1
A tankönyvcsalád minden középiskolásnak szól, azoknak is, akik a fizika iránt kevésbé érdeklődnek. Alapve - tően a kerettantervnek és a középszintű érettségi követelményrendszernek felel meg, de megalapozza az emelt szintre való felkészülést, és akár a tudomány további, magas szintűművelését is. A tankönyvcsalád célja, hogy olyan fizikatankönyvet ad - jon a fiatalok kezébe, amely: a tanulók mindennapi tapasztalatait idézi fel; közérthetően megmagyarázza azokat; a tapasztalatokra és az ezeket megerősítő, kiegé - szítőkísérletekre, mérésekre épít; pontos, az elméletben és a gyakorlatban egyaránt használható fogalmakat alkot; felhívja a figyelmet az ember és a környezet kölcsö - nös egymásrautaltságára és az emberi felelősségre. A tankönyvcsalád tankönyveiben alkalmazott módszerek: a mindenki által megélt tapasztalatokat egy család beszélgetéseibe ágyazva eleveníti fel; a témához tartozó, természetesen adódó kérdéseket és elsőközelítésben a válaszokat is a család tagjai fogalmazzák meg; könnyen, a diákok által legtöbbször önállóan, akár otthon is elvégezhetőkísérleteket, méréseket ír le, illetve javasol; a DVD-n és a kiadó honlapján is elérhetődigitális tartalmak (videók, animációk, interaktív feladatok) a tanítási-tanulási folyamat bármely fázisában felhasználhatóak; minden lecke végén szerepel: lényegre törőösszefoglalás, kiemelés: Álmodból felriadva is tudd! felhívás önálló vagy csoportos tevékenységre: Válaszolj! Kutass! Mérj! Alkoss! szükség szerint kidolgozott példák; fokozatosan nehezedő számolási feladatokból álló sor: Oldd meg!. Minden feladat végeredménye megtalálható a tankönyv végén, a megoldások vázlata pedig a tanári kézikönyvben. Minden fejezet végén szerepel: összefoglalás, tesztkérdések. A digitális kiegészítőtananyagok és a tanári kézikönyv DVD formátumú, amelyen megta - lálható a könyv digitális táblán vetíthető, nagyítható, szerkeszthetőváltozata és a kézikönyv hagyományos elemei is. A videók, animációk és interaktív feladatok különösen a tanulók tanítási órán belüli és otthoni önálló munkáját teszik élvezetesebbé és hatékonyabbá. A Tematikus feladatgyűjtemény fizikából című kötetünk kreativitást, kognitív gondol - kodást fejlesztő, gyakorlatias megközelítésű 1000 szöveges és 300 tesztfeladata elsősorban a tankönyvi ismeretek megerősítését szolgálja, de a kétszintűérettségire való felkészülést is segíti. A feladatok mintegy felének részletes megoldását, valamint a tesztek végeredményét a kötethez tartozó CD-melléklet tartalmazza. Zöld háttérrel a családi beszélgetések, barackszínűalapon a fizikatörténeti részek, kék mezőben az emelt szintűtartalmak, sárga felületen a leckék lényegét kiemelőössze - foglalások jelennek meg. A fényképek és grafikák azt a célt szolgálják, hogy: érzékletesen, olykor humorosan felidézzenek már megtapasztalt dolgokat; segítsék a kísérletek, a mérések elvégzését, kiértékelését, továbbgondolását; valamint a fogalom- és törvényalkotást és a különbözőtípusú feladatok megoldását. A grafikonok elemzése, értelmezése mindennapjainknak is fontos feladata. A tankönyvek a közvetlen és közvetett információk leolvasásának és értelmezésének a képességét igyekeznek erősíteni a grafiko nok rendszeres használatával és a kapcsolódó, Ne csak nézd! típusú feladatokkal. 2 3
