KÖZÉPISKOLAI FIZIKA HUMÁN TANTERV

Átírás

1 KÖZÉPISKOLAI FIZIKA HUMÁN TANTERV A humán fizika tantervet alapvetően a középiskolák 9., 10. és 11. osztályai számára készítettük, mindhárom évben heti 1,5 órás keretben, ami összesen 3 55,5=166,5 tanítási órát jelent. Az iskolák helyi tantervei alapján ettől mind a korosztályokat, mind az óraszámokat illetően el lehet térni. A tananyagot összesen hat témakörre bontottuk, minden tanévben két témakör kerül feldolgozásra: 9. osztály: 1. témakör: Mozgások (30 óra) 2. témakör: Energia (25 óra) 10. osztály: 3. témakör: Elektromosság (35 óra) 4. témakör: Környezeti fizika (20 óra) 11. osztály: 5. témakör: Kommunikáció, információ, sugárzás (35 óra) 6. témakör: Csillagászat (20 óra) Minden témakört számozott fejezetekre bontottunk, és az egyes fejezeteket alfejezetekre, melyeket 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. A humán 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, illetve az általános és a reál tantervből más alfejezeteket átvehetünk, és a humán tantervbe beépíthetünk. 69

2 9. osztály: A 9. osztály tananyaga két témakörre oszlik ( Mozgások és Energia ), amelyek tárgyalását öt-öt fejezetre osztva javasolunk. A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen. 1. témakör: Mozgások (30 óra) 1. fejezet: Közlekedés 2. fejezet: A tömegvonzás 3. fejezet: Tájékozódás égen-földön 4. fejezet: Munka, energia, teljesítmény 5. fejezet: Rezgések, hullámok 2. témakör: Energia (25 óra) 1. fejezet: Energia nélkül nem megy 2. fejezet: A Nap 3. fejezet: Energia-átalakító gépek 4. fejezet: Atomenergia 5. fejezet: Hasznosítható energia 70

3 1. témakör: Mozgások (30 óra) Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák: A témakörben feldolgozott ismeretek, jelenségek lefedik a mechanika: tömegpont kinematikája, dinamikája, munka, energia, mechanikai rezgések, hullámok területeket. A mechanika segít az oksági gondolkodás kialakításában és megerősítésében. Ez a fejezet alapozza meg a jelenségek időbeli lefolyásának függvényekkel való leírását. A mindennapjainkban előforduló jelenségek (közlekedés, sport stb.) vizsgálatából kiindulva vezetjük be a fizikai fogalmakat, fogalmazzuk meg a törvényeket. A mindennapi életünkből vett modern technikai eszközök (ABS, GPS stb.) megismerése is segíti a helyes fizikai (természettudományos) világkép kialakulását. A bevezetett fizikai fogalmak, leírt természeti jelenségek, megismert törvényszerűségek, megértett alkalmazások is hozzájárulnak a természettudományos kompetencia fejlesztéséhez. A javasolt tevékenységek között kiemelt helyen van az internet, ami a digitális kompetenciák fejlődését segíti. A világhálón tanári útmutatás alapján a legkülönbözőbb problémákhoz keresnek a diákok leírásokat, adatokat. Az adat- és információkeresés több területet céloz meg: fizika, technika, sport, biológia stb. Munka közben a diákok kritikai képességei fejlődnek, a projektmunkák elkészítése során az anyanyelvi kompetenciájuk erősödik. A csoportmunkák során a diákok vitakultúrája, empátiája nőhet. A közlekedéssel kapcsolatos problémák felvetése, az alternatív megoldások megismerése lehetővé teszi a diákok számára, hogy egyéni álláspontokat alakítsanak ki. A sok, életközeli kérdésfelvetés a tanulókat közelebb viszi a technikai eszközökhöz. A környezettudatos, a természet épségét óvó magatartás kialakítása a cél. A feldolgozás módja segíti a diákokat abban, hogy a modern technológiákat a környezet lehetőségeivel összhangban használhassák, és így a gazdasági élet tudatosabb szereplőivé váljanak. A tananyagban található egyszerű számolási feladatok, valamint az adatgyűjtéssel és elemzéssel kapcsolatos feladatok fejlesztik az elemző, előítélet-mentes és kritikus gondolkodásmódot, támogatják a matematikai kompetenciák fejlődését. A hétköznapjainkban megjelenő technikai eszközök működésén túl olyan természeti jelenségeket is megismernek a diákok, amelyek várhatóan nagy érdeklődést keltenek. Így önálló tanulásra is motiválhatjuk a diákokat. 71

