetőségét; - tudják, hogy a látható fény a teljes elektromágneses spektrum egy szűk tartománya, melynek forrása a természetben legtöbbször az izzó anyag; - emlékezzenek a mechanikai hullámoknál tanult törvényszerűségekre, és vegyék észre, hogy a fényre is ugyanezek a törvények teljesülnek; - tudjanak egyszerű numerikus feladatokat megoldani a fényvisszaverődés, fénytörés kvantitatív törvényeinek alkalmazására; - értsék, hogyan lehet az optikai rácson történő fényelhajlás alapján fényhullámhosszat mérni; - ismerjék, hogy a különböző színű fények milyen fizikai mennyiséggel jellemezhetők, ismerjék a látható fény hullámhosszhatárait; a színfelbontás jelenségét és jelentőségét az 38
anyagvizsgálatban; - a leképezés geometriai modellje alapján értsék a valódi és látszólagos kép keletkezésének lényegét, és tudják alkalmazni a leképzési törvényt egyszerű numerikus feladatokban; - ismerjék a tükrök lencsék néhány gyakorlati alkalmazását; - ismerjék a tanultakhoz kapcsolódó jelentősebb fizikusok nevét és tudománytörténeti szerepét (Maxwell, Hertz, Huygens).
III. MODERN FIZIKA Célok és feladatok - A modern fizika kialakulásának bemutatása: a kvantumfizika születésének és a relativitáselmélet létrejöttének rövid áttekintése. - az Einstein-féle foton elmélet keletkezésének tárgyalása, a fény kettős természetéből eredő szemléleti probléma bemutatása (részecske-hullám dilemma taglalása). - Az elektron kísérletileg is igazolt hullámtulajdonságainak tárgyalásával rámutatni a mikro részek kettős természetére, mint általános sajátosságra. - Megmutatni, hogy a klasszikus fizika (a makrovilág) számára újszerű, idegen – a mikrovilágban mindenütt jelen lévő, kísérletileg is igazolt – kettős természet a mikrorészecskék mozgásának leírására új fizikai leírásmódot követel, amely a kvantummechanika (hullámmechanika) alapfeltevéseiben ölt formát. - A modellalkotás dialektikájának újabb bemutatása a klasszikus atommodellek és a Bohrféle modell tárgyalásával. - A Bohr-modell ellentmondásainak és hiányosságainak feltárása, a kvantummechanikai atommodell lényegének szemléletes tárgyalása. Az atomi kvantumszámok tartalmi és szemléletes fizikai jelentése. Az új modell teljesítőképességének érzékeltetése.
TÉMAKÖR
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
A modern fizika születése
Fényelektromos jelenség
A tanulók: - ismerjék a fényelektromos jelenséget: tudják, hogy a jelenség a fény foton-elméletének kísérleti előzménye; - tudják értelmezni a fényelektromos jelenség kvantitatív összefüggését, ismerjék a foto effektus széles körű gyakorlati alkalmazásait; - ismerjék a fény részecsketermészetének további kísérleti bizonyítékait (fénynyomás, Compton-effektus), tudják azokat kvalitatív módon értelmezni; - tudják helyesen értelmezni a fény kettős termé39
-
-
Atommodellek
-
-
-
-
-
-
szetét: a fényjelenségek kvalitatív és kvantitatív leírását mindkét modellre (hullám- és részecskemodellre külön-külön szükség van); ismerjék de Broglie anyaghullám hipotézisét, mint a foton kettős természetének általánosítását; ismerjék az elektron hullámtermészetét igazoló elektron diffrakciós kísérlet lényegét, annak elméleti jelentőségét; ismerjék az elektronmikroszkóp működési elvét és a berendezés gyakorlati jelentőségét; ismerjék a klasszikus atommodelleket, azok használhatóságát és hiányosságait; A modellek tárgyalásával lássák a modell fejlődésének folyamatát; ismerjék a Bohr-modell alapfeltevéseit, segítségével kvalitatív módon tudják értelmezni a hidrogénatom színképvonalainak keletkezését; lássák be, hogy a Bohr-modell teljesítőképessége is korlátozott. Érezzék szükségét az újabb modell megalkotásának; a kvantummechanikai modellt, mint az atomba zárt hullámszerű elektron állóhullám állapotait tekintsék (atomok hullámmodellje); tudják értelmezni az atomok alap és gerjesztett állapotait a rugalmas húron kialakuló mechanikai állóhullámok analógiája alapján; ismerjék – a hullámmodell alapján – az atomi kvantumszámok szemléletes jelentését, az atomi állapotok Pauli-elv szerinti betöltődését, a periódusos rendszer felépülését.
IV. MAGFIZIKA. CSILLAGÁSZAT Célok és feladatok Az atommag legfontosabb fizikai tulajdonságainak megismerése. Kísérleti módszerek tárgyalása. Az atommag belső szerkezetének feltárása. Az alapvető nukleáris kölcsönhatás és annak legfontosabb tulajdonságainak megismerése. Megismerni a magenergia felszabadításának elvi lehetőségeit, és sorba venni azoknak a természetben előforduló megvalósulásait, mesterséges előállításait. A radioaktív sugárzások mibenlétének, tulajdonságainak megismerése. A legfontosabb fogalmak és törvényszerűségek tárgyalása. A sugárzás biológiai hatásának bemutatása, a sugárdózisok megismerése, mellyel elősegíthetjük az alapvető sugárvédelmi ismeretek megértését, a sugárzással szembeni alaptalan félelmek eloszlatását, a nukleáris események, döntések objektív megítélését.