0ROBLÀMAFELVETÀS EGYSZERè V LASZOK o %GY CSAL D BESZÀLGETÀSEI &OGALMAK KIÀPÄTÀSE TÍRVÀNYALKOT S o 3ZOK SOS MEGFOGALMAZ SOK IPHZ IPM WBO B UºNBEºTQPOUKB %PMHP[[VOL " NVOLB " NVOLB T[ÌU TPLT[PS IBT[OºMKVL TPLGÂMF KFMFOUÂTF WBO.J JT MFIFU F[FLOFL B[ FHZNºTUÌM OBHZPO LÕMÏOCÏ[ĵ EPMHPL OBL B LÏ[ÏT MÂOZFHF T NJ LÏ[F F[FLOFL B Ú[JLºIP[ 4PLGÂMF NVOLB WBO QÂMEºVM T[FMMFNJ NVOLB B UBOVMºT B MFWÂMÆSºT NFH B UÏCCJ BNJCFO OFN B LBSVOL MºCVOL r B UFTUÕOL GºSBE FM IBOFN B[ BHZVOL 'J[JLBJ NVOLB B[ BNJUĵM BLºS J[PNMº[BU JT LBQIBUVOL NJOU ÂO B NÓMULPS B MBQºUPMºTUÌM A költő is munkára nevel " NVOLB B[ FNCFSJ MÂU B KP HPT ÏOCFDTÕMÂT BMBQKB *HB[BE WBO NJOEFOGÂMF NVOLBWÂH[ÂT LÏ[CFO FMGºSBE IBUVOL &[ B[U KFMFOUJ IPHZ B T[FMMFNJ UFTUJ FOFSHJºJOL JHÂOZCFWÂUFMÂWFM BMLPUVOL WBMBNJU NJLÏ[CFO EPMHP[VOL " NVOLB T[ÌU JMZFO ÂSUFMFNCFO IBT[OºMKVL B NJOEFO OB QPL CBO " Ú[JLB UVEPNºOZB JT FIIF[ IBTPOMÌBO EF NÂHJT FHZ LJDTJU NºTLÂQQFO IBUºSP[[B NFH B NVOLB GPHBMNºU "[ FSĴLBS B[ FSĴ IBUºTWP OBMºOBL B GPSHºTUFOHFMZUĴM NÂSU UºWPMTºHB Mindennapjaink munkafogalmait foglaljuk össze )B B IFOHFSU B GFMTĴ WÂHÂOÂM MÏLKÕL NFH BLLPS UĴMÕOL UºWPMPEWB EĴM FM IB QFEJH B[ BMKºIP[ LÏ[FM BLLPS GFMÂOL EĴM "[ FSĴ UºNBEºTQPOUKºO ºUNFOĴ B[ FSĴ WFLUPSºSB JMMFT[LFEĴ FHZFOFT B[ FSĴ IBUºTWPOBMB "[ FSĴ IBUºTWPOBMºOBL B GPSHºTUFOHFMZUĴM NÂSU UºWPM TºHB B[ FSĴLBS +FMF L NÂSUÂLFHZTÂHF B NÂUFS "[ FSĴ GPSHBUÌ IBUºTºU KFMMFN[Ĵ NFOOZJTÂH B GPSHBUÌOZPNB UÂL NFMZ B[ FSĴ OBHZTºHºOBL ÂT B[ FSĴLBSOBL B T[PS[BUB. ' L " GPS HBUÌOZPNBUÂL FMĴKFMFT NFOOZJTÂH KFMF.. NÂSUÂLFHZTÂHF /N "[ BKUÌLPO B GPSHºTUFOHFMZ <. > < ' > < L > / N /N 6HZBOBLLPSB FSĴIBUºT FTFUÂO BOOºM OBHZPCC B GPSHBUÌ IBUºT NJ UĴM B MFIFUĴ MFHUºWPMBCC IFMZF[JL FM B LJMJODTFU OÂM OBHZPCC B[ FSĴLBS "[ BCMBLPLPO ÂT B[ BKUÌLPO UÏCCFL LÏ[ÏUU B[ÂSU Az új fogalmakat rögtön használjuk is RAMLIK DE NEM FOLYÊ!Z ELEKTROMOS RAM Kössük össze a két, azonos mértékben, de ellentétesen fel-töltött elektroszkóp gömbjét fémrúddal. Összekötés után az elektroszkópok nem mutatnak töltést. A folyamat pillanatszerűen megy végbe. Már sokszor tapasztaltam hasonlót. Megfigyeltem, hogy egy magasabban elhelyezett, vízzel töltött tartályból a víz magától átfolyik egy alacsonyabban levőmásikba, ha csővel kötjük össze őket. Mondhatjuk ezt úgy is: a víz át áramlott az egyik helyről a másikra. A mi kísérletünk azt mutatja, hogy a negatív töltésűelekt roszkópról elektronok folytak, áramlottak át a pozitív töltésűelektroszkópra. F Q>0 Az analógiás gondolkodás erősítése 4 2.3. Légifelvétel a legnagyobb részecskegyorsítóról (Genf, CERN) Nem rossz, amit tanultál. Bár az óriás részecskegyorsítókban szerzett legújabb tapasztalatok szerint vannak olyan részecskék, amelyek kisebb elektromos töltéssel rendelkeznek, mint az elektron. Ilyenek a kvarkok: az elemi töltés egyharmadát, illetve kétharmadát hordozzák. Ezekről később, az atommag alkotórészeként tanulunk majd. Most csak annyit jegyzek meg róluk, hogy a kvarkokat szabadon, önállóan soha nem tapasztaljuk. F Q<0 3.4. Figyeld meg, milyen irányú a térerősség! F newton N. A térerősség SI mértékegysége: E q coulomb C N A térerősség nagysága akkor 