4 Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: Közlekedés Követelmények, fejlesztendő kompetenciák A tanuló ismerje a kinematikai és dinamikai alapfogalmakat és törvényeket! A természettudományos világkép fejlesztése az oksági, valamint a kölcsönhatásban való gondolkodással kezdődik. Javasolt tevékenységek Ismeretterjesztő DVD megtekintése a fejezet legfontosabb tartalmaival kapcsolatban. (Autó haladása, gyorsítása, fékezése, kanyarodása. Közlekedésbiztonsági és kényelmi eszközök.) Kapcsolatok az általános iskolában megismert kinematikai fogalmak. Technika: közlekedési eszközök. 72

5 Mozgó járművek Járművek sebessége, gyorsítása, fékezése. Hány másodperc alatt éri el az autó a 100 km/h sebességet? Kinematikai alapfogalmak: út, sebesség, átlagsebesség, gyorsulás. Mozgásgrafikonok készítése, elemzése. Hogyan függ a fékút hossza a kezdősebességtől, illetve az útviszonyoktól? Ismerje a sebesség és a gyorsulás fogalmát, jelentését. Ismerje a sebesség különböző mértékegységeit. Legyen képes út-idő és sebesség-idő grafikonokat készíteni, elemezni, abból a mozgás lefolyására következtetni. Ki tudja számítani az egyenes vonalú egyenletes mozgás esetében a sebességet, az utat, illetve a mozgás idejét a többi mennyiség ismeretében. Ismerje a sebesség és a gyorsulás fogalmak közötti különbséget. Képes legyen gyorsuló mozgások elemzésére a fogalmak helyes használatával. Ismerje a gyorsulás mértékegységét. Ismerje a féktávolság függését a sebességtől. Járművek mozgásának megfigyelése, leírása. Érdekes sebességadatok gyűjtése az interneten, számolása: autók, focilabda, teniszlabda, jégkorong, sportolók. Gyűjtőmunka: érdekes sebességek az állatvilágban. Mérés Mikola csővel. Megfigyelés: ejtőzsinór. Sebességrekordok gyűjtése. Út- idő és sebességidő grafikonok készítése, elemzése. Egyszerű számításos feladatok megoldása. Matematika: függvény fogalma, grafikus ábrázolás, egyenletrendezés. Internet: gyűjtőmunka. Technikai eszközök: járművek legnagyobb sebességei. Testnevelés, sport: érdekes sebességadatok. Biológia: élőlények mozgása, sebességei. Társadalomismeret: közlekedési szabályok. 73

6 Közlekedjünk takarékosan, kényelmesen, biztonságosan! Milyen hosszú legyen a közlekedési lámpa sárga jelzése? A reakcióidő és féktávolság kapcsolata. Melyik a takarékos közlekedés: egyenletesen haladni vagy maximálisan felgyorsulni, azután vészfékezni? Közlekedjünk kényelmesen, biztonságosan: a tempomat, a távolságtartó radar, a tolató radar leírása. A közlekedésbiztonság növelése: gyűrődési zóna, légzsák. Az energiatakarékos közlekedés egyben a környezettudatos, a természet épségét óvó magatartást is kialakítja. Gyorsítsuk az autót! (erők világa) Az erő fogalma, mérése. Newton törvényei. Milyen erők hatnak a járműre az egyenes úton? Milyen erők hatnak a jármű utasára? Speciális erőhatások (nehézségi erő, nyomóerő, fonálerő, súlyerő, súrlódási erők, rugóerő). Legyen képes a féktávolság kiszámítására. Ismerje a takarékos közlekedés technikáit! Tudja, hogy melyik vezetési stílus a gazdaságosabb. Képes legyen egyszerű számításokat elvégezni az adott témakörben. Legyen képes megnevezni a közlekedésbiztonsági eszközöket. Ismerje fel a mechanikai kölcsönhatásokban fellépő erőket! Ismerje az erő egységét! Tudja megfogalmazni Newton törvényeit! Tudjon eredő erőt szerkeszteni, számolni. Ismerje a test súlya és a tömege közötti különbséget! Interneten való adatgyűjtés után vitassák meg, hogy legfeljebb mekkora lehet egy sikeres teniszező reakcióideje. Projektmunka: a közlekedési lámpa sárga jelzése. Közlekedéstechnikai eszközök működési elvének megismerése. kinematikai ismeretek alkalmazása. Internet: adatgyűjtés. Biológia: reakcióidő. Közgazdaságtan: takarékosság. Környezetvédelem. Közlekedési szabályok: Egyszerű számításos közúti feladatok megoldása. sebességhatárok. Tudománytörténeti kutatómunka: Galilei és Newton munkásságának megismerése. Mérési feladat: a rugóban ébredő erő függése a rugó feszítettségétől. Technikai eszközök. Internet, könyvtár: adatgyűjtés. Matematika: vektorok, művetek vektorokkal, egyenletrendezés. Technikai eszközök. kinematikai ismeretek Egyszerű számításos alkalmazása. feladatok megoldása. 74

