I. A FIZIKA TANTÁRGY KERETTANTERVEI ÁLTALÁNOS ISKOLAI FIZIKA TANTERV Az általános iskolai tantervet mindkét évben heti 1,5 órás keretben készítettük el, ami összesen 2×55,5=111 tanítási órát jelent. Az iskolák helyi tantervei alapján ettől mind a korosztályokat, mind az óraszámokat illetően lehetséges eltérni. A tananyag meghatározása során figyelembe vettük, hogy általános iskolában még nem dől el, ki milyen szinten tanulja tovább a fizikát. A viszonylag tág tartalmi keret a választás lehetőségét hordozza mind az iskolák, mind a tanárok számára. A tananyagot összesen hat témakörre bontottuk, minden tanévben három témakör kerül feldolgozásra: 7. osztály:
1. témakör: Mi mekkora? (10 óra) 2. témakör: Hogyan látjuk a világot? (18 óra) 3. témakör: Hőmérséklet, hő, energia (27 óra)
8. osztály:
4. témakör: Minden mozog! (25 óra) 5. témakör: A nyomás szerepe (15 óra) 6. témakör: Az elektromosság világa (15 óra)
Minden témakört számozott fejezetekre bontottunk, és az egyes fejezeteket alfejezetekre, amelyeket nevezzünk tanítási egységeknek (ezeket már nem számoztuk külön). Egy tanítási egység jelenthet egy tanítási órát, de a tanulóktól, illetve a tanár elképzelésétől, lehetőségeitől függően egy tanítási egységet kettő-három órában is meg lehet valósítani. Az általános iskolai tantervre jellemző, hogy a tanítási egységek ugyan logikus sorrendet alkotnak, de közöttük sokszor nincs alapvető egymásra épülés, ezért egyes tanítási egységeket tanári döntés alapján elhagyhatunk, másokat részletesebben tárgyalhatunk.
31
7. osztály: A 7. osztály tananyaga három témakörre oszlik („Mi mekkora?”, „Hogyan látjuk a világot?”, „Hőmérséklet, hő energia?”). A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen. 1. témakör: Mi mekkora? (10 óra) 1. fejezet: A mérés módszere 2. fejezet: A mérés és megismerés kapcsolata 2. témakör: Hogyan látjuk a világot? (18 óra) 1. fejezet: Hogyan látunk? 2. fejezet: A fény különleges tulajdonságai 3. fejezet: Miről mesél a fény? 3. témakör: Hőmérséklet, hő, energia (27 óra) 1. fejezet: A hőmérséklet 2. fejezet: Környezetünk és a hőmérséklet 3. fejezet: Honnan van energiánk?
32
1. témakör: Mi mekkora? A diákok hétköznapi tevékenységeik és korábbi tanulmányaik során már megismerkedtek sok mértékegységgel és egyszerű méréseket is végeztek. Jelen tanítási egység célja az előzetes ismeretek összefoglalása, rendszerezése és kiegészítése, főként a grafikus ábrázolási lehetőségek széleskörű alkalmazásának bemutatásával konkrét, a természettudomány, elsősorban a fizika témakörébe tartozó példákon keresztül. Elsősorban a matematikai és a természettudományos kompetencia fejlesztésére ad lehetőséget, mellyel egyben előkészíti a fizika tanulását, melynek elengedhetetlen eszköze a matematika. Amennyiben számítógép is használható, akkor célszerű táblázatkezelő programot is alkalmazni az adatok rögzítéséhez és a diagramok rajzolásához, mely a digitális kompetencia fejlesztését szolgálja. Ennek az egységnek a feladata a tudományos megismerési módszerekbe való bevezetés elkezdése is. Fontos célkitűzés az, hogy a gyerekek képesek legyenek megfigyeléseik és saját korábbi tudásuk felhasználásával kérdések, hipotézisek megfogalmazására, majd ezek alapján mérések, egyszerű vizsgálatok megtervezésére és kivitelezésére. A mérés elvégzésére, a mérési eredmények rögzítésére, ábrázolására, azok értékelésére, elemzésére, majd végül a következtetések levonására és az eredmények megfelelő formában való közlésére. A fentiek az összes többi fejezetben is hangsúlyosak maradnak, mindig kibővülve az éppen feldolgozandó tartalmakkal. A téma feldolgozásához sokféle mérést javaslunk, amelyek közül lehet választani, illetve differenciált feldolgozásra adni a különböző gyerekcsoportoknak, akik a mérés elvégzése után beszámolnak munkájukról.
33
Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: Mérés módszere
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
A mérések elvégzése fejleszti a tanulók ügyességét, megfigyelő képességét.
Minél többet mérjenek önállóan, vizsgálják meg a környezetükben található mérőeszközöket.
A tanuló képes legyen az alapvető fizikai mennyiségek mérésére a hétköznapi életben használatos mérőeszközökkel, mint mm-es beosztású hosszúságmérő, stopper, hőmérő, mérleg. Tudjon helyesen lázat mérni. Ismerjen meg néhány speciális, érdekes mérőeszközt, pl.: infrahőmérő, nyomásmérő bélyeg, thermo-csík. El tudja dönteni, hogy a mért értékek reálisak-e. Tudjon méréseiről egyszerű vázlatrajzot készíteni. Képes legyen a saját és a mások által kapott mérési eredményeket grafikusan is megjeleníteni, mint például az osztályba járó tanulók magasság-, illetve tömegeloszlása alkalmasan megválasztott intervallumok kialakításával. Képes legyen a
Mérje meg különböző tárgyak – pl.: toll, pad stb. – hosszúságát! Határozza meg különböző tárgyak – pl.: könyvborító, pad, osztályterem stb. – területét! Határozza meg különböző tárgyak – pl.: könyv, osztályterem stb. – térfogatát! Mérje meg különböző tárgyak, pl.: könyvek, füzetek, tolltartó stb. tömegét. (Fontos cél a tömeg és a térfogat fogalmának elkülönítése. Jellegzetes tévképzet, hogy e két fizikai mennyiséget azonosként kezelik.) Határozza meg egy jégdarab tömegét, majd mérjék meg olvadás után is! Alkossanak hipotézist a várható eredménnyel kapcsolatban! Ismerje fel, hogy olvadás közben nem változik a tömeg. (Jellegzetes tévképzet, hogy halmazállapotváltozás közben megváltozik a testek tömege.) Ábrázolja az osztály
Kapcsolatok
Mérőeszközök Hőmérő, mérleg, óra, hosszúságmérő. Különleges mérőeszközök. Hogyan és mivel kell lázat mérni? Hogyan kell használni a különböző mérőeszközöket? Hogyan tervezzük meg a mérési folyamatot? Hogyan lehet megjeleníteni a mérési eredményeket? Mire következtethetünk a mérési eredményekből?
34
Természettudományos tantárgyak. Természetismeret. Matematika. Informatika. Társadalomismeret: Médiaismeret.
2. fejezet: A mérés és megismerés kapcsolata
hétköznapi médiában – mint tévé, újságok, Internet − megjelenő diagramok, grafikonok értelmezésére. Tudja matematikai ismereteit alkalmazni a természettudományos adatok rögzítésében. Tudja használni a szövegszerkesztők/ adatbáziskezelők legegyszerűbb grafikonábrázoló funkcióit.
tanulóinak magasságeloszlását, tömegeloszlását.
A tudományos megismerés eljárásrendje és szabályrendszere révén a tanulók nem csak természettudományos kompetenciákra tesznek szert, hanem védettebbekké válnak az áltudományos nézetekkel szemben.
Olyan önálló vagy csoportos miniprojekteket, mérési feladatokat adjunk, amelyek elvégzése, az eredmények interpretációja, s a közösség előtti megvédése során gyakorolni tudják a tanulók a természettudományos ismeretszerzés és ismeretátadás sajátságait.
Minden területre kiterjed, ahol a tudományos gondolkodás meghatározó.