40
A nukleáris energiatermelés sajátosságainak bemutatása. A nukleáris biztonság feltételeinek taglalása. Alternatív energiahordozók és az atomenergia összehasonlítása, előnyök és hátrányok ütköztetése. A nukleáris technika széles körű alkalmazásának bemutatásával igazolni, hogy megfelelően magas szintű tudással, technikával ma már biztonsággal és haszonnal alkalmazható az atommagtechnika. A Naprendszerünk keletkezésének és felépítésének megismerésével, a csillagrendszerek tárgyalásával megmutatni helyünket a világegyetemben. A csillagok keletkezésének és fejlődésének tárgyalásával rámutatni a belátható anyagi világ egységére: mely szerint ugyanolyan fizikai törvények irányítják a kozmikus jelenségeket is, mint amilyeneket a fizika tudományának fejlődése során a földi körülmények között is megismertünk. A kozmikus világmodellek bemutatásával itt is megmutatni a modellalkotás folyamatát és jelentőségét. A kozmikus fizika és a mikrofizika összehasonlításával anyagszerveződés szintjeinek áttekintése
TÉMAKÖR
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
Magfizika
Az atommag szerkezete
A tanulók: - ismerjék az atommag felépítését és az atommagon belüli alapvető kölcsönhatások jellemzőit; - ismerjék a tömegdefektus jelenségét, és tudják kiszámítani az atommagok kötési energiáját a tömeg-energia ekvivalencia alapján. Ismerjék a magenergiák nagyságrendjét; - ismerjék a fajlagos kötési energia fogalmát és annak tömegszámtól való függését. A fajlagos kötési energia (tömegszám grafikon alapján tudják értelmezni a magenergia felszabadulásának lehetőségeit; - ismerjék a radioaktív sugárzások legfontosabb tulajdonságait és az anyagokkal való kölcsönhatásaikat: töltés, energia, áthatoló és ionizáló képesség; - tudják, miként keletkeznek egyes radioaktív sugárzásfajták az atommagok bomlása során; - ismerjék a radioaktív bomlás törvényszerűségét: az aktivitás fogalmát és egységét, a felezési idő fogalmát. Tudják felírni a bomlási törvény valamelyik egyszerű alakját; - ismerjék az elnyelt dózis, a dózisegyenérték fogalmát. Ismerjenek néhány dózisértéket (küszöbdózis, halálos dózis, lakosság évi átlagos sugárterhelése); - tudják, hogy mindenkit mindenkor ér a hát-
Radioaktivitás
41
-
-
-
-
-
Csillagászat Tejútrendszer
Csillagok fejlődése
Űrkutatás
térsugárzásból származó sugárterhelés; ismerjék a természetes háttérsugárzás eredetét, és összetevőinek nagyságrendjét; legyenek tisztában azzal, hogy a természetben hol és milyen formában szabadul fel magenergia, ismerjék a csillagok energiatermelését; tudják, hogy miként valósítható meg a szabályozatlan és a szabályozott maghasadásos láncreakció. Ismerjék az elmúlt század idevonatkozó legfontosabb fizikatörténeti eseményeit: a maghasadás felfedezésének, az első atommáglya megépítésének, az első atombomba felrobbantásának eseményeit és történelmi körülményeit; ismerjék az eseményekben közreműködő magyar tudósok (Neumann János, Szilárd Leó, Teller Ede, Wigner Jenő) tevékenységét és szerepét; ismerjék az atomerőmű elvi felépítését és az erőműben lejátszódó energiaátalakítási folyamatokat; tudjanak párhuzamot vonni az atomenergia és más energiahordozók felhasználása között: ismerjék az egyes energiatermelési módok előnyeit és hátrányait;
- ismerjék a nukleáris technika gyógyászati, ipari és régészeti alkalmazásait; - tudjanak tájékozódni az univerzumban: ismerjék a Naprendszerünk kialakulásának történetét, legfontosabb adatait, a Tejútrendszerben elfoglalt helyünket, tudjanak más galaxisok létéréről, azok méretéről, távolságáról; - ismerjék a csillagok fejlődésének egyes fázisait, az univerzum keletkezésének és fejlődésének - Big-bang elméletét, tudjanak az univerzum jövőjének lehetséges alakulásáról, a még nyitott kérdésekről (sötét anyag, antigravitáció) - Ismerjék az űrkutatás módjait és eredményeit, történetét.
A követelmények a 11. tanév végén megegyeznek az egyes fejezetek minimális követelményeivel, amit a vastagon írt szövegrész tartalmaz.
42
FIZIKA TANTERV AZ ÉRETTSÉGI VIZSGÁHOZ VALÓ FELKÉSZÍTÉSHEZ 11. ÉS 12. ÉVFOLYAM 11. ÉVFOLYAM Évi óraszám: 148 (2 + 2 óra/hét) I. Rezgések és hullámok ……………………….14 óra II. Elektromágneses hullámok, hullámoptika… 14 óra III. Az atomhéj fizikája ……………………… 16 óra IV. Az atommag fizikája, csillagászat………… 20 óra Gyakorlás………………………………… … 20 óra Érettségi és felvételi feladatok megoldása…… 50 óra Összefoglalás, ellenőrzés, hiánypótlás ………. 14 óra Összesen 148 óra 12. ÉVFOLYAM Évi óraszám: 128 óra
(4 óra/hét)
Rendszerező összefoglalás: I. Mechanika…………………………………… 10 óra II. Termodinamika ……………………………….10 óra III. Elektromosság, mágnesség, optika ……… 20 óra IV. Modern fizika, csillagászat ………………… 8 óra Érettségi és felvételi feladatsorok megoldása .. 56 óra Ellenőrzés ……………………………………… 24 óra Összesen 128 óra Bevezetés A jelölteket hozzá kell segíteni ahhoz, hogy: - megfeleljenek a vizsgakövetelményeknek és - felfrissített, rendszerbe foglalt, szintetizált ismeretekkel készüljenek fel a felnőtt életre. E két feladat erősíti és kiegészíti egymást. A felkészítést két különválasztott szervezeti formában célszerű végrehajtani. Mind a két változat munkája a 6-11. tanévben megismert és feldolgozott fizika tananyagra épül. Az emelt szintű vizsgára készülőknél azonban nemcsak a tudás megerősítésére, elmélyítésére, rendszerezésére, vizsgára késszé tételére van szükség, hanem olyan új ismereteket is fel kell dolgozni, amelyek meghaladják az általános műveltség igényeit. Mivel a közeli jövőben bevezetésre kerülő érettségi követelmény mindkét szintre előírja, hogy milyen kompetenciák meglétét kell bizonyítani a vizsgázóknak, az ezekre történő felkészítést kiemelten kell kezelni. Az új típusú érettségi vizsga leírásából kiderül, hogy az jelentősen eltér a megszokottól. Ezért az új feltételekre történő sikeres felkészülés érdekében külön figyelni kell arra, hogy a jelöltek gyakorlatot szerezzenek mind az írásbeli feleletválasztós és nyílt végű kérdések megoldására, mind a szóbeli elméleti tételének vizsgán történő kidolgozására, a tételhez kapcsolódó kísérlet 43
elvégzésére és elemzésére, az ezekkel kapcsolatos egyszerű feladat megoldására és a fizikatörténeti vonatkozású részek bemutatására. A felkészítési munka elvégzésének módjára tett javaslat egy 33 témát felölelő témasor szerint épül fel. Ez segítséget jelenthet mind a tanárnak a saját tételsor összeállításához, mind életszerű szerkezetével a jelöltek felkészüléséhez. A felkészítési javaslatainkat, egy-egy témán belül, minkét szintre együtt fogalmaztuk meg, de a megkülönböztetés érdekében más betűtípussal írtuk a csak emelt szintűre vonatkozó részeket. A középszint álló betűs, az emelt szint dőlt betűs. A felkészítés általános céljai – 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. – 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. 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.