7 Vigyázz, kanyar! Mekkora sebességgel érdemes egy kanyarba behajtani? A forma1-es autózás érdekességei: miért vastagok a kerekek, miért alacsony az autó, miért fárad el a sofőr nyaka? A közlekedésbiztonság növelése: ABS, kipörgésgátló. Az egyenletes körmozgást leíró kinematikai jellemzők. Az egyenletes körmozgás dinamikai feltétele. Tudja, hogy kisebb sugarú kanyarban, illetve csúszósabb úton csökkenteni kell a jármű sebességét! Ismerje az egyenletes körmozgást leíró kinematikai jellemzőket: pályasugár, kerületi sebesség, (fordulatszám, keringési idő, szögsebesség), centripetális gyorsulás. Legyen ismerete arról, hogy a technikai sportok eredményeinek hátterében a tudomány áll! Ismerje a közlekedésbiztonsági eszközöket. Csoportmunka: A tapadás és a kanyar sugarának birtokában tegyünk ajánlást a legnagyobb, még biztonságos sebességre! Milyen lehetőségek vannak a sebesség növelésére? Kutatómunka: ismerjük meg a forma1-es műhelyeket, technikákat! Egyszerű számításos feladatok megoldása. kinematikai és dinamikai ismeretek mélyítése. Matematika: egyenletrendezés. Technika: közlekedésbiztonsági eszközök. 2. fejezet: A tömegvonzás Eső testek A tömegvonzási törvény megismerése tovább mélyíti az oksági gondolkozást, fejleszti a természettudományos kompetenciát. Ismeretterjesztő DVD megtekintése a fejezet legfontosabb tartalmaival kapcsolatban. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján. kinematikai és dinamikai ismeretek. Földrajz: a Föld forgástengelye, a hosszúsági és szélességi körök rendszere. Ejtési kísérlet (tanulói mérés): Kisméretű és nagyméretű labdák esési idejének mérése különböző magasságokból. A mérési adatok egyszerű elemzése. A nehézségi gyorsulás: g. A g függ a helytől! Az ejtőernyős mozgása a Legyen képes időtartamok mérésére, adatok rendszerezésére! Ismerje a szabadesés fogalmát. Ismerje a nehézségi gyorsulás közelítő értékét! Legyen tudomása arról, hogy a nehézségi gyorsulás nem mindenhol ugyanakkora érték! Tudománytörténeti kiselőadás: Galilei ejtési kísérletei. Videofilm: acélgolyó és tollpihe esése vákuumcsőben, illetve a Holdon. Tanulói mérés: ejtési kísérlet. Mérjük meg társunk reakcióidejét egy 75 kinematikai fogalmak és a dinamika törvényeinek mélyítése. Matematika: egyenletrendezés; táblázat, grafikon készítése. Biológia: reakcióidő.

8 közegellenállási erő. Newton tömegvonzási törvénye. Készítsünk rakétát! Ismerje, hogy a közegellenállási erő mitől függ. Ismerje a két test között ható Newtonféle tömegvonzási törvényt! vonalzóval! Tudománytörténeti kutatómunka: Eötvös Loránd tevékenysége. Verseny a diákok közt: Alakítsunk minél lassabban, illetve gyorsabban eső struktúrát egy adott méretű papírlapból. Egyszerű számításos feladatok megoldása. Internet, könyvtár: tudománytörténeti kutatás. Földrajz: a Föld forgástengelye, a hosszúsági és szélességi körök rendszere. Rakéták készítése, működtetése. Rakéták működési elve. Mire használhatók a rakéták? Miért költ olyan sok pénzt űrhajózásra néhány ország? A lendület fogalma, a lendületmegmaradás törvénye. Legyen ötlete arra, Ismeretterjesztő film hogyan lehet egyszerű megtekintése a rakétát készíteni! rakétákról. Ha a lehetőségek megengedik, akár Gyakorlati feladat: projektmunkaként vizes rakéta készítsen és készítése és kilövése működtessen rakétát! a szabadban. Rakéta Ismerje a lendület készítése kólából, fogalmát, valamint a teafilterből, lendület-megmaradás szódapatronból stb. törvényét! Ismerje a rakéták A rakétahatás alkalmazási területeit! elemzése konkrét Legyen ismerete arról, hogy egyes gazdag országok sok pénzt áldoznak az űrhajózásra. példákon keresztül. A medúza úszása. Gyűjtőmunka az internetről: rakéták alkalmazásai. Kutatómunka: Milyen jellegű űrmissziók voltak eddig az emberiség történetében? Gagarin, Farkas Bertalan szerepe. Mikortól számítható az űrkorszak? Mik a további tervek? Egyszerű számításos feladatok megoldása. Technikai eszközök: rakéták, harcászati rakéták alkalmazása. Biológia: állatok mozgásának elemzése (pl.: medúza). Űrkutatás: az űrhajózás célja. Matematika: egyenletrendezés. 76