Ismerje meg a tudományos megismerés során alkalmazott eljárás legfontosabb lépéseit. Sajátítsa el konkrét feladatok, problémák megoldása kapcsán ezen lépések módszertanát.
Méréssel vizsgálja meg teljesül-e különböző anyagok esetén a tömeg és a térfogat arányossága! Vizsgálatai közben használja helyesen a tömeg és a térfogat fogalmát, a megismerés tudományos módszerét, vezesse be a sűrűséget, mint arányossági tényezőt, de ismerje fel annak a lehetőségét is, hogy
Matematika: az arányosság és a függvény fogalma. Logikai készségek.
Önálló munka: hőmérsékleti grafikonok készítése saját mérések alapján, ismert adatok alapján.
A tudományos megismerés módszere Megfigyelés, előzetes tudás mozgósítása, hipotézisalkotás, kérdésfeltevés, vizsgálat, mérés tervezése, mérés végrehajtása, mérési eredmények kezelése, következtetések levonása és azok interpretálása.
35
az arányosság nem teljesül. Mérés megtervezése és végrehajtása: Hogyan lehet egy könyv lapjainak a vastagságát meghatározni? Miként lehet egy rizsszem tömegét megmérni? Van-e összefüggés a gyerekek magassága és tömege között? Érvelés gyakorlása, vita. Önálló munka bemutatása, értékelése előzetes szempontok alapján.
36
2. témakör: Hogyan látjuk a világot? Az optika és az ehhez kapcsolódó csillagászati megfigyelési módszerek olyan változatos tematikájú ismeretanyagot jelentenek, amelyek a hétköznapok során használt tárgyak felépítésében, működésében, s a filozófiai perspektívákat nyújtó tudományos szenzációkról beszámoló napi hírekben gyakorta megjelennek, s így könnyen felkeltik a tanulók érdeklődését. A tükrök és a lencsék éppen annyira mindennapi életünk részei, mint a csillagászati vonatkozású hírek tömege. A témakör tudománytörténeti vonatkozásai révén alkalmas arra, hogy a természettudományok „működését” bemutatva a természettudományos kompetenciákat fejlessze. Kiemelt feladatnak tekintjük a „fény” univerzális jellegének bemutatását a legérdekesebb gyakorlati vonatkozások ismertetésével, a spektrum teljes szélességében. Mindez számos biológiai vonatkozást jelent (pl.: UV-sugárzás és napozás, orvosi képalkotó eljárások), amelyek bemutatása alkalmas arra, hogy a természettudományok integrált voltát szemléltessük. A tanulók változatos tematikájú önálló munkával, internetes kereséssel, adatfeldolgozással, pp-bemutatókkal vehetik ki részüket az anyag feldolgozásából.
37
Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: Hogyan látunk?
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
A látás folyamatának megértése elsősorban a természettudományos kompetenciákat fejleszti, de a témakör esztétikai és életmódegészségtani kérdéseket is érinthet.
DVD megtekintése a fényről, a látásról.
Legyen tisztában a tanuló azzal, hogy a fény homogén közegben egyenes vonalban terjed. Értse meg, hogy az árnyék keletkezése ennek a következménye. Figyelje meg, hogy különböző anyagokon a fény különbözőképpen tud keresztülhatolni. Legyen képes a fény visszaverődésének és törésének elemi magyarázatára. Be tudja mutatni a törés jelenségét plánparalel lemez, illetve prizma segítségével.
Kaleidoszkóp készítése, periszkóp készítése.
Biológia: a szem, mint a látás szerve.
A nap- és holdfogyatkozás értelmezése, árnyék és félárnyék napfogyatkozáskor.
Történelem.
Képes legyen a tükrök és a lencsék képalkotásának kísérleti vizsgálatára. Tudja egyszerű sugármenetek segítségével a tárgy helyének ismeretében a kép helyét megrajzolni. Legyen tisztában az
Csoportmunka: tükrök, lencsék képalkotásának vizsgálata.
A látásra, látásélességre vonatkozó kísérletek, megfigyelések.
Kapcsolatok
Biológia. Képzőművészetek.
A fénysugár Fény és árnyék. Átlátszó és nem átlátszó anyagok. A fényvisszaverődés és a fénytörés törvényei. Prizma, plánparalel lemez. Valódi és látszólagos kép.
Eratosztenész mérése. Mekkora síktükör kell a lakásba, hogy a család minden tagja tetőtől talpig lássa magát? A tükörkép keletkezésének értelmezése síktükör esetében.
Optikai eszközök Egyszerű eszközök: síktükör, homorú és domború tükör, szóró- és gyűjtőlencse. Szemüveg, kontaktlencse. Összetett eszközök: távcső, mikroszkóp, fényképezőgép, filmvetítő, projektor.
38
Adatgyűjtés az interneten: milyen tükröt hol használnak? Demonstrációs
Csillagászat.
egyszerű optikai eszközök működési elvével és gyakorlati felhasználásukkal.
programok keresése és elemzése a weben a témával kapcsolatban. Megfigyelések távcsővel, mikroszkóppal. Az űrtávcső és képei. A látás hibáinak orvoslása szemüveggel, műtéttel. A fényképezés fejlődése, a fényképezőgép működési elve.
Optikai csalódások A párhuzamosság és a méret illúziója. A tér illúziója: perspektíva. A mozgás illúziója.
2. fejezet: A fény különleges tulajdonságai
A tanuló képes legyen néhány optikai csalódás (pl.: különbözőnek gondolt vonalhosszúságok stb.) megfigyelésére, ismerje a perspektíva törvényszerűségeit, és a vázlatrajzaiban tudja alkalmazni. Tudja, hogy a látásban az agynak fontos szerepe van.
Optikai csalódást okozó ábrák, képek gyűjtése.
Biológia.
Könyvtári és internetes kutatómunka.
Pszichológia.
A fejezet színes egyveleg, amely elsődlegesen a differenciált, személyre szabott munkavégzést, valamint a kooperatív módszerek alkalmazását támogatja.
A csapatmunka Biológia. számos formája elképzelhető, Képzőművészet. lényegében korlátlan, jól kereshető webes anyaggal.
Tudja, hogy a fehér fény összetett fény, mely prizma segítségével felbontható. Értse meg, hogy miért látjuk
A fehér fény felbontása: prizmával, ásványvizes flakonnal, műanyag vonalzóval, a levegőben porlasztott
Képzőművészet.
A perspektivikus ábrázolásmód és a korabeli festmények, rajzok tanulmányozása.
A színek világa A fehér fény felbontása. A szivárvány színei. Hogyan látjuk a színeket? Mitől függ a tárgyak színe?
39
Biológia. Kémia. Csillagászat. Társadalom-
Mutasd a fényed, és megmondom ki vagy!
színesnek a tárgyakat. Elemi szinten ismerje a színképelemzés módszerét és felhasználási lehetőségeit.
vízcseppekkel, vízen úszó olajfolttal stb.
ismeret.
Newton optikai munkásságának tanulmányozása. A színtévesztés lényege, milyen foglalkozásoknál, tevékenységeknél jelent ez problémát. Színek az agyban: különböző pörgettyűk. Színkeverés festékkel. A számítógép monitorának színei.
Milyen gyors a fény? A fény véges sebessége. A fény sebessége különböző anyagokban.
Tudja, hogy a fény véges sebességgel terjed, és ez az elérhető legnagyobb sebesség a légüres térben mérhető fénysebesség. Legyen tisztában azzal, hogy a fény sebessége közegfüggő.
Érvek gyűjtése a fény Csillagászat. véges sebességgel való terjedésére.
Ismerje fel az elsődleges és másodlagos fényforrásokat. Ismerjen fénykibocsátást eredményező fizikai (villámlás, fémek izzása), kémiai és biokémiai (égés, szentjánosbogár, korhadó fa stb.) jelenségeket.
Keressen fénykibocsátó folyamatokat a természetben. Gyűjtsön képeket a WEB-ről. A szürke ásványok színes fénye (fluoreszkálás). A késleltetett fénykibocsátás (foszforeszkálás)
Kémia.
