FIZIKA GIMNÁZIUM 1
FIZIKA GIMNÁZIUM Általános tantervű osztály 2-2 - 3-0 +2 +2 Emelt szintű idegen nyelvi osztály 2-2 - 2-0 +2 +2 Emelt szintű informatika osztály 2-2 - 2-0 +2 +2 Reál orientált osztály 2-2+1-3 - 0 +2 +2 Célok és feladatok A fizikatanítás célja a gimnáziumban az általános műveltség részét jelentő alapvető fizikai ismeretek kialakítása, a tanuló érdeklődésének felkeltése a természeti jelenségek megértése iránt, valamint az önálló ismeretszerzési készség megalapozása. Előkészítés, megalapozás a tanuló választása szerinti szintű érettségi vizsgára, továbbá - ezzel összefüggésben - sokoldalú motiváció a felsőfokú - elsősorban műszaki, informatikai szakirányú - tanulmányok folytatásának vonzóvá tételére. A kitűzött célok elérhetők: - a tanulók általános iskolai ismereteinek rendszerezésével, - kísérleti tapasztalatokra, a szemléletességre alapozó hatékony motiválással, - az életkoruknak megfelelő szintű fejlesztő stratégia alkalmazásával, - a kapcsolódó tantárgyakkal (matematika, informatika, biológia, kémia, földrajz, szakmai előkészítő és orientációs tantárgyak) kialakított koncentrációval. A fizika gimnáziumi tanítása során a természeti jelenségek megfigyeléséből, kísérleti tapasztalatokból kiindulva ismertetjük fel a tanulókkal a jelenségek lényegi összefüggéseit, ok-okozat viszonyait. A törvények matematikai megfogalmazására, - és azok alkalmazására feladatok megoldásában - a fizika középszintű érettségi követelményeit tekintjük irányadónak. (A középszinten, illetve az emelt szinten érettségi vizsgát tenni szándékozó tanulók számára a 12. osztályos tanulmányok folytatásához külön programot dolgozunk ki. Azt azonban, hogy a természet törvényei matematikai formában is leírhatók és a számítások eredményei kísérletileg ellenőrizhetők, a fizikából nem érettségiző diákoknak is látniuk kell.) 2
A fizika ismeretek átadása mellett alapvetően fontos tudatosítani a tanulókban, hogy a természettudományok - ezen belül a fizika - az egyetemes emberi kultúra részét képezik, és szoros kapcsolatban állnak a kultúra más területeivel. Ugyanilyen fontos annak felismertetése is, hogy nagyrészt a fizika eredményei alapozzák meg a műszaki tudományokat, lehetővé téve ezzel a - napjainkban különösen is érzékelhető - gyors technikai fejlődést. Hangsúlyoznunk kell azt is, hogy a természet törvényeinek megismerése és az emberiség céljaira történő felhasználása felelősséggel jár. A fizikai ismereteket természeti környezetünk megóvásában is hasznosítani kell, és ez nemcsak a tudósok, környezet- és természetvédelmi szakembere, hanem minden iskolázott ember felelőssége és kötelessége. Fejlesztési követelmények Ismeretszerzési, -feldolgozási és -alkalmazási képességek - Váljon a tanuló igényévé az önálló ismeretszerzés, a tudatos törekvés a természeti és technikai környezet jelenségeinek megértésére. - Tudja a jelenségeket, kísérleteket megfigyelni, tapasztalatait rögzíteni. Legyen tapasztalata az egyszerűbb kísérleti és mérőeszközök balesetmentes használatában. - Legyen jártas az SI- és a gyakorlatban használt SI-n kívüli mértékegységek, azok törtrészeinek és többszöröseinek használatában. - Legyen képes önállóan használni különböző lexikonokat, képlet- és táblázatgyűjteményeket. - Értse a szellemi fejlettségének megfelelő szintű természettudományi ismeretterjesztő kiadványok, műsorok információit, tudja a látottakat, hallottakat összevetni a tanultakkal. - Legyen jártas a vizsgálódás szempontjából lényeges és lényegtelen jellemzők, tényezők megkülönböztetésében. - Tudja a megfigyelések, mérések, kísérletek során nyert tapasztalatokat áttekinteni. - Megszerzett ismereteit tudja a legfontosabb szakkifejezések, jelölések, jelölések megfelelő használatával megfogalmazni, leírni. - Tudja a kísérletek, mérések során nyert adatokat grafikonon ábrázolni, kész grafikonok adatait leolvasni, értelmezni, egyszerűbb matematikai összefüggéseket megállapítani. Legyen gyakorlott kész ábrák, rajzok értelmezésében. - A környezet- és természetvédelmi problémák kapcsán tudja alkalmazni fizikai ismereteit, lehetőségeihez képest törekedjék a környezeti/természeti károk enyhítésére, megelőzésére. 3