9 Műholdak Mi a műholdak szerepe a mindennapjainkban? Geoszinkron (geostacionárius) műholdak szerepe a távközlésben, a televíziós csatornák működésében. Nem geostacionárius műholdak (kémműholdak). Milyen pályán mozoghatnak a műholdak? Mekkora sebességgel mozognak a műholdak? Kozmikus sebességek: körsebesség, szökési sebesség. Tudja, mit nevezünk műholdnak! Legyen ismerete arról, milyen típusú műholdak könnyítik meg életünket? Tudja, hogy különböző célú műholdak vannak, ezeket fel tudja sorolni, mint csillagászati, felderítő, időjárásjelző, helyzetmeghatározó (GPS), távközlési stb. A műholdak vizsgálata kapcsán képes legyen kiszámítani az egyenletes körmozgás jellemző mennyiségeit. Kutatómunka: Milyen típusú műholdak könnyítik meg életünket? Gyűjtőmunka az internetről: konkrét műholdak pályáinak jellemzői. Milyen távol vannak a Földtől? Mely országok rendelkeznek műholddal? Mekkora ezekben az országokban az egy főre jutó GDP? Mely égitestek körül vannak műholdak? (Milyen céllal?) A körmozgás kinematikai és dinamikai leírásának elmélyítése egyszerű számításos feladatok megoldásán keresztül. egyenletes körmozgás kinematikája, dinamikája. Technika: Távközlés. Földrajz: a Föld forgástengelye, a hosszúsági és szélességi körök rendszere, 1 nap hossza. Matematika: egyenletrendezés. 3. fejezet: Tájékozódás égen-földön Hol vagyunk a Földön? A navigációs lehetőségek megismerése elősegíti az eligazodást az információs társadalomban. A tanuló rendszerben való gondolkozásának erősítése történik. Ismeretterjesztő Földrajz: DVD a hosszúsági és megtekintése, ami szélességi körök áttekinti a fejezet rendszere. lényegét. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján. Tájékozódás a földgömbön: Európa, hazánk, lakóhelyünk. Miért hasznos a Föld hosszúsági és szélességi köreinek rendszere? Földrajzi Ismerje a hosszúsági és szélességi körök rendszerét, nevezetes hosszúsági és szélességi köröket! Tudja, Európa hol helyezkedik el a Térképek, illetve földgömb tanulmányozása. Kontinensek, nevezetes nagyvárosok, földrajzi helyek 77 Földrajz: a hosszúsági és szélességi körök rendszere. kinematikai alapfogalmak.

10 helymeghatározás a Nap segítségével. Mérjünk GPS-szel, helyet, időt, sebességet! Tájékozódás égenföldön Földön, hazánk hol helyezkedik el Európában. Képes legyen a koordináták alapján helyek megtalálására a térképen! Képes legyen a földgömb két pontja közötti távolságot a koordináták ismeretében kiszámolni! Ismerje a földrajzi helymeghatározás egyszerű módját a Nap segítségével! Legyen képes a kinematikai alapfogalmak (hely, koordináták, sebesség) alkalmazására egyszerű számításos feladatok megoldásában. Legyen elképzelése a GPS működéséről! Tudja értelmezni a GPS adatait! meghatározása a földrajzi koordinátarendszerben (pl.: csoportmunka vagy vetélkedő időre). Kiscsoportos projektmunka: Függőlegesen álló pálca (gnómon) árnyékának segítségével a Nap helyi delelésének szöge és ideje meghatározható, amiből következtethetünk az adott hely szélességi és hosszúsági körére. Projektmunka: Eratoszthenész mérésének megismétlése, a Föld kerületének meghatározása. Távolságmérés a Google Earth segítségével a földrajzi koordinátákból. Egyéni vagy csoportos mérési feladat: mérjünk, helyet, időt, sebességet GPSszel! Csillagászat: Naprendszer szerkezete. Matematika: alapműveletek számokkal, szögekkel, egyenletrendezés. Technikai eszközök: GPS. Hogy jutunk el A-ból Legyen elképzelése B-be? arról, hogy mire Mit látunk az égbolton? használhatók a A Google Earth és a Google Earth, Sky Google Sky programok! bemutatása, Legyen jártas a használata. koordinátarendszerek használatában! Ismerjen néhány Tanulói projektmunka: a Google Earth, és a Google Sky programok segítségével keressen meg adott helyeket, és olvassa le a Földrajz: térképismeret. Csillagászat: nevezetesebb csillagképek. Matematika: alapműveletek. 78