44
– 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. – 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. 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.
45
TÉMAKÖR
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
Haladó mozgás
Fajtái, kísérleti vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele
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;
Forgómozgás
A forgómozgás és körmozgás jellemzői, dinamikai feltétele
– ismerjék fel a haladó és a körmozgás közötti különbséget és hasonlóságot, azt, hogy a körmozgás a forgómozgás speciális eset;
Testek tehetetlensége
Tehetetlenség, tömeg, inercia-rendszer Sűrűség
Lendület
Lendület megmaradás. Az erő fogalma és mérése
Erőhatások
Forgatónyomaték
Energia, munka
– 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;
Erőtörvények Gravitációs mező.
– 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;
Merev test egyensúlya Emelő típusú egyszerű gépek
– 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;
Energiaváltozások. Mechanikai energiák és megmaradási tételük
- vegyék észre az erőhatás mozgás- és forgásállapot változtató képességét, tudják menynyiségekkel 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 46
Munka, teljesítmény, hatásfok
Mechanikai rezgések és hullámok
Mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele
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;
Hullámok.
A hang és jellemzői
– 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. TERMODINAMIKA Célok és feladatok – Hőtani folyamatok rendszerbe foglalása, környezetvédelmi vonatkozásainak kiemelése. – A korpuszkuláris anyagszemlélet kialakulásának és fejlődésének áttekintése és rendszerbefoglalása, tudománytörténeti és társadalmi vonatkozásainak kiemelése. – Tudatosan építeni az előző években tanult hőtani jelenségek, törvényszerűség ismeretére: felidézni és rendszerezni a korábbi ismereteket. A korábban megismert és a most tárgyalt törvényszerűségek egzaktabb, kvantitatív leírása. – A gázok állapotváltozásnak részletes, kvantitatív tárgyalásán keresztül, a kvalitatív molekuláris értelmezéssel kiemelni a gázok korpuszkuláris felépítettségét. Tudatosítani az ideális gázmodell tárgyalásával a modellalkotás folyamatát. Az ideális és reális gázok összehasonlításával megadni a modell és valóság viszonyának helyes értelmezését. – A hőtan I. főtételének kvantitatív megfogalmazásával kiterjeszteni az energiamegmaradás elvét a mechanikai és a termikus kölcsönhatásokra is. Az általánosított 47
– –
energia-megmaradás elvét alkalmazni a légnemű anyagokra, a folyadékokra és a szilárd testekre, valamint ezek fázisátalakulásaira az energetikai és molekuláris tárgyalás során. Bemutatni az irreverzibilis hőtani folyamatok általános törvényszerűségét és annak molekuláris értelmezését. A hőtan környezetvédelmi vonatkozásainak tárgyalása: bemutatni a globális felmelegedés hatását a közeli időjárási eseményekre és a távolabbi klímaváltozásokra. Kiemelni az energiahordozók helyes megválasztásának és az energiatakarékosságnak – a fenntartható fejlődési stratégiák tervezésénél játszó – fontos szerepét.
TÉMAKÖR
TANANYAG
Hőtágulás
Testek hőtágulása
Az anyagok belső szerkezete
A gázok állapotváltozásai
KÖVETELMÉNYEK A tanulók: ismerjék fel a természetben előforduló hőtágulási jelenséget, azok technikai szerepét. A tanult törvények alapján tudjanak egyszerű számításokat végezni a különböző halmazállapotú testek hőtágulásának kiszámítására; ismerjék a hőmérsékletmérés fizika alapjait. Tudják, hogyan készülnek a különböző hőmérsékleti skálák. Konkrét példákban tudják átszámítani a különböző egységekben mért hőmérsékleti értékeket;
Hőtan főtételei
Hőtan I. és II. főtétele
Halmazállapotváltozások
Halmazállapotváltozások Gázok cseppfolyósítása
ismerjék a gázok három állapotjelzőjét (nyomás, térfogat, hőmérséklet), az állapotváltozás fogalmát, a speciális állapotváltozások feltételeit. Konkrét állapotváltozásról tudják megállapítani, hogy melyik változásról van szó. A gáztörvények alkalmazásával tudjanak egyszerű számításos feladatot megoldani; hatékonyan tudják alkalmazni az állapotváltozások szemléltetésére és a feladatok megoldásánál a p–V diagramot; tudják kvalitatív módon értelmezni a gázok részecskemodellje alapján – a részecskék rendezetlen hőmozgásával – a speciális állapotváltozásokat; ismerjék az állapotegyenlet részecskeszámmal kifejezett alakját, tudják azt alkalmazni egyszerű feladatok megoldására; tudják értelmezni a részecskemodell alapján az ideális gázt és annak belső energiáját; tudják megfogalmazni és alkalmazni az I. főtételt az ideális gázok állapotváltozásainak energetikai vizsgálatánál; 48
ismerjék fel a halmazállapot-változások energiaviszonyainak tárgyalásánál, hogy a hőtan I. főtétele a természetben egyetemes jellegű: a testek minden hőtani folyamatára érvényes;
értsék a II. főtétel lényegét és annak molekuláris értelmezését. Ismerjék a főtétel energiatermelésben való fontos szerepét. A törvényszerűség alapján értsék meg, hogy másodfajú perpetuum mobile miért nem készíthető.