1, ha az 1 C nagyságú próbatölc tésre éppen 1 N erőhat. Határozzuk meg a Q töltés keltette elektromos mezőben a térerősség nagyságát és irányát abban a pontban, amely a Q töltéstől r távolságban van. Helyezzünk ebbe a pontba pozitív q próbatöltést. A Coulomb-féle Az elektron a legkisebb tömegű elektromos töltéssel rendelkező, önállóan előforduló részecske. A tapasztalatok szerint sem a töltése, sem a tömege nem aprózható, ilyen értelemben oszthatatlannak tekinthetjük. Tantárgyak közötti és fizikán belüli koncentráció Az elektron felfedezése elsősorban Joseph John Thomson (1856 1940) nevéhez fűződik. Születésének idején a nagy vákuum létrehozását lehetővé tevő légszivattyú megalkotásával kezdődött a katódsugárzás jelenségének vizsgálata. Közel fél évszázados, izgalmakkal, fontos technikai és tudományos eredményekkel teli időszak zárult J. J. Thomson kísérletével*. A fizikatörténet is szervesen beépül a tananyagba 27 km A kémiában, és az elektromosságtanban is azt tanultuk, hogy az elektron a legkisebb tömegűelektromos töltéssel rendelkezőrészecske. Töltése sem osztható tovább, ez az elemi töltés. E r! akàkemànym SZÀTAPRÊZHATATLAN GOLYÊb!Z ELEKTRON MINT RÀSZECSKE 2.2. Bármely test töltése az elemi töltés egész számú többszöröse q>0 E q>0 A mező egy adott pontjába helyezett q próbatöltésre ható erő nagysága egyenesen arányos a próbatöltés nagyságával, hányadosuk állandó. Így a mezőt valamely pontjában jellemezhetjük ezzel a hányadossal. A hányadost az elektrosztatikus mező elektromos térerősségének * nevezzük, jele: E.. Mivel az erő vektormennyiség, F E. Az E vektor iránya megegyezik így a térerősség is vektor: q a pozitív töltésre ható erőirányával. 1.1. A töltéskiegyenlítődés gyor san végbemegy A vektor irányát meg is mutatjuk 2.4. J. J. Thomson (1856 1940), Nobel-díjas angol fizikus 5
9.4. Joseph Gay-Lussac (1778 1850) őrautó Nagyapó hitelesen mesél 11.11. Bay Zoltán szobra a szegedi panteonban A magyar tudósok eredményeiről kiemelten szá - molunk be Gay-Lussac a XIX. század egyik legnagyobb francia vegyésze és fizikusa volt. Foglalkozott a gázok fizikai tulajdonságaival, kísérletezett gázzal töltött (hőlég)bal - lonokkal, vizsgálta a levegőösszetételét és hőmérsékletét különbözőmagasságokban. Két törvényt neveztek el róla. I. törvé - nyének megfogalmazásához Jacques Charles méréseit használta fel, ezért ezt a törvényt egyes szakkönyvek Gay-Lussac Charles, vagy csak Charles törvényeként említik. Gay-Lussac neve olvasható az Eiffel-torony homlokzatán, azon 72 világhírűfrancia tudós neve között, akiket Gustav Eiffel tisztelete jeléül vasba vésett. Gay-Lussac I. törvényének egy másik megfogalmazása is ismert. és távolság meghatározására is. Egyszerre többféle érdekességet is megtudhatunk A világon másodikként, Európában elsőként Bay Zoltánnak (1900 1992), az egykori szegedi fizikaprofesszornak sikerült a Holdat letapogatnia. 