11 Égitestek mozgása a Naprendszerben csillagászati helyek alapfogalmat! koordinátáit! Tudja, hogy a Tervezzen egy Sarkcsillag helye hosszabb miért nem változik az körutazást! égbolton! (Milyen Készítsen erről periódusok jellemzik prezentációt! a Föld tengelyének Keresse meg az pozícióját az ekliptika ismertebb síkjához képest?) csillagképeket! Ismerjen néhány Otthoni csillagképet (Kis megfigyelés: Ha Medve, Orion, lehetőség van rá, Cefeusz, Hattyú stb.) a szabad égbolton is figyeljük meg, amit a Google Sky-on láttunk. Hol a helyünk a Naprendszerben? A Naprendszer bemutatása. Hogyan mozognak a bolygók a Nap körül? A Naprendszer felfedezése. Hogyan mozog a Hold, miért látjuk mindig ugyanazon oldalát? Mi a fogyatkozások (bolygófedések, Nap előtti átvonulások) oka? Hogyan mozognak az üstökösök, meteorok? A bolygómozgás Kepler-féle törvényei. Miért vannak a napszakok, évszakok? A mozgásból származó jelenségek az égitesteken. Tudja felsorolni a Planetárium Naprendszer bolygóit! meglátogatása. Ismerje a bolygók mozgását a Földről Érdekes nézve. sebességértékek Ismerje a mozgást kiszámítása: értelmező Föld sebessége a legfontosabb Nap körül, Hold modelleket: sebessége a Föld geocentrikus világkép (Ptolemaiosz modellje), heliocentrikus világkép (Kopernikusz), (Tycho de Brahe), Kepler modellje. Ismerje az egyes elképzeléseket megalapozó legfontosabb feltevéseket, azok tudománytörténeti vonatkozásait. Tudja megfogalmazni és értse a bolygómozgás Kepler-féle törvényeit! Legyen képes megmagyarázni a Hold Föld körüli mozgása alapján Hold fázisait, a fogyatkozásokat, a Hold tengelykörüli körül, a Föld tengelyforgásából származó sebessége az Egyenlítő mentén és Budapesten stb. Más bolygók érdekes mozgásadatainak tanulmányozása (keringési idő, sebesség, a Naptól mért távolság), kapcsolatok keresése. A Nap körüli bolygómozgás modellezése gumilepedővel. Egyszerű égbolt készítése gömblombik 79 kinematikai alapfogalmak. Csillagászat: a Naprendszer szerkezete, égitestek mozgása. Földrajz: a Föld forgása. Technikai eszközök: távcső.

12 4. fejezet: Munka, energia, teljesítmény Munka, energia forgásának és segítségével. keringésének kapcsolatát. Kutatómunka: Hell Legyen ismerete Miksa és arról, hogy az Sajnovics János üstökösök és Vardö-szigeti meteorok pályája expedíciója elnyúlt ellipszis. Vénuszátvonulás, Ismerje a napszakok, a teljes évszakok napfogyatkozások változásának szerepe a magyarázatát. történelemben. A meteorrajok és az üstökösök kapcsolata. Nagy meteorhullás megfigyelések a történelemben. Mely bolygókon vannak évszakok? Az energia Ismeretterjesztő fogalmának mélyítése DVD a természettudományos kompetenciát áttekinti a fejezet megtekintése, ami erősíti, valamint segít lényegét. eligazodni a technikai környezetünkben. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján. kinematikai és dinamikai ismeretek. Technika: járművek, gépek. Mechanikai munka fogalma. Milyen formában tárolhatunk mechanikai energiát? A helyzeti energia, mozgási energia, rugalmas energia. A mechanikai energiamegmaradás tétele. Tudja, hogy a munka fogalma más a mindennapokban, mint a fizikában! Ismerje a fizikai munka kiszámítási módját, amikor az állandó erő és az elmozdulás egyirányú! Ismerje a munka egységét! Ismerje a mechanikai energia lehetséges formáit, kiszámítási módjait! Ismerje fel azokat a jelenségeket, amikor igaz a mechanikai energia-megmaradás Hétköznapi példák alapján a munka fogalmának elmélyítése. Gyűjtőmunka: A hétköznapi életből mechanikai energiák megjelenése (autó, rugós játékpisztoly, lendkerekes játékautó, a magasugró stb.). Tudja elemezni néhány egyszerű példán keresztül a 80 az erő és elmozdulás fogalmainak felidézése, elmélyítése. Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés. Technikai eszközök.