III. ELEKTROMOSSÁG, MÁGNESESSÉG, 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.
49
TÉMAKÖR
TANANYAG
Elektrosztatika
Elektromos töltés és mező
Kondenzátor
Vezetési jelenségek
Egyszerű áramkör jellemzése
Fogyasztók és áramforrások kapcsolása
KÖVETELMÉNYEK A tanuló – értse az elektrosztatikai alapjelenségeket, és tudja ezeket elemezni és bemutatni egyszerű elektrosztatikai kísérletek, hétköznapi jelenségek alapján; – alkalmazza a Coulomb-törvényt feladatmegoldásban; – 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 módszereke, 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 50
Mágneses mező
Az áramvezetés típusai
Időben állandó mágneses mező
Elektromágneses Elektromágneses indukció indukció
Váltakozó feszültség és áram
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 magnetoés 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; – 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 beés 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 51
Transzformátor Elektromágneses Elektromágneses rezgések rezgések és hullámok
A fény
Geometriai optika
A fény hullámtermészete
Leképezési törvény
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; 52
– 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; – 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, CSILLAGÁSZAT Célok és feladatok – Hőtani folyamatok rendszerbe foglalása, környezetvédelmi vonatkozásainak kiemelése. – A korpuszkuláris anyagszemlélet kialakulásának és fejlődésének áttekintése és rendszerbefoglalása, tudománytörténeti és társadalmi vonatkozásainak kiemelése. – 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.
53
TÉMAKÖR
TANANYAG
KÖVETELMÉNYEK
Modern fizika
A modern fizika születése
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 idő dilatáció, hosszúság kontrakció fogalmát; ismerjék a hőmérsékleti sugárzás problémáját és Planck kvantumhipotézisét; ismerjék a fényelektromos jelenséget és annak problémáját, mint a foton hipotézis kísérleti előzményét; tudják megfogalmazni Einstein foton hipotézisét, és értelmezni a foto effektus egyenletét; ismerjék a fotocella működését és gyakorlati alkalmazásait; 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; lássák, hogy az elektron helyének és impulzusának bizonytalansága hullámtermészetéből ered; tudják, hogy minden mikrorészecske rendelkezik hullámtulajdonsággal.
Atommodellek Elektron
ismerjék az atomhipotézis legfontosabb kísérleti indítékait, az atomok létezésének közvetett bizonyítékait; ismerjék a legfontosabb fogalmakat: atom, molekula, ion, elem vegyület; ismerjék a relatív atomtömeg, Avogadroszám, atomi tömegegység fogalmát; tudjanak ezekkel egyszerű számításokat
Sugárzások és az elektron felfedezése Elektron hullám természete Atommag 54
A kvantummechanikai modell
Atommagok belső szerkezete,
kötési energiája, nukleonok.
Radioaktív sugárzások magenergia
végezni; tudják értelmezni az elektromosság atomos szerkezetét az elektrolízis törvényei alapján; tudják értelmezni az elektron töltésére, tömegére vonatkozó kísérletek alapelvét; ismerjék az elektronra vonatkozó Millikankísérletet 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; ismerjék a további kvantumszámokat mint az elektron kvantált atomi állapotát meghatározó mennyiségeket; tudják megfogalmazni a Bohr-modell hiányosságait és a hullámmodell lényegét; lássák a kvantummechanikai atommodell előnyeit, tudjanak annak messze mutató teljesítőképességéről.
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;
Radioaktív sugárzás
ismerjék a tömeghiány és a kötési energia fogalmát és összefüggésüket; tudjanak tömeghiányból kötési energiát és fajlagos kötési energiát számítani; 55
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;
A magenergia felszabadítása.
Atomerőművek villamos energia termelése.
Csillagászat
Csillagászat és kozmikus energia.
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; 56
ismerjék a fúziós energia mesterséges felszabadításának módját és szabályozásának nehézségeit, a jövő fúziós erőműveinek előnyeit. 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.
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.
57
SZAKKÖZÉPISKOLA FIZIKA TANTERVE 9-10. ÉVFOLYAM Célok és feladatok: A fizikatanítás célja a szakközépiskolában az általános műveltség részét jelentő alapvető fizikai ismeretek kialakítása, a tanuló érdeklődésének felkeltése a természeti jelenségek megértése iránt, valamint az önálló ismeretszerzési készség megalapozása. A kitűzött célokat az általános iskolai ismeretek rendszerezésével, kiegészítésével érhetjük el. A fizika legfontosabb területeinek áttekintésekor a diákok felkészültségi szintjének megfelelő szemléletformálást tekintjük irányadónak. A fizika szakközépiskolai tanítása során a természeti jelenségek megfigyeléséből, kísérleti tapasztalatokból kiindulva ismertetjük fel a tanulókkal a jelenségek lényegi összefüggéseit, ok-okozati viszonyait. A törvények matematikai megfogalmazására, és azok alkalmazására feladatok megoldásában csak olyan egyszerű esetekben törekszünk, ahol ezek valóban a fizika jobb megértését segítik elő. A diákoknak látniuk kell, hogy a természet törvényei matematikai formában is leírhatók, és a számítások eredményei kísérletileg ellenőrizhetők. A fizikai ismeretek átadása mellett alapvetően fontos tudatosítani a tanulókban, hogy a természettudományok – ezen belül a fizika – az egyetemes emberi kultúra részét képezik, és a fizika szoros kapcsolatban áll a kultúra más területeivel. Ugyanilyen fontos annak felismertetése, hogy nagyrészt a fizika eredményei alapozzák meg a műszaki tudományokat, lehetővé téve ezzel a – napjainkban különösen is érzékelhető – gyors technikai fejlődést. HANGSÚLYOZNUNK KELL, HOGY A TERMÉSZET TÖRVÉNYEINEK MEGISMERÉSE ÉS AZ EMBERISÉG CÉLJAIRA TÖRTÉNŐ FELHASZNÁLÁSA FELELŐSSÉGGEL JÁR. A FIZIKAI ISMERETEKET TERMÉSZETI KÖRNYEZETÜNK MEGÓVÁSÁBAN IS HASZNOSÍTANI KELL, EZ NEMCSAK A TUDÓSOK, HANEM MINDEN ISKOLÁZOTT EMBER FELELŐSSÉGE ÉS KÖTELESSÉGE. Belépő tevékenységformák Fizikai jelenségek irányítással történő tudatos megfigyelése, a lényeges és kevésbé lényeges tényezők megkülönböztetése. Ok-okozati kapcsolatok felismerése. A tananyaghoz kapcsolódó egyszerű kísérletek önálló végrehajtása előzetes tanári útmutatás alapján. A tapasztalatok közérthető összefoglalása a tanult szakszókincs helyes használatával. A tanult fizikai mennyiségek mértékegységének ismerete és helyes használata, a mindennapi életben használt fizikai mennyiségek nagyságának becslése. A tanult fizikai törvények felismerése a mindennapi élet jelenségeiben, a technikai eszközökben. Könyvtári ismerethordozók (szaklexikonok, képlet- és táblázatgyűjtemények, segédkönyvek, ismeretterjesztő kiadványok) használata, a tananyagot kiegészítő ismeretek megszerzésére. A számítógépes oktató- és szimulációs programok, multimédiás szakanyagok használata. Az internet használata a tananyagot kiegészítő információk megszerzésére, tanári irányítással.