Ismerje a megfelelő
Önálló munka –
Biológia.
A fényév fogalma. Még helyén van-e a Nap, amikor látjuk? Hogyan mérhető meg a fény sebessége?
Hogyan keletkezik a fény? Elsődleges és másodlagos fényforrások. Milyen folyamatokban keletkezik fény?
Biológia.
Lehet ártalmas is? Hogyan
40
hasznosíthatjuk a fénnyel kapcsolatos tapasztalatainkat a környezetünk megóvásával? Milyen fényforrásokat használunk? Milyen fényforrásokat érdemes használni a lakásban, az iskolában, a településeken, színpadon, filmen, közlekedésben stb.? Mit nevezünk fényszennyezésnek? Milyen Magyarország fényszennyezettsége?
fényforrások sajátságait, a fényforrások használatának egészségügyi vonatkozásait, a gazdaságossági szempontokat. Ismerje a fényszennyezés fogalmát és az ember szerepét a környezet fényszennyezésében. Ismerje a fényforrások használatának környezeti hatásait.
csoportmunka: Reklámok, prospektusok alapján hasonlítson össze fényforrásokat, gyűjtsék össze, hogy miért, mennyi ideig és hogyan használunk különböző fényforrásokat a lakásban, az iskolában, a településeken, a színpadon, a közlekedésben és a természetben!
Egészségtan. Társadalomismeret. Környezetvédelem. Csillagászat.
A fényforrások energiafogyasztása és a takarékoskodás módjai. A fényszennyezés fogalma, az okok keresése, azonosítása. A védekezés lehetősége. Magyarország fényszennyezettségi besorolása, a Csillagos Égbolt Rezervátum szerepe.
3. fejezet: Miről mesél a fény?
A fejezet segíti a tanulót a csillagokkal, égitestekkel kapcsolatos tapasztalatai megértésében. Ez fontos a világkép formálódása miatt.
41
Nézzenek nagy távcsövekkel kapcsolatos filmet, beszéljék meg kinek mi tetszett!
Csillagászat.
Csillagok, csillagok, szépen ragyogjatok! Mit látunk a csillagos égen? Nap, Hold, bolygók, csillagok. A Naprendszer szerkezete, a bolygók és legfontosabb holdjaik a Naprendszerben.
Tudja, hogy a csillagok elsődleges fényforrások, míg a bolygók és a holdak csak visszaverik a Nap fényét. Ismerje a Naprendszer szerkezetét, tudja, hogy a Nap is egy csillag.
Gyűjtőmunka: a Nap, Csillagászat. a Naprendszer bolygóinak és azok holdjainak jellegzetességei, anyaggyűjtés az Internet segítségével. Képek gyűjtése, pl.: HST képei.
Tudja, hogy a modellek alkalmazása a természettudományos megismerés fontos eszköze. Legyen tisztában azzal, hogy a Nap szerepéről és helyzetéről alkotott kép miként alakult az emberiség történetében.
Gyűjtőmunka a geocentrikus és a heliocentrikus világmodellről.
Ismerje az évszakok és éghajlati övek létrejöttének, s a bolygó tengelyferdeségének (a napfény beesési szögének) kapcsolatát.
Csoportmunka, önálló munka: Vannak-e évszakok a Marson? Mit jelent a „fehér éjszaka”, mi a magyarázata? Hogyan figyelhette meg Hell Miksa és Sajnovics János a Vénusz napelőtti átvonulását a sarkkörön túli Vardö szigetéről? Miért kedvezőek a déli lejtők a mezőgazdaság számára?
Lehet-e élet a Naprendszer egyéb égitestein?
A naprendszer modelljei régen és most Mindent tudunk-e már a világról? Modellek és szerepük a megismerésben. A naprendszer néhány modellje (Ptolemaiosz, Kopernikusz, Kepler).
Földrajz. Csillagászat. Történelem.
Ptolemaiosz, Kopernikusz, Galilei, Kepler munkásságának feldolgozása differenciált csoportmunkában.
A napsugárzás és az időjárás Időjárás és éghajlat. Mi a napfény szerepe az éghajlat alakulásában? Évszakok.
42
Földrajz. Csillagászat.
Mekkora árnyéka van egy tárgynak délben és estefelé? Az ezerarcú fény A látható fény rokonsága: UV, infravörös sugárzás, röntgensugárzás. A napozás előnyei és veszélyei. Hőkamera, „infralátó” állatok. A növények fotoszintézise.
Ismerje az elektromágneses spektrum néhány fontos összetevőjét, különös tekintettel a gyakorlati vonatkozásokra (pl.: rádióhullám, mikrosütő, infralámpa, UVsugárzás). Tudja, hogy az élőlények infrasugarakat bocsátanak ki, hogy a sugárzás a hőmérsékletről árulkodik, így felfedhetőek a test melegebb (esetleg gyulladásban lévő) részei. Tudja, hogy az infrasugárzás egyes állatokat segít a tájékozódásban, zsákmányszerzésben. Legyen tisztában azzal, hogy a növények a fényből szereznek energiát az életműködésükhöz.
43
Gyűjtőmunka – amit a napozásról tudni érdemes: A napozás hatása az emberi szervezetre. Miért szükséges, illetve mikor káros a napozás? Kiknek van szükségük nagyobb védelemre? Hőkamerás felvételek: bűnüldözés, fegyverek. Infralátás az állatvilágban A távirányító működésének tanulmányozása.
Egészségtan. Orvostudomány. Biológia. Társadalomismeret. Történelem.
3. témakör: Hőmérséklet, hő, energia A témakör első fejezeteinek célja a hő és hőmérséklet fogalmának fokozatos elkülönítése, gyakorlati tapasztalatok segítségével. Fontos a témával kapcsolatos egyéb félreértelmezések eloszlatása: Pl.: - Látható-e a vízpára? Illetve mit is látunk valójában? - Az olvadáspont és az olvadáshő nem azonos mennyiségek. - Forrás és párolgás közti különbség. - Olvadás és oldás közötti különbség. - Nem minden anyagnak 0 oC az olvadáspontja. - Nem minden folyadék víz. - Nem minden gáz levegő. A témakör lehetőséget nyújt a hétköznapi életből kialakult energiafogalmat felhasználva, az energia fogalmának bővítésére, pontosítására, az energia sokféle megjelenési formájának és átalakulásainak bemutatására. A témakör feldolgozása jó lehetőséget biztosít a természettudományos ismeretszerzés menetének gyakorlására. Ennek érdekében számos gyakorlati probléma vizsgálható, amelyek során a tanulók hipotéziseket alkotnak, méréseket terveznek, adatokat gyűjtenek, azokat táblázatba rendezik, majd grafikusan ábrázolják, végül következtetéseket vonnak le az eredményekből. Az adatkezelés az IKT kompetenciák fejlesztésében segíthet. A témakör teret enged a részecskeszintű jelenségértelmezésnek, de ezzel inkább az érdeklődőbb, tehetségesebb gyerekeket kínáljuk meg, tehát a differenciálás eszközeként használjuk. Ugyanakkor a részecskekép utat nyit egyes területek integrált szemléletű bemutatásának. Az utolsó fejezetben a hétköznapi életből kialakult energiafogalmat felhasználva, az előző fejezet ismereteire építve, az energia fogalmának bővítése, pontosítása történik meg. Az energia sokféle megjelenési formájának és átalakulásainak bemutatását gyakorlatorientált módon végezzük, s mivel a kérdéskör számos környezetvédelmi problémát vet fel, a társadalmi kompetenciák fejlesztésére kiemelten alkalmas.
44
Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: A hőmérséklet
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
Kapcsolatok
A hőmérséklet mérésének sokoldalú gyakoroltatása, mérési adatok táblázatba rendezése, értékelése, grafikon készítése.
Analóg és digitális hőmérők használata, számítógépes értékelő rendszerek alkalmazása.
Informatika.