13 Kilowatt és lóerő Mit jelent az autók teljesítménye? Mitől függ a motor teljesítménye, nyomatéka? A forgatónyomaték fogalma. Mit jelent az, amikor megadják a motorok nyomatékát valamilyen fordulatszámon? tétele. mechanikai Tudja alkalmazni a energiák mechanikai energiamegmaradás tételét feldobott labda, átalakulásait: egyszerű számításos ugróbéka stb. feladatokban. Egyszerű számításos feladatok megoldása. Ismerje a teljesítmény Gyűjtőmunka: fogalmát, illetve különböző egységeit, járművek, mértékegységeinek élőlények, átváltását! sportolók Ismerje a teljesítménye? forgatónyomaték fogalmát, egységét. Gépek, élőlények Legyen elképzelése teljesítményének az autó teljesítménye, összehasonlítása: nyomatéka és fordulatszáma közötti kapcsolatról! hány lóerős egy ember, egy ló, autó stb.? Technikai eszközök: autók, motorok, adataik. Biológia: élőlények mozgása, teljesítménye. Testnevelés, sport: sportolók teljesítménye. Internet: adatgyűjtés. Mérési feladat: lépcsőn felfutó ember teljesítményének meghatározása mérési adatok alapján. 5. fejezet: Rezgések, hullámok A mechanikai rezgések és hullámok megismerése tovább fejleszti a természettudományos kompetenciákat, valamint alapot ad a későbbi fejezetekben megjelenő alkalmazásokhoz. Autó sebességfokozataihoz tartozó nyomatékgörbék értelmezése, elemzése. Ismeretterjesztő DVD megtekintése, ami áttekinti a fejezet lényegét. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján. egyenletes körmozgás kinematikája dinamikája. Technikai eszközök: időmérő szerkezetek. Földrajz: földrengések. 81

14 Hogyan mérjünk időt? Periodikus jelenségek megfigyelése: egyenletes körmozgás (ismétlés), rugóhoz erősített test rezgése, fonálinga mozgása. Tudja, hogy az idő mérése periodikus mozgás segítségével történik. Ismerje a periodikus jelenségek leírására használt fogalmakat: periódusidő (rezgésidő), frekvencia! A harmonikus Képes legyen a rezgőmozgás jellemzői. harmonikus rezgőmozgás jellemzőit felsorolni! Értse az egyensúlyi helyzet, a kitérés, az amplitúdó jelentését! A tanuló tudjon minél több példát mondani a mindennapi életből, ahol rezgésekkel lehet találkozni! Gyűjtőmunka: az időmérés technikáinak megismerése: ingaóra, rugósóra, kvarcóra, atomóra. Mérési feladat: Különböző tömegű testeket helyezzünk különböző rugókra, majd hozzuk rezgésbe! Mérjük a rezgésidőt! Hogyan függ a rezgésidő a test tömegétől, a rugótól? Mérje meg különböző hosszúságú fonálingák lengésidejét! Hogyan függ a mért lengésidő a fonál hosszától? Projektmunka: A XVIII. század elején angol flotta egy egész hajóraja szenvedett navigációs hiba miatt hajótörést. A katasztrófa hátterében az ingaóra áll. Miért pontatlan az ingaóra? egyenletes körmozgás kinematikája, dinamikája. Technikai eszközök: időmérő szerkezetek. Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés, táblázat és grafikon készítése. 82