Tájékozottság az anyagról, tájékozódás térben és időben - Tudják a tanulók, hogy az anyagnak különböző megjelenési formái vannak. Ismerjék fel a természetes és mesterséges környezetben előforduló anyagfajtákat, tulajdonságaikat, hasznosíthatóságukat. - Alakuljon ki a tanulók képzeletében a mértékkel, mértékrendszerekkel, mennyiségekkel összefüggő gyakorlatias belső látásmód és arányérzék. - Legyen elemi szintű tájékozottságuk a anyag részecsketermészetéről. - Tudják, hogy a fizikai folyamatok térben és időben zajlanak le, a fizika vizsgálódási területe nem látható mikrovilág pillanatszerűen lezajló folyamatait éppúgy magában foglalja, mint a csillagrendszerek évmilliók alatt bekövetkező változásait. - Ismerjék fel a természeti folyamatokban a visszafordíthatatlanságot. Tájékozottság a természettudományos megismerésről, a természettudomány fejlődéséről Három éven át tartó tudatos folyamat végére alakuljon ki a tanulókban a: - természettudományos gondolkodás, - a természettudományok művelése során egyetemessé fejlődött megismerési módszerek (indukció, dedukció, fenomenológiai leírás, modellalkotás) alapvető sajátosságainak kvalitatív ismerete, - a fizikai művelődéstörténeti aspektusainak, a fizikai felfedezésekben kimagasló eredményeket elért és életútjukban, személyiségükben példaadó magyar és nem magyar személyiségek tevékenységének, a neveikhez fűződő felfedezések lényegének ismerete. Az alapvető fizikai ismereteken túl fontos látni a fizika kapcsolódását a kultúra más területeihez, más természettudományokhoz csakúgy, mint a technikához, a filozófiához vagy a művészetekhez. 4
A FIZIKA ÉRETTSÉGI VIZSGA ÁLTALÁNOS KÖVETELMÉNYEI A vizsga formája: Középszinten: Emelt szinten: írásbeli és szóbeli írásbeli és szóbeli A fizika érettségi vizsga célja: A középszintű fizika érettségi vizsga célja annak megállapítása, hogy a vizsgázó: - rendelkezik-e a köznapi műveltség részét képező fizikai ismeretekkel; - képes-e ismereteit a mindennapokban tapasztalt jelenségekkel, a technikai eszközök működésével összekapcsolni; - ismeri-e a természettudományos gondolkodás, a természettudományok művelése során egyetemessé fejlődött megismerési módszerek alapvető sajátosságait; - képes-e az alapmennyiségek mérésére, a mért adatokból egyszerű számításokkal meghatározható további mennyiségek értékeire következtetni; - képes-e egyszerűen lefolytatható fizikai kísérletet elvégezni, valamint a kísérleti tapasztalatokat kiértékelni, grafikont elemezni; - rendelkezik-e a mértékekkel, mértékrendszerekkel, mennyiségekkel összefüggő gyakorlatias belső látásmóddal és arányérzékkel; - képes-e a tananyag által közvetített művelődési anyag alapvető fontosságú tényeit és az ezekből következő alaptörvényeket, összefüggéseket szabatosan kifejteni; - megérti-e a napjainkban felmerülő, fizikai ismereteket is igénylő problémák lényegét; - ismeri-e a fizikatörténet legfontosabb eseményeit és személyiségeit, a tananyag által közvetített legjelentősebb kultúrtörténeti vonatkozásokat. 5
Az emelt szintű fizika érettségi vizsga célja annak megállapítása, hogy a vizsgázó: - elsajátította-e a követelményekben előírt ismereteket; - képes-e az ismeretanyag belső összefüggéseit, az egyes témakörök közötti kapcsolatokat áttekinteni, felismerni; - tudja-e ismereteit jelenségek értelmezésében, problémák megoldásában - a megfelelő matematikai eszközöket is felhasználva - alkalmazni; - járatos-e a fizika tanult vizsgálati és következtetési módszereiben; - ismeri-e a természettudományos gondolkodás, a természettudományok művelése során egyetemessé fejlődött megismerési módszerek alapvető sajátosságait, felismeri-e alkalmazásukat. - képes-e a tanultak alapján lefolytatható fizikai mérés, kísérlet megtervezésére és elvégzésére, valamint a kísérleti tapasztalatok kiértékelésére, következtések