Ismerje a Naprendszerben előforduló hőmérsékleti viszonyokat, tudjon erre vonatkozó adatokat gyűjteni az internetről. Ismerje a Celsius-skálát és a Kelvin-skálát, legyen tisztában az átváltás szabályaival. Legyen tisztában azzal, hogy a hőmérséklet értelmezése a termikus kölcsönhatáshoz köthető, s azt fejezi ki két test viszonylatában, hogy honnan hova áramlik a hő.
Adatgyűjtés az interneten, extrém hőmérsékletek, idegen világok. A Naprendszer bolygóinak, a Nap felületének, belsejének hőmérséklete stb. Milyen hőmérsékleti tartományban létezhet élet? (Pl.: gejzírek, tengeralatti vulkánkitörések közelében, a sarkvidékeken, más bolygókon.)
Biológia: az élet létrejöttének lehetőségei.
Hideg – meleg A hőmérséklet fogalma. A termikus kölcsönhatás fogalma. Milyen extrém hőmérsékletek léteznek az Univerzumban? Hőmérsékleti skálák.
Földrajz. Csillagászat. Kémia. Háztartási ismertek.
Technikai eszközök, ipari folyamatok sajátos hőmérsékletei. Milyen hőmérsékleti viszonyok között zajlanak a különböző ételkészítési eljárások (pl.: főzés, sütés)? Az anyag tulajdonságai extrém hidegben vagy extrém melegben.
A hőmérséklet mérése Hőmérőtípusok.
Ismerje a legfontosabb
Szubjektív hőérzet vizsgálata. 45
Matematika.
Hőmérsékletváltozás az idő függvényében: adatok felvétele, táblázatkészítés, majd abból grafikon készítése és elemzése.
hőmérőtípusokat, mint folyadékos hőmérő, elektromos hőmérő, színváltós hőmérő stb. Tudjon időben változó hőmérsékletet mérni, az adatokat táblázatba rendezni, ábrázolni, végül megfelelő következtetéseket levonni. Képes legyen arra, hogy különböző melegítő eszközöket használjon melegítésre.
Informatika. Hőmérsékletmérési kísérletek, hőmérők használata. Otthoni környezetben előforduló hőmérőtípusok és hőmérsékletmérési helyzetek összegyűjtése. Csoportmunka: mérés különböző hőmérőkkel. Adott térfogatú, például 300 cm3 víz melegítése 3 különböző módon: elektromos főzőlapon, merülőforralóval és tanulókísérleti borszeszégővel. Só – víz hűtőkeverék előállítása. Hőmérséklet – idő grafikon felvétele.
Hő és a hőmérséklet A hő, mint energia fogalma. A hőmérséklet kiegyenlítődése termikus kölcsönhatásban. Fajhő kvalitatív jelentése.
Tudjon különbséget tenni a hő és a hőmérséklet fogalma között konkrét példák segítségével (melegebb, de kevesebb a „hője”). Tudjon példákat mondani a hőmérséklet kiegyenlítődésére. Képes legyen egyszerű kalorimetriás mérések elvégzésére, azaz különböző anyagokkal hőt közölve meg tudja figyelni a hőmérséklet időbeli alakulását, végül le tudjon vonni 46
Eltérő mennyiségű hideg és meleg víz összekeverése termoszban. A közös hőmérséklet meghatározása, következtetések levonása. Különböző fémtárgyak (pl.: vas, alumínium, réz) melegítése forrásban lévő vízben, majd a fémtárgy hideg vízbe helyezése és a közös hőmérséklet leolvasása, következtetések levonása.
Háztartási ismeretek.
megfelelő következtetéseket. 2. fejezet: Környezetünk és a hőmérséklet
A fejezet a hő és hőmérséklet fogalmának gyakorlatorientált felhasználását mutatja be változatos témakörökben. A feldolgozás mind az önálló munkának, mind a csoportos projekteknek teret enged.
Kiemelten fontos az előzetes ismeretek azonosítását lehetővé tevő beszélgetések, jelenséggyűjtés.
Ismerje az olvadás és fagyás mechanizmusát, hőmérsékleti viszonyait. Tudja, hogy a jellemző paraméterek anyagonként mások. Tudja, hogy a víz térfogata fagyáskor megnövekszik. Legyen tisztában ennek a káros és előnyös gyakorlati következményeivel. Ismerje a párolgás folyamatának sajátságait, egy ruha száradását befolyásoló tényezőket. Ismerje a forrás és párolgás közötti különbséget Legyen tisztában a halmazállapotváltozások során az energiaátadás és a hőmérsékletváltozás viszonyával. A halmazállapotváltozások viszonylatában tudja alkalmazni az anyag részecskemodelljét, össze tudja kapcsolni az energetikai
A párolgás kísérleti vizsgálata. Lecsapódás, gyorsan párolgó anyag hőelvonása. A forrás kísérleti tanulmányozása.
Változó halmazállapot Az olvadás és fagyás jelensége. Olvadáspont, fagyáspont. A víz rendhagyó viselkedése fagyáskor. Párolgás és lecsapódás jelensége, a forrás és párolgás összehasonlítása, a párolgást befolyásoló tényezők. A forráspont. Halmazállapotváltozások értelmezése részecskemodellel.
47
Egyéni és csoportos feladatok: Télen miért vonják be hőszigetelő anyaggal a szabadban lévő vízvezetéket, miért csomagolják be a szabadban lévő kőszobrokat? Minden gáz cseppfolyósítható? Adatgyűjtés, pl.: a Jupiter bolygó szerkezete. Tudománytörténeti kutatások a gázok cseppfolyósításának története. A hűtés története.
Földrajz: fagyaprózódás. Csillagászat. Kémia: részecskekép.
változásokkal. Hőtágulás A hőtágulás jelensége.
Képes legyen a hőtágulás kísérleti vizsgálatára különböző halmazállapotú anyagok esetében. Tudja értelmezni a jelenséget a részecskekép segítségével.
Anyagok hőtágulásának kísérleti vizsgálata (szilárd, folyadék és gáz halmazállapotú anyagok) Egy lyuk „hőtágulása”.
Technika, gyakorlati ismeretek.
Adatgyűjtés: a hőtágulás veszélyei, káros következményei. Technikai lehetőségek a következmények elhárítására (könyökcsövek, görgők, azonos hőtágulású bevonatok stb.) A bimetall szalag.
Elraktározhatjuk-e a meleget? A hő terjedésének módjai: hővezetés, hőármalás, hősugárzás. Hőszigetelés. Hogyan javítható a hőszigetelés?
Képes legyen a hőátadás módjainak kísérleti vizsgálatára. Ismerje a hőterjedés módjait, azok legfontosabb sajátosságait. Ismerje fel a hőszigetelés jelentőségét, szerepét az energiatakarékos felhasználásában.
Csoportmunka – kooperatív módszerek: A hőátadás különböző módjainak vizsgálata (három csoport). Önálló vagy csoportos projektek, feladatok: Milyen módszerekkel tudnánk elérni, hogy minél kevésbé, minél lassabban változzék meg egy anyag hőmérséklete, pl.: fagylalt hidegen, leves melegen tartása. Poszter, reklámanyagok elemzése: Mennyi megtakarítást eredményezhet egy új nyílászáró?
48
Társadalomismeret. Környezetvédelem. Háztartási ismeretek.
Hőszigetelő anyagok szerkezeti vizsgálata (mikroszkóppal), összehasonlító mérések elvégzése. Hő és energia Az élő szervezet, mint energiafogyasztó rendszer. Táplálékok energiatartalma.
Példák felhasználásával be tudja mutatni a különböző táplálékok energiatartalmát. Legyen tisztában azzal, hogy a hő az energia egy formája. Kémiai tanulmányai alapján tudja, hogy a táplálék felhasználása az élő szervezetben lassú égéssel történik.