15 Rezonanciakatasztrófák Hogyan változik a rugón rezgő, magára hagyott test amplitúdója? Csillapodó rezgések vizsgálata. Kényszerrezgések vizsgálata. A rezonancia jelensége. Miért dőlt össze a Tacoma-híd? Tudja, hogy a valóságos szabad rezgések amplitúdója időben csökken! Legyen elképzelése arról, hogy mi pótolja a működés közben a környezetbe szökő energiát az ingaóránál és a kvarcóránál? Tudjon megemlíteni rezonanciajelenségeket! Csillapodó rezgés megfigyelése. Projektmunka: Milyen a modern autó lengéscsillapítója? Gyűjtsünk olyan jelenségeket, amelyekben a célunk a rezgés fenntartása, illetve csillapítása. Rezonanciagörbe elemzése. a rezgőmozgás jellemzőinek ismerete. Matematika: grafikonelemzés. Technikai eszközök: hidak, mozgó alkatrészek stb. Internet, könyvtár: fizikatörténeti kutatómunka. Fizikatörténeti kutatómunka: Christiaan Huygens munkássága. La Ola mexikói hullám Film: A Tacomahíd katasztrófája. Mechanikai hullám Tudjon felsorolni kialakulása: többfajta mechanikai lökéshullám, hullámot! hullámvonulat. Ismerje a Milyen gyorsak a hullámhossz hullámok? fogalmát, a Mechanikai hullámok a hullámhossz, a hordozó közeg térbeli frekvencia és a kiterjedése szerint. terjedési sebesség Hullámtani közötti kapcsolatot. alapfogalmak: hullámhossz, frekvencia és a terjedési sebesség, valamint a közöttük fennálló összefüggés. Projektmunka: Keressünk az interneten olyan filmet, amin stadionban kialakuló mexikói hullám látható! Végezzünk becslést a hullám terjedési sebességére! Gyűjtőmunka: hullámok terjedési sebessége. Projektmunka: járjunk utána, hogyan függ a vízhullám terjedési sebessége a vízmélységtől! Végezzünk 83 mechanikai rezgések. Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés. Internet: gyűjtőmunka a projektmunkákhoz.

16 Földrengések világa Miért alakulnak ki a földrengések? Hogyan lehet mérni, illetve előre jelezni a földrengéseket? S és P hullámok, felületi hullámok. Hogyan épül a földrengésbiztos épület? Tengerrezgések, cunamik. Hullámfajták az energiaterjedés szempontjából. Legyen elképzelése a földrengés okára vonatkozóan! Ismerje a földrengések eloszlását a Földön! Ismerje a földrengéshullámok fajtáit és hatásait! Legyen tudomása, hogy a földrengésnek lehet másodlagos hatása is. Ismerje a természeti katasztrófák idején a helyes magatartást! Meg tudja különböztetni a hosszanti (longitudinális) és keresztirányú (transzverzális) hullámokat! méréseket! Projektmunka: Járjunk utána és jelöljük egy térképen, hol voltak földrengések az elmúlt 24 órában! Vajon miért a talált helyeken voltak a földmozgások? Film katasztrófák során bekövetkező pusztításról. Tanulói kísérlet: Hozzunk létre slinky-vel hosszanti és keresztirányú hullámokat! mechanikai hullámok. Földrajz: földrengések, lemeztektonika. Internet: gyűjtőmunka a projektmunkákhoz. 84

17 2. témakör: Energia (25 óra) Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák: A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak széleskörűen járják körül az energiával kapcsolatos problémákat. A globális problémákat is érintő témát egy minden embert érintő tevékenységgel, a táplálkozással kezdjük, majd a közlekedésünkhöz használatos járművek energiaigényeinek tárgyalásával folytatjuk. Ezt követően tárgyaljuk a napenergia problémakörét, amit összekapcsolunk a hőterjedés különböző mechanizmusainak leírásával. Ez a téma számos, a mindennapi életben fontos terület kompetenciafejlesztésével jár, hiszen kitérünk a mai korszerű házak építési módjaira, az öltözködésre, a fűtés, hűtés, hajtás, sütés, főzés helyes megoldásaira. Az energia-munka átalakítás gyakorlati kérdéseinek tárgyalása elősegíti az energiamegmaradás törvényének elmélyítését, és így elvezet a termodinamika első főtételének megismeréséhez. A megújuló energiák, illetve az atomenergia felhasználhatóságának megismerése elősegíti a környezettudatos életmód kialakítását, továbbá fejleszti a tanulók döntéshozatali kompetenciáját olyan esetekben, amikor sokféle ellentétes érdek ütközik. Ennek a témakörnek a végén a termodinamika második főtételének tárgyalása, a természeti folyamatok irányának megmutatása, a folyamatokban, jelenségekben mindig jelenlévő irreverzibilitás kimutatása nagymértékben fejleszti a természettudományos gondolkodásmódot. 85