levonására, grafikonelemzésre; - rendelkezik-e a mértékkel, mértékrendszerekkel, mennyiségekkel összefüggő gyakorlatias belső látásmóddal és arányérzékkel, pontosan használj-e a mértékegységeket; - képes-e a tananyag által közvetített művelődési anyag logikai csomópontjait képező, alapvető fontosságú tényeket és az ezekből következő alaptörvényeket, összefüggéseket szabatosan kifejteni, megmagyarázni; - képes-e a mindennapi életet befolyásoló fizikai természetű jelenségeket értelmezni; - ismeri-e a legfontosabb technikai eszközök, rendszerek működési elveit; - rendelkezik-e több témakör ismeretanyagának logikai összekapcsolását igénylő, összetett fizikai feladatok, problémák megoldási képességével; - tájékozott-e a legfontosabb fizikatörténeti és kultúrtörténeti vonatkozásokban; - képes-e a környezetvédelemmel és természetvédelemmel összefüggő problémák megértésére és elemzésére. 6
Jellemzők: Tantárgy neve: Évfolyam: fizika 9. osztály Óraszám: Általános tantervű osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Emelt szintű idegen nyelvi osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Emelt szintű informatika osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Reál orientált osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Részei: Mechanika I. Mozgások: - egyenes vonalú, egyenletes - változó mozgás - egyenes vonalú egyenletesen változó - egyenletes körmozgás - egyenletesen változó körmozgás, szabadesés - mozgások szuperpozíciója A dinamika alapjai: - erő, erőfajták - erők együttes hatása - lendület - megmaradás - mozgások dinamikai vizsgálata - egyetemes tömegvonzás Munka energia: - a munka - mechanikai energia - fajták - a teljesítmény és hatásfok Cél: - a középiskolai tanulási készségek elsajátíttatása - az alsóbb évfolyamokon szerzett ismeretek kiszélesítése - a formális gondolkodás fejlesztése - a megfigyelésen, kísérleten, mérésen alapuló általánosítási képesség fejlesztése - átfogó szemléleti kép megalapozása a fenomenológiai természetleíráson alapuló és modellalkotási módszeren keresztül megvalósuló ismeretszerzésről 7
Tartalmi követelmények az érettségi vizsgán K Ö Z É P S Z I N T Témakör 1. Mechanika A dinamika törvényei Mozgások Munka és energia Követelmények - A testek mechanikai kölcsönhatása, az erő, az erő mérése, erők összegzése. - Newton törvényeinek értelmezése. - Kényszererők felismerése konkrét példákban. - Az impulzus (lendület) megmaradása, felismerése és alkalmazása konkrét példákra. - Az erőpár fogalma, a forgatónyomaték kiszámítása egyszerű esetekben. - Tömegközéppont alkalmazása homogén, egyszerű alakú testek esetében. - Testek egyensúlyi helyzetének értelmezése. - Egyszerű gépek működésének leírása. - A vonatkoztatási rendszer, pálya, út, idő, elmozdulás fogalmainak alkalmazása, a mozgás viszonylagossága. - Az egyenes vonalú, egyenletes mozgás leírása. - Az egyenes vonalú, egyenletesen változó mozgás leírása, a sebesség, gyorsulás alkalmazása. - Az átlagsebesség és a pillanatnyi sebesség megkülönböztetése. - A szabadesés és a függőleges hajítás leírása. - Az egyenletes körmozgás leírása, jellemzői. - E mozgások dinamikai feltételének alkalmazása konkrét példákra. - A súrlódás jelensége. - A munka és a teljesítmény. A hatásfok. - A mozgási energia. - Az emelési munka, a helyzeti energia. - A munka grafikus ábrázolása. A rugalmas energia. - A mechanikai energia megmaradása, a törvény alkalmazása. 8
2. Gravitáció Gravitáció A csillagászat elemeiből - Az általános tömegvonzási törvény és jelentősége. - A bolygók mozgásának leírása: Kepler törvényei. - A mesterséges égitestek mozgása. - Nehézségi erő, a súly, a súlytalanság értelmezése. - A gravitációs gyorsulás mérése. - A Naprendszer és főbb részeinek jellemzése. - A Tejútrendszer, galaxisok. - A világűr megismerésének legfontosabb módszerei, eszközei. 3. Fizika- és kultúrtörténeti ismeretek Személyiségek - Kopernikusz, Kepler, Galilei, Newton, Watt, Joule, Eötvös Loránd a tanultakkal kapcsolatos legfontosabb eredményeinek ismerete. Elméletek, felfedezések, találmányok - A geo- és heliocentrikus világkép összehasonlítása. - Galilei munkásságának jelentősége: a kísérletezés szerepe. - Newton munkásságának jelenősége: "az égi és földi mechanika egyesítése", a newtoni fizika hatása. - Az űrkutatás történetének legfontosabb állomásai. 9