49
Csoportmunka, egyéni feladatok: Élelmiszerek energiatartalma: a csomagoláson található adatok alapján vizsgálja meg többfajta élelmiszer energiatartalmát. Összehasonlítás pl.: oszlopdiagrammal. Az „energiaszegény” és „nagy energiatartalmú” ételekről. Fogalmazza meg, hogy mi történik, ha a szükségesnél több energiát fogyasztunk.
Kémia. Matematika. Egészségtan, táplálkozástudomány.
3. fejezet: Honnan van energiánk?
Tudja áttekinteni az energiával kapcsolatos ismeretei segítségével energiafogyasztással, takarékossággal, környezetszennyezéssel kapcsolatos álláspontokat, s képes legyen egy tudományos alapokon nyugvó saját vélemény kialakítására.
Az energiagazdálkodással, környezetvédelemmel kapcsolatos híradások elemzése, vita, a pro és kontra érvek ütköztetése.
Környezetvédelem.
Legyen képes az energia-átalakulások elemzésére, az energiafajták elnevezésének használatára (definíció nélkül). Ismerje az energia mértékegységét, az 1 J-t. Tudja, hogy a kalória is az energia mértékegysége. Tudja bemutatni példákon keresztül azt, hogy mai modern társadalmunkban sok tevékenységhez energia szükséges. Tudjon a munka és az energia fogalmának kapcsolatáról. Legyen képzete az energia megmaradásáról.
Csoportmunka: Földrajz. Az energia kifejezés használata alapján a Történelem. fogalom értelmezése. TársadalomEnergiafelhasználó ismeret. rendszerek energiafelhasználásának gyűjtése. A háztartásban használt energia. Az energia ára.
Ismerje az alapvető energiaforrásokat, tudja felhasználásuk környezeti hatásait. Értse, mit jelent a
Projektek, kooperatív Társadalomfoglalkozások, ismeret. poszterek, kiállítások, prezentációk stb. Földrajz. Adatgyűjtés az
Állampolgári ismeretek.
Az energia formái Kémiai energia. Mechanikai energiák: rugalmas, gravitációs és mozgási energia. A táplálék energiája. Miért van szükségünk energiára? Az energia átalakulásának folyamatai.
Gáz vagy villany? Energia-átalakulási folyamatok elemzése. Tudománytörténet: képzetek az energiáról. James Joule élete.
Energiánk forrásai Vízenergia szélenergia, geotermikus energia. Nukleáris energia, napenergia.
50
Fosszilis energiahordozók. Megújuló energiahordozók.
környezettudatos magatartás, s törekedjen erre. Legyen tisztában az energiafelhasználás jövőjével kapcsolatos társadalmi viták legfontosabb érveivel. Ismerje a fosszilis és a nukleáris energia fogalmát, a megújuló és nem megújuló energia kategóriákat.
energiafelhasználási szokásokról, az energia forrásairól, az ezekkel kapcsolatos társadalmi feszültségekről.
Környezetvédelem.
Vita, érvelés: egyes energiaátalakítási lehetőségek előnyei, hátrányai és alkalmazásuk kockázatai. Projekttéma: Egyes országok energiaforrásai, energiafüggősége. A környezetszennyezés és az energia. A globális felmelegedés és az energia.
Nagy energiák és a Világegyetem kutatása A csillagok hatalmas energiái. A részecskegyorsítók világa.
Legyen tisztában a csillagok belsejében keletkező energia nagyságrendjével, ezen energia szétsugárzásának folyamatos és kitörésszerű változataival, a részecskegyorsítók szerepével a tudományos kutatásban, s a bennük uralkodó energiaviszonyokkal, a végzett kutatások jellegével.
51
Gyűjtőmunka az Univerzumban végbemenő nagyenergiájú folyamatokról. Pl.: szupernóvarobbanás fényképeken. Hírek információk gyűjtése a legmodernebb részecskegyorsítókról, az emberiség energiagondjainak megoldását célzó kutatásokról.
Csillagászat. Űrkutatás. Társadalomismeret.
8. osztály: A 8. osztály tananyaga három témakörre oszlik („Minden mozog”, „A nyomás szerepe”, „Az elektromosság világa”). A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen. 1. témakör: Minden mozog (28 óra) 1. fejezet: A mozgásban lévő világ 2. fejezet: Az erőhatások 2. témakör: A nyomás szerepe (14 óra) 1. fejezet: Nyomás szilárd anyagokban, folyadékokban és gázokban 2. fejezet: Áramló folyadékok és gázok 3. témakör: Az elektromosság világa (13 óra) 1. fejezet: Az elektromos áram 2. fejezet: Munkában az elektromosság
52
1. témakör: Minden mozog A témakör célja a hétköznapi életben megfigyelhető mozgások leírása, a közlekedés, a sportok és az élővilág területén. A fejezet vizsgálja a mozgások leírásán túl a mozgások okát, azt, hogy miért mozognak a testek, miért állnak meg, miért gyorsulnak fel, miért kanyarodnak. Szintén fontos törekvésünk az erő fogalmának bevezetése a tanulók erőről alkotott gyermeki képzeteinek pontosításával. Hangsúlyozzuk, hogy az erő kölcsönhatásokban lép fel, megismertetjük az erőhatás következményeit a test mozgásállapotának/alakjának változásában. Lassan és fokozatosan, főleg a gyakorlati problémákra koncentrálva, kíséreljük meg az arisztotelészi világkép fokozatos lebontását, a tanulók által a tapasztalatokból levont logikusnak tűnő következtetések fokozatos átértelmezését, a newtoni dinamika alapjainak lerakását. Mindezek során a gyakorlatorientáltság és a természettudományos absztrakció egyként megjelenhet munkánk során. Fontos törekvés, hogy türelmesen, a gyerekek életkorához, felfogóképességéhez igazodva, a felesleges és elvont általánosítások mellőzésével haladjunk ezen az úton.
53
Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: A mozgásban lévő világ
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
Kapcsolatok
Képes legyen egyszerű mozgások megfigyelésére és leírására, grafikonok készítésére, a mozgások legfontosabb jellemzőinek azonosítására.
A természetes és a mesterséges mozgások megfigyelése, leírása, jellemzése, csoportosítása. Anyaggyűjtés az interneten.
Biológia.
Képes legyen a mozgásokkal kapcsolatos megfigyeléseit, szabatosan megfogalmazni. Tudja azonosítani azokat a szempontokat, amelyek alapján a mozgások csoportosíthatók. Csoportosítsa az általa megfigyelt mozgásokat a kialakított szempontok szerint. Ismerje fel, hogy mozgást csak valamihez viszonyítva lehet értelmezni.
Mozgásjelenségek megfigyelése (természeti és technikai környezetben), leírás készítése. Mozgással kapcsolatos tapasztalatok, élmények felidézése, elmondása (közlekedés, játék, sport). Mozgásfázisok tanulmányozása állóképeken, képsorozatokon. Mozgások a Naprendszerben (keringés, forgás, becsapódások).
Természetismeret.
Ismerje a közlekedés fejlődésének legfontosabb állomásait, ezek társadalmi hatását. Meg tudja határozni a mozgás jellemzőit, egyenletes mozgás esetében. Tudja azonosítani a változó mozgásokat. Tudja értelmezni a gyorsulás, valamint lassulás fogalmának jelentését a
Gyűjtőmunka a közlekedés és az űrkutatás eszközeiről.
Történelem: közlekedési eszközök fejlődése.
Projekt-, csoportmunka, poszter: A közlekedési eszközök fejlődése. A közlekedési eszközök működésének sajátságai, elért átlagsebességek.
Űrkutatás.
Technika.
A mozgások típusai Áll vagy mozog? „Milyen gyorsan” mozog? Hogyan mozog? Kering, forog, pörög, halad, fordul, lassul, gyorsul, összevissza, egyenesen, egyszerre.
Csillagászat. Sport, testnevelés. Technika.
Közlekedés Közlekedés régen, napjainkban és a jövőben. A sebesség fogalma, a sebesség nagysága és iránya. Az átlagsebesség fogalma. A pillanatnyi sebesség. Gyorsulás – lassulás.