1946-ban a Földről, Budapestről radarjeleket küldött a Holdra. A Holdról visszavert hullámokat az általa kidolgozott mérési eljárásnak en érzékelni köszönhetőtudta. A mikrohullámok a dielektrikumokban elnyelődnek, felmelegítik azokat. Ezt a hatást használjuk ki a mikrohullámú sütőkben (az ún. mikrókban) és az infralámpa alkalmazása során (11.11 ábra). A fényhullámok tartománya (frekvencia 3 10 12 Hz < f < 3 10 15 Hz) három tartományra osztható, a hullámhossztartomány 0,1 mm > λ > 100 nm. Ezek a sugárzások molekulabeli, atombeli energetikai átmenetek során jönnek létre. Érdemes mindenképpen elvégezni! Látványos! határozó nyomás- és hőmérséklettartományokat mutatja. (Részletek a 110. oldal 8. feladatban!) 16.9. Regeláció. A drót nyomtalanul áthalad a jégen 6.15. Waltenhoffen-féle inga 6 7 A kísérletek többségéről készült videók a kiadó hon - lapján és a tanári DVD-n is megtekinthetők Az olvadáspont értéke függ a nyomástól. Víz esetében a változás olyan irányú, hogy a nyomás növekedésével csökken az olvadáspont. A 16.8. ábrán láthatod azokat a nyomás- és hőmérséklet-tartományokat, lyek az egyes halmazállapotokat amekijelölik. A regeláció újrafagyást jelent. A jégen átfektetett vékony drótra néhány kg tömeget akasztunk. A vékony keresztmetszet miatt nagy lesz a nyomás a drót alatt. A nagy nyomás miatt az olvadáspont lecsökken, a jég megolvad. A drót így lassan átvágja a jeget, miközben a drót felett a víz újra megfagy. Lásd: 16.9. ábra. 3. Ezt gyorsan kifőzzük A forráspont nyomásfüggése Ma megint kuktával főzünk? Azt olvastam az egyik magazinban, hogy a kuktafazékkal sok időt és energiát meg lehet takarítani. Nem egészen értem, hogy miért van ez így. Érdekes jelenségek, és hozzájuk kapcsolódó feladatok 1. Nézz utána, mi a bifiláris tekercselés? Mikor alkalmazzák? l 2. Vizsgáld meg, hogy egy réz- vagy alumíniumcsőben miként mozog egy erős, kisméretű rúdmágnes (6.14. ábra)! 3. Keress forrást, amelyből megtudhatod, mi az örvényáram! 4. Az ábrán az ún. Waltenhoffen-féle iga látható (6.15. ábra). Magyarázd meg, miért leng tovább a mágnespofák között a beszabdalt alumíniumlemez, mint a nem beszabdalt! 5. Mi az oka annak, hogy a hagyományos izzók gyakrabban égnek ki Ez egy jóleső kísérlet
g 9,81 10 g Pontos-fontos tudnivalók 1.17. Az akkumulátor újratölthető feszültségforrás. Feltöltésnél figyelj a polaritásra! 6.20. Hinta-palinta Hasznos tudni! 2. Egy akkumulátor 40 amperórás, azaz 40 A h nagyságú töltést tárol. Mennyi ideig terhelhető1,2 A erősségűárammal? Tételezzük fel, hogy az áramerősség végig állandó nagyságú marad. Megoldás: Adatok: Q = 40 A h = 40 A 1 h = 40 A 3600 s = 144000 A s = 144000 C, I 1,2 A. t Q Felhasználva az áramerősség I definícióját, a kérdezett időtar - tam: t Q 144000 C 5 t 1, 210 s 33, 3 h 33, 3 óra. I 1, 2 A 3. Egy vezetőszakasz két vége között 4,5 V feszültség mérhető. A ben- verését! Keress információt a fonendoszkóp őséről! A feladat közvetlenül kapcsolódik a mindennapokhoz 7. Idézd fel a 9. osztályban tanult erőhatások függetlenségének elvét! Milyen kapcsolatban áll ez a rezgések összeadásával? 8. Nézz utána, hogy milyen tudományos területekkel foglalkozott Fourier! 6. Miért érdemes a gödörben elakadt gépkocsit hintáztatni, vagyis re-hátra mozgatni, amikor megpróbáljuk kitolni a elő- gödörből? Fokozatosan nehezedő fel - adatok 1. Az elektrosztatikus kölcsönhatásokra megfogalmazott alábbi állítások közül melyik a hamis? A) Az ellentétesen feltöltött testek vonzzák egymást. B) A megegyezőelőjelűtöltések taszítják egymást. C) Két azonos nagyságú, ellentétes előjelűtöltés nem fejt ki e gymásra elektromos erőt. D) Két elektromosan feltöltött test kölcsönhatásában érvényesül Newton III. törvénye. 