Óraszámok Az évi órakeret felosztása: - Általános tantervű osztály - Emelt szintű idegen nyelvi osztály évi 74 óra - Emelt szintű informatika osztály heti 2 óra - Reál orientált osztály A kerettantervi tananyag feldolgozása az órakeret 80%-ában Gyakorlás, az ismeretek elmélyítése az órakeret 20%-ában Az egyenes vonalú mozgás 16 13 3 Mozgások körpályán 8 6 2 A dinamika alaptörvényei 12 9 3 Munka és mechanikai energia, folyamatjellemzők és állapotjellemzők 6 4 2 Mechanikai kölcsönhatások 15 12 3 Erőtörvények, az egyenletesen változó körmozgás dinamikája Pontszerű testekből álló mechanikai rendszerek 3 3 3 2 1 Merev testek mechanikája 2 2 Konzervatív, disszipatív erők, tanévvégi összefoglalás 9 9 Összesen: 74 60 14 10
Témakörök, tartalmak Fejlesztési követelmények Tanulási tevékenység Mozgások Az egyenes vonalú egyenletes mozgás Az egyenes vonalú egyenletes mozgás kísérleti vizsgálata és jellemzése. Út-idő grafikon készítése és elemzése, a sebesség kiszámítása. A sebesség, mint vektormennyiség. Egymásra merőleges, két egyenletes mozgás összegződése. Az egyenes vonalú változó mozgás A változó mozgás út-idő átlagsebesség és a pillanatnyi sebesség. A hely és mozgás viszonylagosságának felismerése (pl. mozgó vonat, a Nap "mozgása"). A kísérlet adatainak lejegyzése, az út és az idő közötti összefüggés felismerése. Út-idő grafikon készítése és elemzése. A sebesség, az út és az idő kiszámítása. A mozgásállapot felismerése konkrét példákon. A sebesség változásának felismerése, értelmezése. A átlag- és pillanatnyi sebesség értelmezése konkrét példákon. Az egyenletesen változó mozgás grafikus leírása. Belépő tevékenységformák. Fizikai jelenségek irányítással történő tudatos megfigyelése, a lényeges és kevésbé lényeges tényezők megkülönböztetése. Ok-okozati kapcsolatok felismerése. A tananyaghoz kapcsolódó egyszerű kísérletek önálló végrehajtása előzetes tanári útmutatás alapján. Minimális teljesítmény: a középszintű érettségi követelmények elégséges szintű ismerete, különös tekintettel az alábbiakra Ismerje fel az egyenletes mozgást konkrét példákon. A sebesség kiszámítása. A mozgásállapot felismerése gyakorlati példákon. A változó mozgás felismerése konkrét példákon. Tudja megkülönböztetni az átlag- és pillanatnyi sebességet. A szabadesés jellemzése. Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás, szabadesés Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata. A sebesség változásának értelmezése, a gyorsulás fogalma. Az egyenletesen változó mozgás grafikus leírása. A négyzetes úttörvény. Szabadesés és kísérleti vizsgálata, a nehézségi gyorsulás. Nem zérus kezdősebességű egyenletesen változó mozgások. A tapasztalatok közérthető összefoglalása a tanult szakszókincs helyes használatával. A tanult fizikai mennyiségek mértékegységének ismerete és helyes használata, a mindennapi életben használt fizikai mennyiségek nagyságának becslése (súly, tömeg, térfogat, távolságok, időtartamok). A tanult fizikai törvények felismerése a mindennapi élet jelenségeiben, a technikai eszközökben. 11