54
Társadalomismeret. Közlekedési ismeretek. Biológia. Matematika.
sebesség fogalmának felhasználásával. Értse az átlagsebesség fogalmát. Tudja, hogy értelmezhető pillanatnyi sebesség is, amit például a sebességmérő mutat. Tudja, hogy a testek különböző alakú pályákon mozoghatnak (egyenes, kör, ellipszis – a bolygók pályája), s ha a pálya görbe, változik a sebesség iránya. Képes legyen út – idő és sebesség – idő grafikonok elemzésére az egyenes vonalú egyenletes mozgás esetében. Képes legyen egyenes vonalú, egyenletes mozgás időbeli lefolyásának vizsgálatára, a mérési eredmények grafikus ábrázolására. Tudjon átlagsebességet mérni. Ismerje az út, idő és sebesség legfontosabb mértékegységeit.
„Leg”-ek a vasúti közlekedésben, technikai megoldások.
Ismerje fel a periodikus mozgásokat, a periodicitás térbeli és időbeli jellemzőit.
Matematikai inga vizsgálata.
Átlagsebesség mérése csoportmunkában: - gyalogos, - futó, - kerékpáros, - helyi közlekedési eszköz, - különböző állatok (pl.: teknős, csiga, hangya, giliszta stb.). Átlagsebességszámítás menetrendek segítségével, internetes útvonaltervezővel, saját mérések alapján (pl.: az iskolába való bejutásra vonatkozóan).
Csillagászat. Testnevelés. Sport. Földrajz.
Az egyenes vonalú egyenletes mozgás vizsgálata Mikolacsővel. Saját gyaloglási/futási sebesség kimérése, előre tervezett sebesség beállítása. Út-idő grafikonok rajzolása egyenes vonalú egyenletes mozgás esetében (vagy átlagsebesség felhasználásával) valós adatokból (internet).
Periodikus mozgások Körmozgás, ingamozgás, rugón való rezgés megfigyelése, a térbeli és időbeli
55
Csillagászat. Földrajz.
Másodperc inga készítése.
Technika,
periodicitás felismerése. Fonálinga lengésidejének mérése.
2. fejezet: Erőhatások
Tudja megmérni a matematikai inga lengésidejét különböző ingahossz, lengő tömeg, kitérítés esetében. Ismerje fel, hogy az eredmény mely tényezőktől függ, s melyektől független. Tapasztalatait vesse össze előzetes elképzeléseivel. Tudja, hogy az ingamozgást időmérésre is lehet használni. Ismerje a természet fontosabb, időmérésre is használt periódusait. (Föld forgása, keringése, Hold keringése.)
háztartástan. Periodikus mozgások a csillagászatban. Biológia, Adatgyűjtés az egészségtan. interneten. Bolygók keringésének periódusideje, csillagok forgása, a galaxisok forgása a galaxismag körül.
Ismerje meg a hétköznapok kölcsönhatásaiban megnyilvánuló erőhatásokat, azok következményeit, alak- és sebességváltoztató hatását. Tudja értelmezni hétköznapi tapasztalatait, a mindennapok szóhasználatát tudja összevetni az erő megtanult sajátságaival.
Figyelje meg, tanulmányozza és gyűjtse a különböző kölcsönhatások során megnyilvánuló hatásokat, értelmezze, osztályozza ezeket jellegük szerint! Keressen példákat annak igazolására, hogy a természetben minden hatás kölcsönhatás!
Tudja, hogy a nagyobb erő nagyobb sebességváltozást okoz. Legyen tisztában azzal, hogy egy test mozgásállapota csak
A mozgásról és a mozgásállapot megváltozásának okáról az alábbi kérdések elemzése alapján alkothatunk helyes képet: Miért mozognak a
A háztartási gépek forgó alkatrészeinek periódusai. A test periodikus mozgásai, a szívverés ritmusa, a légzés periódusa, az optimális értékek megismerése, a terhelés hatása ezekre a periódusokra.
Az erő hatása a testek sebességére A tömeg fogalma A sűrűség fogalma, kiszámítása.
56
Természetismeret. Közlekedési ismeretek. Sport. Csillagászat.
kölcsönhatás következtében változik meg. A kölcsönhatás során erő lép fel. Konkrét példákon keresztül be tudja mutatni, hogy egy test sebességének megváltozása egy adott kölcsönhatás során függ a tömegétől. Legyen tisztában azzal, hogy azonos erő hatására nagyobb tömegű test sebessége kevésbé változik meg. Tudja, hogy a testek tömege függ a térfogatuktól és az anyaguktól. Tudja, hogy a különböző anyagok különböző sűrűségűek lehetnek. Tudja, hogy a testek tömegét az azokat felépítő részecskék összes tömege adja. Legyen tisztában azzal, hogy a tömeg megmaradó mennyiség, hogy minden atomunk távoli csillagokban jött létre, s testünk anyaga folyamatosan átalakul. Értse, hogy annak a testnek, amely semmilyen másik testtel nem áll kölcsönhatásban, nem változik a mozgásállapota. Konkrét példák alapján értse meg, hogy a mozgáshoz nem kell mozgató, nem kell erő.
57
testek? Miért állnak meg a mozgó testek? Mozoghat-e az a test, amelyre nem hat erő (nincs kölcsönhatásban)? Megáll az a test, amelyre nem hat erő (nincs kölcsönhatásban)? Példák gyűjtése scifi filmekből: Mikor dolgozik az űrjármű hajtóműve? Mérje meg azonos térfogatú, de különböző anyagból készült, illetve azonos anyagú, de különböző térfogatú tárgyak tömegét. Keresse ki a táblázatból az általa ismert anyagok sűrűségét. Vizsgálja üreges tárgyak sűrűségét! Keressen adatokat gázok tömegére és sűrűségére! Tanulmányozza a sűrű – ritka ellentét fogalmi kettősségét. Pl.: az arany sűrű és ritka egyszerre. Melyik szó mit jelent ebben az esetben? Esszé, önálló munka: Hol volt testünk anyaga születésünk előtt, s hová lesz halálunk után.
Kémia.
Az ütközések sajátosságai
Legyen tisztában azzal, hogy az ütközések erejét a kölcsönható testek tömege és sebessége egyaránt befolyásolja. Ismerje a „nagy erőkifejtés kis deformáció” módszerét sportokban, technikában, a háztartásban. Gyakorlati példák segítségével értse meg, hogy az erő a sebességváltozás idejének hosszától függ.
Szituációk elemzése a hétköznapokból: Mi üt nagyobbat: a hulló vadgesztenye vagy a kilőtt puskagolyó? Mit könnyebb megfékezni: a dühödt bikát vagy a haragos egeret? Mi a karate titka? Miért veszélyes hasast ugrani a vízzel telt medencébe? „Visszapattanhat”-e egy űrhajó a légkör tetejéről? Hogy téphető le csak egy levél a WC papír gurigáról? Hogy nyitható ki a beszorult diódaráló?
Természetismeret.
Legyen tisztában azzal, hogy az erő alakváltozást okoz. Tudja, hogy az alakváltozás mértéke arányos az erő nagyságával, s ezt a tényt az erő mérésére lehet használni. Ismerje a rugós erőmérő használatát, az erő egységét. Tudja, hogy a különböző anyagok eltérő rugalmas tulajdonsággal rendelkeznek.
Gyűjtsön össze olyan Sport. kifejezéseket, amelyek azt fejezik Építészet. ki, hogy megváltozik egy tárgy alakja! Fogalmazza meg, hogy mit lát és mit érez, ha meghajlít egy tárgyat!
Háztartási ismeretek. Közlekedési ismeretek. Sport.
Az erő deformáló hatása, rugalmasság Hajlékony épületek. Labdák és rugók. A rugóerő fogalma. Az erő mérése. Az erő mértékegysége: 1 N.