2. Üveg, gyanta, fa, kén, csillám, olaj, paraffin, petróleum, grafit: a felsorolt anyagok között az elektro - mos vezetőképesség szempontjából melyik a kakukktojás? A) olaj B) fa C) grafit D) kén 3. Melyik állítás a hamis? Ön dönt: vezet vagy nem vezet? Könnyű, de oda - figyelést igénylő kérdések 8 9
Mozgástan Erôtan Munka, energia, teljesítmény 10 11
Hôtan Elektrosztatika Egyenáramok Termikus jelenségek, a molekulák hőmozgása A hőmérséklet mérése, hőmérsékleti skálák A molekuláris hőelmélet Állapotváltozás állandó hőmérsékleten, Boyle Mariotte-törvény Állapotváltozás állandó nyomáson, Gay-Lussac I. törvénye Állapotváltozás állandó térfogaton, Gay-Lussac II. törvénye Az I. főtétel alkalmazása speciális állapotváltozásokra Kalorimetria Halmazállapot-változások és halmazállapot-változással kapcsolatos jelenségek Az elektromos mezőés jellemző mennyiségei Elektromos mező, térerősség, ponttöltés elektromos tere Az elektromos mezőszemléltetése elektromos erővonalakkal, az erővonalfluxus Galvánelem, telep, akkumulátor, Ohm törvénye teljes áramkörre Feszültségmérő, áramerősség-mérő kapcsolása, méréshatáruk kiterjesztése Az áram és a fogyasztó munkája, teljesítménye, hőhatás Halmazállapotok, modellalkotás Szilárd testek hőtágulása Az ideális gázok további folyamatai (p = áll., V = áll., T = áll.) Egyesített gáztörvény Adiabatikus állapotváltozás A termodinamika II. főtétele Az elektromos mezőmunkája, az elektromos feszültség Vezetők elektromos mezőben (töltés, térerősség a vezetőn) Elektromos áram, ellenállás, Ohm törvénye Az elektromos áram Hogyan lesz szigetelőből vezető? Félvezetők felépítése, áramvezetése, alkalmazások Félvezetődióda, tranzisztor, a félvezetők alkalmazási lehetőségei Folyadékok hőtágulása A gázok állapotegyenlete A belső energia, az ekvipartíció tétele A belsőenergia megváltozása, a termodinamika I. főtétele Hőmennyiség Térfogati munka Elektrosztatikai alapjelenségek, alapfogalmak Nyugvó elektromos töltések között fellépőerő, Coulomb törvénye A töltésmegmaradás törvénye Kondenzátorok, az elektromos mező energiája Kapacitás, kondenzátor Az elektromos mező, a feltöltött kondenzátor energiája Ohm törvénye Fémes vezetők ellenállása, elektromos áramkör Ellenállások, fogyasztók kapcsolása 12 13
Fizika11.indb 11 Fizika11.indb 65 Fizika11.indb 161 Hullámtan Elektromágneses jelenségek Modern fizika Állóhullám Váltakozó feszültség Váltakozó és áram előállítása, feszültség és áram előállítá- A fény mint elektromágneses hullám. Az atommodellek jellemzői Fénypolarizáció, fénybontás, színke- verés A rezgőmozgás leírása Elhajlás A Bohr-modell Nyugalmi elektromágneses indukció. A harmonikus rezgőmozgást végzőtest Hangtan A Bohr-modell alkalmazása a hidrogén Önindukció kitérése, sebessége, gyorsulása esetére A harmonikus rezgőmozgás dinamikai A mágneses tér energiája leírása A kvantummechanikai atommodell alapja A rezgőrendszer energiája Váltakozó áramú ellenállások, a váltakozó áram teljesítménye és munkája A speciális relativitáselmélet