58
A minimális követelményeket a vastag betűvel írt rész tartalmazza.
Témakörök
Követelmények
I. MECHANIKA Mozgások AZ EGYENES VONALÚ EGYENLETES MOZGÁS
Az egyenes vonalú egyenletes mozgás jellemzése. Út- idő grafikon készítése és elemzése, a sebesség kiszámítása.
Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás, szabadesés
A egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás speciális esete: a szabadon eső test mozgásának kísérleti vizsgálata. A sebesség változásának értelmezése, átlag- és pillanatnyi sebesség. A gyorsulás fogalma, a nehézségi gyorsulás. Az egyenletesen változó mozgás. Az egyenletesen változó mozgás grafikus leírása.
Az egyenletes körmozgás
Az anyagi pont egyenletes körmozgásának kísérleti vizsgálata. Az egyenletes körmozgás leírása: periódusidő, kerületi sebesség mint vektormennyiség, a sebesség változása, a gyorsulás mint vektormenynyiség.
A dinamika alapjai Mozgásállapotváltozás és erő
A mozgásállapot fogalma, a testek tehetetlenségére utaló kísérletek. A tehetetlenség törvénye. Az erő fogalma, mértékegysége. Newton II. törvénye. Hatás–ellenhatás törvénye.
Erő fajták
Nehézségi erő. Kényszererők. Súrlódás, közegellenállás. Rugóerő.
Erők együttes hatása
A kölcsönhatásban fellépő erők vizsgálata. Az erők vektoriális összegzése. Erők forgatónyomatéka. A testek egyensúlyának feltétele.
A lendületmegmaradás
A lendület-megmaradás törvénye és alkalmazása (kísérleti példák, mindennapi jelenségek).
Az egyenletes körmozgás dinamikai vizsgálata
Newton II. törvényének alkalmazása a körmozgásra. A centripetális gyorsulást okozó erő felismerése mindennapi jelenségekben.
Munka, energia A munka értelmezése
A munka fogalma, állandó és egyenletesen változó erő munkája. 59
és kiszámítása Mechanikai energiafajták
Mozgási energia, magassági energia, rugalmas energia. Munkatétel.
A teljesítmény és hatásfok
A teljesítmény és hatásfok fogalma, kiszámítása egyszerű esetekben. REZGÉSEK, HULLÁMOK
Rezgések
A rugóra függesztett test mozgása. A rezgést jellemző mennyiségek (amplitúdó, rezgésidő, frekvencia) A rezgés energiája.
Hullámok
Mechanikai hullámok megfigyelése, jellemzése. Hullámok visszaverődése és törése, (elhajlás), interferencia. Állóhullámok kialakulása.
A hanghullám tulajdonságai
Hangtani alapkísérletek és egyszerű kvalitatív értelmezésük.
II. ELEKTROMOSSÁG, MÁGNESESSÉG Elektrosztatika Elektromos alapjelenségek
Az elektromos állapot, kétféle elektromos töltés, megosztás, vezetők, szigetelők. Töltések közti kölcsönhatás, Coulomb-törvény
Az elektromos tér
A térerősség fogalma. Az erőtér kvalitatív jellemzése egyszerű konkrét esetekben. Munkavégzés az elektrosztatikus térben, a feszültség fogalma. Vezetők elektromos térben (gyakorlati alkalmazások).
Egyenáramok Az egyenáram
Az egyenáram fogalma, jellemzése. Ohm-törvény. Vezetők ellenállása, fajlagos ellenállás. Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása.
Elektromos energia és teljesítmény
Az elektromos áram munkája, fogyasztók teljesítménye.
ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ, ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK A mágneses tér
A mágneses tér jellemzése: a mágneses indukció vektor fogalma. Áramok mágneses tere.
Lorentz-erő
Árammal átjárt vezetők mágneses térben. 60
Mozgó töltések mágneses térben, a Lorentz-erő fogalma MOZGÁSI INDUKCIÓ A mozgási indukció kísérleti vizsgálata, a jelenség magyarázata, az indukált feszültség, Lenz-törvény. Váltakozó feszültség kísérleti előállítása, váltófeszültség, váltóáram fogalma és jellemzése. NYUGALMI INDUKCIÓ ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK
A nyugalmi indukció kísérleti vizsgálata. Rádióhullámok, hősugarak, fény, ultraibolya, röntgensugárzás, hasonlóságok és különbségek. Gyakorlati alkalmazások. Egészség- és környezetvédelmi vonatkozások.
III. FÉNYTAN Geometriai optika
A fény egyenes vonalú terjedése, terjedési sebesség. A fényvisszaverődés törvényei. Sík- és gömbtükrök képalkotása. A törés és teljes visszaverődés jelensége, a törési törvény. Lencsék képalkotása, optikai eszközök.
Hullámoptika
A fény hullámtulajdonságainak kísérleti vizsgálata: elhajlás, interferencia, fénypolarizáció. A fehér fény színekre bontása.
IV. TERMODINAMIKA Gázok állapotváltozásai
Állapotjelzők. Boyle–Mariotte és Gay–Lussac törvények. Kelvinféle hőmérsékleti skála. Az egyesített gáztörvény. Ideális gázok részecskemodellje.
A hőtan főtételei
A hőtan I. főtétele – (energiamegmaradás megfogalmazása). A hőtan II. főtétele (a folyamatok iránya).