58
Hajlítson meg azonos méretű, de különböző anyagokból készült tárgyakat! Gyűjtsön példákat arra, hogy a hétköznapi életben mikor fontos az anyagok rugalmas tulajdonsága (pl.: hidak, épületek biztonsága)! Gyűjtsön példákat arra, hogy milyen
sporteszközöknél, játékszereknél használják ki az eszköz anyagának rugalmasságát! Nyújtson meg különböző rugókat! Végezzen méréseket rugós erőmérővel! Ábrázolja grafikonon a megnyúlás és a megnyújtó erő közötti összefüggést! A hatás – ellenhatás törvénye. A hatás-ellenhatás törvénye. Több különböző erő együttes hatása. Az egyenes vonalú egyenletes mozgás dinamikai feltétele.
Konkrét példák kapcsán el tudja magyarázni, hogy minden mechanikai kölcsönhatásnál egyidejűleg fellép erő és ellenerő, és ezek két különböző tárgyra hatnak, s azonos nagyságúak. Tudja, hogy egy testre egy időben többféle erő is hathat, amelyek együttes hatása azok irányától és nagyságától is függ. Ismerje az egymást kioltó erők fogalmát. Tudja, hogy egy test akkor haladhat egyenletesen, ha a ráható erők kioltják egymást.
Soroljon fel olyan jelenségeket a mindennapi életből, amikor megváltozik egy tárgy alakja, és keresse meg azt a tárgyat, ami ezt a hatást előidézte. (Pl.: a falhoz dobott labda behorpadását a fal okozta)! Magyarázza meg, hogy miért nem látjuk a fal alakváltozását! (Tévképzet: a fal nem deformálódik.) Tervezzen olyan kísérletet, amely a kölcsönhatással járó kölcsönös alakváltozást kimutatja! Keressen olyan mindennapi életünkhöz köthető képeket az interneten, amelyen extrém deformáció figyelhető meg! Vizsgálja az erőhatás és a deformáció mértékének
59
kapcsolatát! A súrlódás. Mi állítja meg a kikapcsolt motorral haladó autót? Mitől függ a súrlódási erő nagysága? Hogyan lehet csökkenteni, illetve növelni a súrlódási erőt? Közegellenállás.
Értse meg, hogy a hétköznapi életben a súrlódás egyes esetekben káros, míg máskor hasznos jelenség. Tudja felsorolni, s gyakorlati példákon bemutatni, hogy milyen tényezőktől és hogyan függ a súrlódási erő nagysága. Mutassa be gyakorlati példákon, hogyan növelhető, illetve csökkenthető a közegellenállási erő.
Gyűjtsön példákat a mindennapi életből a súrlódás káros, illetve hasznos voltára, a súrlódási erőt csökkentő és növelő eljárásokra!
Technika. Közlekedési ismeretek. Sport. Technika.
Rugós erőmérővel hasábokat húzzon egyenletesen vízszintes asztalon. Vizsgálja a felületek érdességének s a testet az asztalra nyomó erőnek befolyását a súrlódási erő nagyságára! Készítsen prezentációt: A kerék felfedezése, A curling, Harcban a súrlódással címmel! Vizsgálja a közegellenállási erő szerepét sportokban, biológiában (repülő mókus, termések reptető szerkezete)! Lassúejtési verseny: Ugyanabból az alapanyagból minél lassabban leeső szerkezetet kell készíteni. Tojás ejtése: olyan lassan essen, hogy ne törjön össze (az okok elemzése).
A gravitáció Miért esnek le a tárgyak? A gravitációs erő.
Ismerje a testekre ható gravitációs erőt a Föld vonzásának következményére. Ismerje hatását a testek esésében a 60
Adatok gyűjtése: Gravitációs hatások és következményei más bolygókon. Mekkora a legnagyobb hegy a
Csillagászat.
bolygók napkörüli pályán való tartásában. Tudja, hogy ez az erő függ a testek tömegétől, s a gravitációt okozó égitest méreteitől is. (Pl.: a Hold felszínén kisebb a gravitáció, mint a Földön.) Tudja, hogy a súlytalanság állapota nem a gravitációs erő hiányából fakad.
Marson? Mit tudunk a fekete lyukakról? Hogyan befolyásolja a sporteredményeket a gravitáció?
Ismerje a munka fogalmát, és képes legyen azt egyszerű mechanikai folyamatok leírásában alkalmazni, meg tudja különböztetni a hétköznapi értelemben használt munka fogalmától. Tudja, hogy az energiaközlés egyik lehetősége a munkavégzés. Ismerje a munka mértékegységét, a teljesítmény fogalmát és mértékegységét.
A munkával kapcsolatos hétköznapi tapasztalatok, ismeretek rendszerzése.
Munka és teljesítmény A munka fogalma és mértékegysége. Munka és energia. A teljesítmény.
61
Teljesítmények összehasonlítása (melyik nagyobb, miért). Önálló munka: Sportolók teljesítménye. Gépek teljesítménye. Szerveink teljesítménye.
Technika. Biológia. Sport.
2. témakör: A nyomás A témakör sok érdekes jelenség bemutatására teremt lehetőséget, ahol nem elsősorban a matematikai elemzés révén, hanem a jelenségek életkornak megfelelő értelmezése segítségével fejleszthetők a természettudományos kompetenciák. A jelenségek számos gyakorlati vonatkozással bírnak, s a modern technikai fejlődés homlokterében vannak. Így joggal tartanak igényt a tanulók érdeklődésére, általában megfelelő megválasztásuk komoly motivációs erő. Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: A nyomás szilárd anyagokban, folyadékokban és gázokban
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
Kapcsolatok
A nyomás fogalmát egyszerű gyakorlati példák során tegyük képszerűvé. Kiemelt teret engedhetünk az önálló munkának a témakör szerteágazó gyakorlati vonatkozásai miatt.
Jelenségek értelmezése, filmek keresése az interneten. Önálló, egyéni vagy csoportos kísérletek.
Képes legyen a nyomás fogalmának értelmezésére és kiszámítására egyszerű esetekben az erő és a felület hányadosaként. Értse a nyomás és erő fogalma közötti különbséget. Tudja értelmezni konkrét jelenségek kapcsán.
Kísérletek: Testek nyoma a homokban. A sí, a hótalp a bakancs a hóban.
Tudja, hogy a folyadékok súlyuk révén nyomást fejtenek ki a környezetükre. Legyen tisztában azzal, hogy a folyadék nyomása
Kísérletek: Technika. Folyadékoszlop nyomásának mérése. TudományKözlekedőedények történet. vizsgálata. Kísérlet vízi buzogánnyal, a nyomás terjedése a
Nyugodt álom szöges ágyon. Szilárd testek által kifejtett nyomás. A nyomáskiszámítás mértékegysége.
Technika. Matematika.
Miért bírja a fakír a szöges ágyat? Kis erő, nagy nyomás, nagy erő, kis nyomás: gyakorlati alkalmazások (tű, lánctalp, jégről mentés stb.)
Nyomás a folyadékokban A folyadék súlya. Mitől függ a folyadék nyomása? Pascal törvénye.
62
mitől függ és mitől nem függ. Ismerje a közlekedőedények törvényét. Ismerje Pascal törvényét.
folyadékokban.
Tudja, hogy a levegőnek is van nyomása. Legyen tisztában azzal, hogy a légnyomás a Földön időben és térben változik.
Megfigyelések: Autógumiban lévő levegő nyomásértékeinek tanulmányozása különböző járművek esetében. Léggömb nyomásának vizsgálata. A légnyomás és az időjárás. Nyomásviszonyok a Vénuszon.
Anyaggyűjtés, projekt-, csoportmunka: Hidraulikus eszközök. Bolognai-üvegcsepp. Pascal tudományos munkássága.
Nyomás gázokban A levegő nyomása. A légnyomás változásai.
Közlekedési ismeretek. Földrajz. Csillagászat.
Gyűjtőmunka: Torricelli életéről és munkásságáról. (A magyar Frőlich Dávid, aki megelőzte Torricellit.) Nyomáskülönbségen alapuló eszközök A szivattyú. A pumpa.