alapjai A fény interferenciája. Fényelhajlás. (kiegészítő anyag) A matematikai inga Spektrumok, spektroszkópia A hang jellemzői Transzformátor, az elektromos Transzformátor, energia az elektromos energia Az atommag felfedezése és összetétele szállítása Hullámjelenségek A nukleáris kölcsönhatás Az infrahang és az ultrahang Elektromágneses rezgések és hullá- mok A környezet hatásai a rezgőrendszerre Bevezetés a modern fizikába Csillapodó és csillapítatlan rezgések A fényelektromos jelenség (fotoeffektus) Szabad és kényszerrezgések Atommagmodellek Rezgések összeadása Mágneses kölcsönhatás. A Föld mágnessége. A mágneses mezőjellemzése Az elektron részecske- és hullámtulajdonságai Elektromágneses hullámok jellemzése. Teljes elektromágneses színkép A radioaktivitás Mechanikai hullámok Áramvezetők mágneses tere A radioaktivitás időbeli leírása, sugárvédelem Hullámjelenségek Az elektron mint részecske BIl A fény terjedése. Fényvisszaverődés, A fény terjedése. Fényvisszaverődés, Áramvezetők kölcsönhatása. tükrök Erőhatások mágneses mezőben Visszaverődés és törés Az elektron mint hullám A maghasadás A fénytörés. Plánparalel lemez, prizma, Interferencia Mozgási elektromágneses indukció lencsék Az atom Atommagok fúziója Néhány gondolat a részecskefizikáról (kiegészítőanyag) Az égitestek mozgása A Világegyetem keletkezése A Tejútrendszer és a Naprendszer A Tejútrendszer és a galaxisok A csillagok élete A Naprendszer Az űrkutatás mérfödkövei 14 15
Digitális kiegészítô tananyagok és tanári kézikönyv Tanároknak Diákoknak Tanmenetek Felmérôlapok A tankönyv anyaga lapozható, szerkeszthetô, nagyítható formában Mérési gyakorlatok Részletes megoldások Motiváló, megértést segítõ videók, animációk Interaktív feladatok Egyszerű kí - sérletek videón + hozzá tartozó interaktív fel- adat, pl. mondatkie gé szítés IGÉNYLÕLAP INGYENES KIPRÓBÁLÁSHOZ Kérjük, jelölje, hogy a Fizika tankönyvcsalád mely köteteit rendeli meg kipróbálásra: Fizika 9. osztály Fizika 10. osztály Fizika 11. osztály Tematikus feladatgyûjtemény fizikából (CD-vel) A könyvek kézhezvételét követôen az alábbi lehetôségek közül választhat: 1. Amennyiben csoportja részére legalább 20 db tankönyvet rendel, a kötetekhez tartozó bemutatópéldány(oka)t ingyenes pedagóguspéldányként bocsátjuk rendelkezésére. (A megrendelés összesítésekor, kérjük, küldje el a mellékelt iskolai megrendelôlapot, amelyet honlapunkról is letölthet.) 2. Ha nem kíván újabb példányokat rendelni, de meg szeretné tartani a könyv(ek)et, 20% kedvezménnyel megvásárolhatja, amennyiben ezt három héten belül jelzi kiadónknak. 3. Ha a fenti két megoldás egyikét sem választja, kérjük, a postaköltség vállalásával a kézhezvételtôl számított három héten belül postázza vissza címünkre a kiadvány(oka)t. A sorozat egyéb kiegészítôi és a tanulói példányok a mellékelt megrendelôlapon rendelhetôk meg. Jelenségek, mérések animációja + hozzá tartozó interaktív feladat, pl. a helyes állítások kiválasztása (Az oldal fénymásolható!) Megrendelõ személy neve és e-mail címe:... Iskola:... Postázási név és cím:... Dátum és aláírás helye:... 10 9 11 6726 Szeged, Fürj u. 92/B Tel.: (62) 548-444 E-mail: info@maxim.co.hu Web: www.olvas.hu