18 86

19 Témák, problémák, fogalmak Követelmények, fejlesztendő kompetenciák Javasolt tevékenységek Kapcsolatok 1. fejezet: Energia nélkül nem megy Mennyit együnk? A helyes életvitelhez szükséges gondolkodásmód fejlesztése a tudatos, egészséges táplálkozás, valamint a közlekedéshez szükséges energiák megismerésének segítségével. Takarékosságra való nevelés. DVD- film Biológia: megtekintése, amely bemutatja az Táplálkozás. energiafelhasználás számos módját. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján. Technika: közlekedés, járművek. Miért kell ennünk? Mire fordítjuk az elfogyasztott élelmiszerekben lévő energiát? A táplálkozással kapcsolatos energiafajták felismerése, ezek átalakulási folyamatainak ismerete. Beszélgetés kis csoportokban, majd a hallottak közös megbeszélése. a mechanikai és elektromos energia fogalom korábbról ismert. A hőközlés és az égéshő fogalma. Milyen mértékegységei vannak az energiának? Mit nevezünk kalóriának? A fajhő fogalma. Az élelmiszerek energiatartalma. Az energia fogalmának kvantitatív ismerete. Mértékegységek átváltása. Ismerje a hőközlés, az égéshő és a fajhő fogalmát. Adatgyűjtés az élelmiszerek csomagolásán található információk alapján, internetes adatgyűjtés. DVD megtekintése az egészséges táplálkozásról. Kémia: kémiai energiák, a táplálék megemésztése kémiai folyamatokon keresztül történik. Biológia: a táplálkozás alapvető biológiai folyamat. Mitől hízunk, mitől fogyunk? 87 A fajhő mérése: termoszban tárolt meleg víz és jég közös

20 hőmérsékletének kiszámítása, az eredmény összevetése a mérési tapasztalattal. Mi hajtja a járműveinket? Milyen energiaforrásokat használnak a járművek? Mekkora a járművek teljesítménye? Mekkora a járművek hatásfoka? A hatásfok fogalma. Benzin vagy dízel? Mi az a kerozin? Mi mennyibe kerül? Mennyi az adótartalma? Az energiaátalakulás folyamatainak mélyebb ismerete. A teljesítmény és a hatásfok fogalmának kvantitatív ismerete. Járműveket bemutató DVD megtekintése. Internetes adatgyűjtés a járművek leg -jeiről. Kiscsoportos beszélgetés arról, ki milyen autót szeretne magának (ár, fenntartási költségek). Látogatás a Közlekedési Múzeumban. a mechanikai energia fogalom korábbról ismert. Kémia: az üzemanyagok energiája kémiai eredetű. Különleges meghajtású járművek Elektromos autó. Mi az a hibrid hajtás? Hidrogén meghajtás. Mit jelent a tüzelőanyag cellás meghajtás? Új jármű meghajtási megoldások ismerete. Egyéni projektmunka: a különböző alternatív járműmeghajtási módszerek bemutatása. Kémia: elektrolízis. 88

21 Napelemes autó és repülőgép. 2. fejezet: A Nap Legfontosabb energiaforrásunk a Nap A Nap, mint a legfontosabb energiaforrásunk megismerése nemcsak a természettudományos ismereteinket gyarapítja, hanem erősíti a környezettudatos életvitel elsajátítását is. DVD film a Napról, mint legfontosabb energiaforrásunkról. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján. Biológia: élet. Földrajz, csillagászat: a Nap a mi csillagunk. Mi a kapcsolat a különböző energiaforrások és a Nap között? Hogyan áramlik az energia a Napból a Föld felé? A hősugárzás jellemzői. Mit jelent a napállandó? A hősugárzás ismerete. A napállandó jelentésének ismerete. A napenergia felhasználási lehetőségeinek környezettudatos ismerete. Napenergiáról szóló DVD-film megtekintése. Csoportmunka: az egyes csoportok feldolgozzák az egyes energiaforrások kapcsolatát a Nappal, majd közösen megbeszélik a tapasztalatokat. Biológia: az éltető Nap nélkül nincs élet a Földön. Irodalom, történelem, művészettörténet: a Nap kitüntetett szerepe a mitológiában és a művészetekben. A napenergia felhasználása 89 Tanulói kísérlet: napfény fókuszálása papírlapra gyűjtőlencsével.