Ismerjen néhány eszközt, és tudja bemutatni működését. Értse, hogy a szívóhatás a nyomáskülönbség következménye. Legyen tisztában azzal, hogy légüres tér létrehozható.
Néhány eszköz tanulmányozása csoportmunkában: Pipetta, kutak, vízlégszivattyú, injekciós fecskendő. A gyökér tápanyagfelvétele. Tudománytörténet: A „Horror Vacuui” cáfolata, Guericke kísérletei a magdeburgi féltekékkel. Kísérletek: Pl.:
63
Biológia. Kémia. Technika. Tudománytörténet.
Alumínium doboz berobbantása vízgőz lecsapatásával. Úszik vagy elmerül? Arkhimédesz törvénye.
Képes legyen az úszás, lebegés, elmerülés jelenségének bemutatására, értelmezésére a folyadék és test sűrűségének viszonyából kiindulva. Legyen tisztában azzal, hogy úszás esetén a bemerülés mértékét is az a sűrűségviszony határozza meg. Tudjon gyakorlati példákat mondani a fentiek igazolására.
Hidrosztatikai kísérletek csoportmunkában.
Biológia.
Cartesius-búvár készítése. A búvár működésének értelmezése.
Tudománytörténet.
Földrajz.
Önálló munka, projekt: Biológiai analógiák: (pl.: halak úszóhólyagja.) A jéghegyek és olvadásuk. Jégkocka olvadása pohár vízben. Mikor emelkedik a vízszint, s mikor nem. Gyűjtőmunka Descartes és Arkhimédész munkásságáról.
2. fejezet: Áramló folyadékok és gázok Az áramlások nyomásviszonyai.
Az áramlások vizsgálata olyan jelenségekkel ismerteti meg a tanulókat, amelyek összetettségük révén elsődlegesen szimulációra épülnek. Ezáltal a fizikai eljárások egy új köre nyílik meg számukra.
Tekintsenek meg DVD-t szélcsatornás kísérletekről, a hullámok világáról, tornádókról, nagy tengeráramlásokról, s értelmezzék a látottakat.
Tudja, hogy az áramlások oka a nyomáskülönbség. Legyen tisztában azzal, hogy ez a
Áramlások kísérleti modellezése: Papírlapok közé fújás, pingponglabda
Áramlások Honnan fúj a szél? Szuperszámítógépek és szimulációk.
64
Földrajz: viharok, időjárás. Sport.
nyomáskülönbség hogyan fejt ki erőt a tornádókban, a szélcsatornában, a testek esése során.
kifújása tölcsérből, pénz megemelése az asztalról fújással.
Ismerje a hang keletkezését, terjedési sebességének közegfüggését. Tudjon hangokat azonosítani, saját készítésű hangszereket előállítani. Ismerje a hallás mechanizmusát! Ismerje a zajszennyezés fogalmát, a védekezés módozatait.
Játék a hangokkal: Madzagtelefon készítése. Üveghangszer készítése, hangok azonosítása.
Anyaggyűjtés: Nagy tengeráramok, tornádóvadászat. Áramlások szerepe a vitorlázórepülésben, sárkányrepülésben.
A hang Mi a hang? A hang sebessége. A hangok keltésének eljárásai, hangszerek. Mitől hallunk? A hang is lehet szennyező?
Hangszerek csoportosítása a hangkeltés módja alapján. A zajszennyezés formáinak gyűjtése.
65
Ének-zene. Biológia: hallás. Környezetvédelem: zajszennyezés.
3. témakör: Elektromosság mindenhol Cél a tanulók által már megszerzett mindennapi tapasztalatok rendszerezése az elektromos áram felhasználásáról. Nagyon fontos, hogy a tanulók mihamarabb elsajátítsák az elektromos berendezések biztonságos használatához szükséges ismereteket. Legyen fogalmuk a kis és nagyfeszültségről, a vezetőképességről, földelésről és a híradástechnikai eszközök működésének elveiről. Ugyanakkor az ehhez rendelt elméleti, matematikai ismeretek, változatos és olykor nem koherens modellek használata nem szükséges. A fejezet az elektromosság jelenségkörét kifejezetten a gyakorlat oldaláról közelíti meg a fogalmak leegyszerűsített, életkornak megfelelő leképezésével. Témák, problémák, fogalmak
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
1. fejezet: Az elektromos áram A pragmatikus gyakorlat és a háztartásban jellemző elektromossággal kapcsolatos eljárások szintjén ismerje az elektromos áram és az áramkörök jellemzőit. Háztartási eszközök Az elektromos áram, élettani hatásai és hőhatása. Az elektromos motorok és felhasználásuk. Elektromos melegítők. Balesetvédelem, elsősegély.
Javasolt tevékenységek
Kapcsolatok
Közvetlen környezetünk elektromos eszközeivel való ismerkedés.
Ismerje az elektromos háztartási eszközök alkalmazásnak módját, az áram hőhatását, élettani hatását, a biztosíték szerepét, a rövidzárlat fogalmát, az áramütés elkerülésére vonatkozó előírásokat, az áramütés esetén alkalmazandó elsősegély lépéseit.
Gyűjtse és Technika. rendszerezze az elektromos háztartási Háztartási eszközök energia ismeretek. felhasználásának módját a turmixtól az elektromos melegítőig! .
Ismerje az elektromos töltés fogalmát, a gyakran előforduló elektrosztatikus jelenségek egyszerű magyarázatát. Tudja értelmezni az
Elektrosztatikus jelenségek a hétköznapokban, egyszerű elektrosztatikus kísérletek, azok értelmezése: az égnek álló haj,
Szikrák és villámok Miért szikrázik a pulóver? Az elektromos töltés fogalma, a töltések közötti kölcsönhatás. A megosztás jelensége. Vezetők és
66
Kémia: az elektromos töltés és az elektron fogalmának ismerete. Az atom részei, elektronok. A vezetőképesség
szigetelők. Földelés.
2. fejezet: Munkában az elektromosság
elektrosztatikus erőhatásokat a töltések közötti erő, illetve a megosztás jelenségének segítségével. Ismerje a vezetők és szigetelők fogalmát. Ismerje a földelés jelentőségét, megvalósítását.
megrázott a korlát, a vízsugár elhajlik, a papírdarab vonzása, a fénycső világít a kezemben, a lángot elfújó töltésáram, a feltöltött léggömb.
A fejezet célja az elektromosság szerepének bemutatása az energiafelhasználás rendszerében, a tudatos fogyasztóvá való nevelés jegyében.
Visszatekintés a múltba: hogyan alakította át életünket az elektromosság?
Ismerje, hogy milyen előnyei vannak az elektromos energia használatának. Ismerje az elektromos energia árát. Tudja összehasonlítani a gáz égetésével nyert energia költségeivel. Tudja, hogy mely területen melyik megoldás az előnyösebb.
Különböző elektromos eszközök fogyasztásának elemzése.
A tanuló ismerje a generátor (turbina) szerepét az energia előállításában. Ismerje azokat a
Gyűjtse össze a megújuló és nem megújuló energiák hasznosításának eljárásait, az
anyagszerkezeti magyarázata.
Gyűjtőmunka: Mely anyagok vezetnek, s melyek szigetelnek?
Miért pont elektromos energiát használunk? Mit mutat a villanyszámlánk?
Technika. Háztartási ismeretek.
Havi villanyszámla értelmezése, esetleges változások hatása a számlára (pl.: energiatakarékos hűtőre való átállás). Projektmunka: egy lakás világításának, világítási költségeinek megtervezése.
Az elektromos áram előállítása Az erőmű. Generátor, turbina. Az elektromos energia szállítása.
67
Földrajz. Társadalomismeret.
mechanizmusokat, amelyek a generátort működtetik az erőmű típusától függően. Tudja, hogy az elektromos energia bármilyen módon történő előállítása terheli a környezetet.
68
alkalmazott eszközök képeit, adatait! Vizsgálja a rendszer működésében az elektromosság szerepét!