Halmazállapotváltozások
Olvadás–fagyás, forrás/párolgás–lecsapódás jellemzése. Halmazállapot-változások energetikai vizsgálata.
A hőterjedés
Hősugárzás, hővezetés, hőáramlás kísérleti vizsgálata.
61
V. MODERN FIZIKA Az anyag atomos szerkezete
Az anyag atomos szerkezetére utaló jelenségek. Az atomok mérete.
A fény kettős természete
A fény hullámtulajdonságainak összefoglalása. A fényelektromos jelenség – a fény részecsketermészete. Gyakorlati alkalmazások.
Az elektronok kettős természete
Az elektron, mint részecske: az elemi töltés. Az elektron mint hullám: elektroninterferencia.
Az atom szerkezete
Az atom belső szerkezetére utaló kísérleti tapasztalatok. Rutherford-kísérlet, vonalas színkép. Az elektronburok héj-szerkezete.
Az atommag szerkezete
A nukleonok (proton, neutron), a nukleáris kölcsönhatás jellemzése.
A radioaktivitás
Alfa-, béta- és gammabomlás jellemzése. Radioaktív sugárzás környezetünkben, a sugárvédelem alapjai. A természetes és mesterséges radioaktivitás gyakorlati alkalmazásai.
Maghasadás
A maghasadás jelensége, láncreakció, atombomba, atomerőmű. Az atomenergia felhasználásának előnyei és kockázata.
Magfúzió
A magfúzió jelensége, a csillagok energiatermelése. A hidrogénbomba.
Egyetemes tömegvonzás
A heliocentrikus világkép (a Naprendszer bolygói, azok holdjai). Bolygómozgás: Kepler-törvények. A Newton-féle gravitációs törvény. A mesterséges égitestek mozgása.
Csillagfejlődés
A csillagok születése, fejlődése és pusztulása.
A kozmológia alapjai
Az Univerzum tágulása. Ősrobbanás-elmélet.
A továbbhaladás feltételei A szakközépiskolai fizikai tanulmányok végére a korábbi évek tananyagának és a modern fizika elemeinek szintetizálásával körvonalazódnia kell a diákokban egy korszerű természettudományos világképnek. Tudatosodnia kell a tanulókban, hogy a természet egységes egész, szétválasztását résztudományokra csak a jobb kezelhetőség, áttekinthetőség indokolja. 62
A fizika legáltalánosabb törvényei a kémia, biológia, földtudományok és az alkalmazott műszaki tudományok területén is érvényesek. A konkrét jelenségeket, a tanult törvényszerűségeket tudja besorolni a fizika főbb területei alá (mechanika, elektromágnesség, termodinamika, atom- és magfizika, csillagászat). Tudjon különbséget tenni a hipotézis és a kísérletileg, tapasztalatilag igazolt állítás között. Tudja eldönteni, hogy egy adott kísérletből egy adott következtetés levonható-e. Ismerje fel és tudja magyarázni a mindennapi életben tapasztalható leggyakoribb hőtani jelenségeket. Tudja, hogy a természetben végbemenő folyamatok megfordíthatatlanok. Ismerjen olyan kísérleti bizonyítékokat, tapasztalati tényeket, amelyek az atomelmélet kialakulásához vezettek. Ismerje az atomszerkezet kutatásának főbb állomásait. Ismerje az atommag összetételét. Ismerje a radioaktivitás felfedezésének történetét, a radioaktív sugárzások fajtáit és ezek jellemzőit. Ismerje a magátalakulások főbb típusait (hasadás, fúzió). Ismerjen néhány konkrét felhasználási lehetőséget. Ismerje az atomenergia felhasználásának előnyeit és hátrányait a többi energiatermelési móddal összehasonlítva, különös tekintettel a környezeti hatásokra. Legyen tisztában azzal, hogy a fizikai elméletek sohasem lehetnek lezártak és véglegesek, az újabb és újabb felfedezések alapján állandóan módosulnak. Ismerjen néhány konkrét kapcsolódási pontot a fizikai elméletek és a kultúra, gondolkodás egyéb területei között. Tudja a különböző információhordozókat megadott témakörben ismeretek szerzésére használni. Tudjon különbséget tenni a természettudományos módszerekkel igazolt állítások, elméletek és az egyéb elméletek között. Alakuljon ki benne kritikai érzék az ilyenekkel szemben, igényelje az érvekkel történő alátámasztást, az igazolást. A 10. évfolyam végén a minimális követelmény a vastag betűvel írt szövegrész.
63
SZAKISKOLA FIZIKA TANTERVE 9-10. évfolyam
Célok és feladatok A szakiskolában a fizikatanítás célja kettős: egyrészt lehetőséget adunk a tanulóknak arra, hogy elsajátítsák azokat az ismereteket, amelyek egy továbbfejleszthető természettudományos műveltség alapjait képezhetik, másrészt biztosítanunk kell a később elsajátítandó szakmai ismeretek megalapozását.
Törekedjünk arra, hogy a tanulók megismerjék a természeti és technikai környezetet, érezzenek felelősséget a környezet megóvásáért, és vállalják a cselekvést is ennek érdekében. A rendelkezésre álló órakeret – szem előtt tartva az iskolatípus sajátosságait is – csak annyit tesz lehetővé, hogy a tanulók korábbi ismereteit felelevenítsük, megszilárdítsuk, és a fenti célok figyelembevételével bővítsük, kiegészítsük azokat. Ennek során mutassuk meg a tanulóknak a fizika egyes témakörei, illetve a fizika és más természettudományok közötti öszszefüggéseket, kapcsolatokat. A lehetőségekhez képest kísérletekre alapozva, a jelenségek bemutatásával, a tanulók mindennapi tapasztalataira hivatkozva juttassuk el őket az összefüggések felismeréséhez, a technikai eszközök működésének megértéséhez, a matematikai formalizmust csak a legszükségesebb esetekben a
9. ÉVFOLYAM Belépő tevékenységformák Egyszerű mechanikai kísérletek irányított megfigyelése, a megfigyelés szempontja szerinti lényeges és kevésbé lényeges tényezők megkülönböztetése. A kísérletnek és eredményének világos szóbeli összefoglalása. Egyszerű mechanikai és elektromos mérések megfigyelése. Egyszerű áramkörök összeállítása kapcsolási rajz után. A használt kísérleti eszközök szakszerű, balesetmentes használata. Az elektromos érintésvédelmi előírások ismerete. Az általános iskolában megszerzett szakszókincs bővítése, a szakkifejezések megfelelő pontosságú használata a tanórán és a mindennapi életben. A tanult mértékegységek helyes használata. A tanult fizikai jelenségek felismerése, a törvényszerűségek érvényesülése a mindennapi életben (közlekedés, sport, háztartás, technikai eszközök). Egyszerű számítások végzése a tanult fizikai összefüggések alapján (egyenes és fordított arányosság). Tájékozódás az iskolai könyvtár fizikai vonatkozású ismerethordozóival, szaklexikonok, képlet- és táblázatgyűjtemények felhasználása konkrét adatok, ismeretek megállapítására. Ismerkedés a számítógépes világhálón a tananyaghoz kapcsolódó információkkal tanári vezetéssel. A minimális követelményeket a vastag betűvel írt szöveg tartalmazza.
64
TÉMAKÖRÖK
KÖVETELMÉNYEK
I. MOZGÁSOK AZ EGYENES VONALÚ EGYENLETES MOZGÁS
Az egyenes vonalú egyenletes mozgás jellemzése. Út-idő grafikon készítése és elemzése, a sebesség kiszámítása.
Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás, szabadesés
Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata. A sebesség változásának értelmezése, átlag- és pillanatnyi sebesség. A gyorsulás fogalma. A szabadesés, a nehézségi gyorsulás.
Körmozgás
Az anyagi pont egyenletes körmozgásának kísérleti vizsgálata. A körmozgás kinematikai leírása, periódusidő.
II. A DINAMIKA ALAPJAI
Mozgásállapotváltozás és erő
A tehetetlenség törvénye. Az erő fogalma, mértékegysége. Newton II. törvénye. Hatás-ellenhatás törvénye.
Erőfajták
Nehézségi erő. Súrlódás, közegellenállás. Rugóerő. Kényszererők.
Erők együttes hatása
Az erők vektoriális összegzése, erők egyensúlya.
A lendületmegmaradás
A lendület-megmaradás törvénye és alkalmazása (kísérleti példák, mindennapi jelenségek).
A körmozgás dinamikai vizsgálata
Newton II. törvényének alkalmazása a körmozgásra. A centripetális gyorsulást okozó erő felismerése mindennapi jelenségekben.
III. MUNKA. ENERGIA 65
A munka értelmezése és kiszámítása
A munka fogalmának általánosítása.
Mechanikai energiafajták
Mozgási energia, magassági energia, rugalmas energia.
Teljesítmény és hatásfok
A teljesítmény és a hatásfok fogalma, kiszámítása egyszerű esetekben. IV. REZGÉSEK, HULLÁMOK
Rezgések A rugóra akasztott test periodikus mozgásának jellemzése. Rezgésidő, frekvencia, amplitúdó, a kitérés, a sebesség és a gyorsulás időbeli változásának kvalitatív vizsgálata. Newton II törvényének alkalmazása a rugón lévő rezgő testre. A rezgés energiaviszonyainak kvalitatív vizsgálata. A rezgést befolyásoló külső hatások következményei (csillapodás, rezonancia).
Hullámok
A hullám, mint a közegben terjedő rezgésállapot, hullámhossz, periódusidő, terjedési sebesség. Hullámjelenségek kísérleti vizsgálata gumikötélen és hullámkádban. Hullámok visszaverődése és törése, elhajlás, interferencia. Állóhullámok kialakulása kötélen.
V. ELEKTROSZTATIKA
Elektromos alapjelenségek
A elektromos állapot, a töltés fogalma, töltött testek, megosztás, vezetők, szigetelők. Töltések közti kölcsönhatás, Coulomb-törvény.
Az elektromos tér
A térerősség fogalma. A feszültség fogalma. Vezetők elektromos térben.
66
Az egyenáram
Az egyenáram fogalma, jellemzése. Az áramerősséget befolyásoló tényezők, Ohm-törvény. Vezetők ellenállása, fajlagos ellenállás. Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása.
Elektromos teljesítmény
Az elektromos teljesítmény fogalma. Fogyasztók teljesítménye.
A továbbhaladáshoz szükséges feltételek A tanuló tudja, hogy a fizika alapvető megismerési módszere a megfigyelés, kísérletezés, mérés, és ezeket mindig valamilyen szempont szerint végezzük. Legyen képes fizikai jelenségek megfigyelésére, az ennek során szerzett tapasztalatok elmondására. Ennek során legyen képes használni a legfontosabb tanult fogalmakat (tehetetlenség, tömeg, erő, súly, sebesség, gyorsulás, sebesség, energia, munka, teljesítmény, hatásfok, feszültség, áramerősség).
. Tudja az állandó és változó mennyiségeket megkülönböztetni. Tudja a tanult mértékegységeket a mindennapi életben is használt mennyiségek esetében használni.
Tudjon példákat mondani a tanult jelenségekre, a tanult legfontosabb törvényszerűségek érvényesülésére a természetben, a mindennapi életben, a technikai eszközök esetében. Egyszerű számításokban tudja alkalmazni az út-idő-sebesség közötti összefüggést, Ohm törvényét, a munka kiszámítására és az elektromos teljesítményre vonatkozó összefüggést. Legyen képes a tanult összefüggéseket, fizikai állandókat a képlet- és táblázatgyűjteményből megállapítani. Tudja, milyen törvények felismerése fűződik Kepler, Galilei és Newton nevéhez, és melyik történelmi korban éltek.
10. ÉVFOLYAM Belépő tevékenységformák A tanult fizikai alapismeretek és gyakorlati alkalmazásaik feldolgozása kiselőadások formájában. A mechanikai hullámok közvetlenül megtapasztalható tulajdonságainak általánosítása és kiterjesztése az elektromágneses hullámok jellemzésére. A természeti jelenségek különböző fizikai megközelítésének megértetése a fény tulajdonságainak értelmezése során. Az anyag atomos szerkezetére vonatkozó kémiai ismeretek és az atomfizika kapcsolódásának bemutatása. A fizikai ismeretek felhasználása a napi sajtóban felvetődő problémák megítélésében (pl. az atomreaktorok működtetésének kockázata, védekezés az egészségre káros sugárzások ellen, környezetszennyezés). A tudomány és az áltudomány megkülönböztetésének lehetősége a napi gyakorlatban. A fizikai tapasztalatok, kísérleti tények értelmezése modellek segítségével, a modell és a valóság kapcsolatának megértése. Számítógépes oktató és szimulációs programok használata tanári vezetéssel. A minimális követelményeket a vastag betűvel írt szöveg tartalmazza.
67
TÉMAKÖRÖK
KÖVETELMÉNYEK
I. ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ, ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK.
A mágneses tér
A mágneses tér kísérleti vizsgálata. A mágneses tér jellemzése. A mágneses indukció, vektor fogalma, erővonalak. Áramok mágneses tere.
Lorentz-erő
Árammal átjárt vezetők mágneses térben. Az egyenáramú motor működésének elve. Mozgó töltések mágneses térben, a Lorentz-erő fogalma.
Mozgási indukció
A mozgási indukció kísérleti vizsgálata, a jelenség magyarázata, az indukált feszültség, Lenz-törvénye. Váltakozó feszültség kísérleti előállítása, váltófeszültség, váltóáram fogalma és jellemzése – effektív teljesítmény, effektív feszültség, effektív áramerősség fogalma.
Nyugalmi indukció
A nyugalmi indukció kísérleti vizsgálata, Lenz-törvénye.
Elektromágneses hullámok
Az elektromágneses jelenségek rendszerezése. Az elektromágneses hullám fogalma. Az elektromágneses hullámok spektruma, elektromágneses hullámok a mindennapi életben. A fény mint elektromágneses hullám.
III. FÉNYTAN Geometriai optika
Geometriai-fénytani alapfogalmak. A tükrös fényvisszaverődés törvényei. Sík- és gömbtükrök képalkotása. A törés jelensége, a törési törvény. Fénytörés lencséken, lencsék képalkotása. Optikai eszközök.
Hullámoptika
A fény hullámtulajdonságainak kísérleti vizsgálata: elhajlás, interferencia, fénypolarizáció. A fehér fény színekre bontása.
III. TERMODINAMIKA Gázok állapotváltozásai
Állapotjelzők (hőmérséklet, térfogat, nyomás, anyagmennyiség). Kelvin-féle hőmérsékleti skála. Az egyesített gáztörvény. Izoterm, izobár, izochor állapotváltozások értelmezése p-V diagramon.
68
A hőtan I. főtétele
A belső energia, munka, hő fogalma és kölcsönös viszonya. Termikus kölcsönhatások vizsgálata, szilárd anyagok, folyadékok fajhője.
A hőtan II. főtétele
A spontán folyamatok iránya. A második főtétel kvalitatív megfogalmazása, alkalmazási példák.
Halmazállapotváltozások
Olvadás-fagyás, forrás/párolgás – lecsapódás jellemzése. Halmazállapot-változások energetikai vizsgálata.
A hőterjedés
Hősugárzás, hővezetés, hőáramlás. Gyakorlati jelentősége.
IV. ATOMFIZIKA
Az anyag atomos szerkezete
Az anyag atomos szerkezetének bizonyítékai , az atomok mérete.
Az elektron, mint részecske
Az elektromosság atomos szerkezete – az elemi töltés.
A fény kettős természete
A fény hullámtulajdonságainak összefoglalása. A fényelektromos jelenség – a fény részecske természete.
Az elektronok hullámtermészete
Elektroninterferencia.
Atommodellek
A modellek kísérleti alapjai, előremutató sajátságai és hibái. Vonalas színkép, fény kisugárzása és elnyelése. Kvantummechanikai atommodell.
V. MAGFIZIKA
Az atommag szerkezete
A nukleonok (proton, neutron), a nukleáris kölcsönhatás jellemzése.
A radioaktivitás
Alfa-, béta- és gammabomlás jellemzése. Radioaktív sugárzás kör69
nyezetünkben, a sugárvédelem alapjai. A természetes és mesterséges radioaktivitás gyakorlati alkalmazásai. Maghasadás
A maghasadás jelensége, atombomba, atomerőmű, az atomenergia felhasználásának előnyei és kockázata.
Magfúzió
A magfúzió jelensége, a csillagok energiatermelése, a hidrogénbomba.
VI. CSILLAGÁSZAT Egyetemes tömegvonzás
A Newton-féle gravitációs törvény; a gravitációs állandó. A heliocentrikus világkép. Bolygómozgás: Kepler-törvények. A mesterséges égitestek mozgása.
Csillagfejlődés
Galaxisok, csillagok. A csillagok születése, fejlődése és pusztulása.
A kozmológia alapjai
Az Univerzum tágulása. Ősrobbanás elmélet.
A továbbhaladáshoz szükséges feltételek Ismerje a váltakozó áram tulajdonságait, az effektív feszültség és áramerősség fogalmát. Tudjon példát mondani az elektromágneses hullámok egyes fajtáira, ismerjen egy-egy gyakorlati alkalmazást. Ismerje a fénytani alapjelenségeket, az egyszerű optikai eszközök működését. Tudjon konkrét példákat mondani a tanult hőtani jelenségekre. Ismerje a hőtani folyamatok energetikai viszonyait. Tudja, hogy a természetben végbemenő folyamatok egyirányúak. Ismerje az anyag atomos szerkezetére utaló kísérleti tényeket, az atom és az atommag alkotórészeit. Ismerje a radioaktív sugárzás fajtáit, legfontosabb jellemzőiket, tudjon egy-egy gyakorlati alkalmazást. Tudja, mi a maghasadás és a magfúzió. Ismerje az atomerőmű működésének alapelveit, az atomenergia felhasználásának előnyeit és kockázatait. Tudja, hogy a Nap energiájának forrása a magfúzió. Ismerje és tudja példákkal illusztrálni a fizika és más természettudományok közti szoros kapcsolatot. Tudja, hogy a természet megismerése hosszú folyamat. Lássa a fizikában tanult elméleti ismeretek alkalmazását a technikában tudja, hogy a természet erőforrásai végesek, ezért különös felelősségünk van környezetünk védelmében. A minimális követelményeket a vastag betűvel írt szöveg tartalmazza.
70