Az egyenletes körmozgás Az anyagi pont egyenletes körmozgásának kísérleti vizsgálata. Az egyenletes körmozgás leírása: periódusidő, fordulatszám (frekvencia) kerületi sebesség mint vektormennyiség, a sebesség változása, a gyorsulás mint vektormennyiség. A szögsebesség. Az egyenletesen változó körmozgás (E) Az anyagi pont egyenletesen változó körmozgásának kísérleti vizsgálata. A mozgás leírása szögjelzőkkel. Az körmozgás kísérleti vizsgálata, értelmezése, mennyiségi jellemzése A tanult fizikai törvények alkalmazása egyszerűbb, a matematikai ismeretekkel összhangot tartó absztrakciós képességet igénylő feladatok, problémák megoldásában. Ismerje fel az egyenletes körmozgást. A kerületi sebesség. Értelmezze a centripetális erőt. Mozgások szuperpozíciója Függőleges és vízszintes hajítás. A dinamika alapjai Mozgásállapot-változás és erő A mozgásállapot fogalma, a testek tehetetlenségére utaló kísérletek. A tehetetlenség törvénye és alapvető szerepe a dinamikában. Newton II. törvénye. A mozgásállapotváltozás és a kölcsönhatás vizsgálata. Az erő és a tömeg értelmezése, mértékegysége. Hatásellenhatás törvénye. A kölcsönhatásban fellépő erők vizsgálata. Erőfajták Erőtörvények, nehézségi erő, rugóerő. Kényszererők. Súrlódás, közegellenállás. Erők együttes hatása Az erőhatások függetlensége. Az erők vektorális összegzése, erők egyensúlya, forgatónyomatékok egyensúlya. A mozgásállapot-változással járó kölcsönhatások vizsgálata. Gyakorlottság a tömeg mérésében. A sűrűség, a tömeg és a térfogat kiszámítása. Az erő hatására bekövetkező sebességváltozás kísérleti vizsgálata. A newton (N) értelmezése. Gyakorlottság az erő mérésében. Az erők együttes hatásának kísérleti vizsgálata. Galilei és Newton munkássága. Könyvtári ismerethordozók (szaklexikonok, képletés táblázatgyűjtemények, segédkönyvek, ismeretterjesztő kiadványok) használata a tananyagot kiegészítő ismeretek megszerzésére. A számítógépes oktató és szimulációs programok, multimédiás szakanyagok használata. A tehetetlenség törvényének ismerete. A tömeg és a térfogat mérése. A sűrűség kiszámítása. Tudja megkülönböztetni a mozgásállapotváltozásokat. Az erő mérése. Az erő ábrázolása. Az erő-ellenerő felismerése példákban. A rugalmas erő hatásainak felismerése. A gravitációs erő és a súly felismerése a gyakorlatban. Forgatónyomaték kiszámítása. Ismerje az egyensúly feltételét. Egyszerű gépek alkalmazása a gyakorlatban. 12
A lendület-megmaradás A lendület-megmaradás törvénye és alkalmazása (kísérleti példák, mindennapi jelenségek, pl.: az ütközések, rakéta) Az egyenletes és az egyenletesen változó (E) körmozgás dinamikai vizsgálata Newton II. törvényének alkalmazása a körmozgásra. A centripetális gyorsulást okozó erő felismerése mindennapi jelenségekben. Egyetemes tömegvonzás A Newton-féle gravitációs törvény; a gravitációs állandó. A heliocentrikus világkép. Kepler törvényei, a bolygók mozgása. A Naprendszert alkotó fontosabb égitestek főbb jellemzői. Az űrhajózás alapvető fizikai törvényei (kozmikus sebességküszöbök). A mesterséges égitestek mozgása. Munka, energia A munka értelmezése és kiszámítása A munka fogalma, állandó erő és irányába mutató elmozdulás, állandó erő és szöget bezáró elmozdulás, lineárisan változó erő (rugóerő) munkája (erőelmozdulás grafikon alatti terület) Mechanikai energiafajták Mozgási energia, magassági energia, rugalmas energia. Munkatétel és alkalmazása A mechanikai energiamegmaradás törvénye és érvényességi köre, alkalmazás egyszerű feladatokban. A teljesítmény és hatásfok A teljesítmény és hatásfok fogalma, kiszámítása egyszerű esetekben. A perpetuum mobile szerkeszthetetlensége. Kísérleti vizsgálat és értelmezés. A kölcsönhatásban részt vevő testek állapotváltozásának megfigyelése, elemzése. A munka, az erő és az út kiszámítása. Az energiafajták felismerése. Joule munkássága. A hatásfok kiszámítása. A teljesítmény, az energiaváltozás és az idő kiszámítása. Watt munkássága. Az Internet használata a tananyagot kiegészítő információk megszerzésére, tanári irányítással. Fizikai jelenségek irányítással történő tudatos megfigyelése, a lényeges és kevésbé lényeges tényezők megkülönböztetése. Ismerje fel a súrlódás és a közegellenállás jelenségét gyakorlati példákban. Ismerje a lendületmegmaradás tételét, teljesülésének feltételét. A gravitációs erő. Kepler-törvények. A munka kiszámítása. A különféle energiafajták ismerete. Az energia-megmaradás törvényének ismerete. A hatásfok kiszámítása. A teljesítmény kiszámítása. 13
A továbbtanuláshoz szükséges feltételek: - Legyen képes a tanuló fizikai jelenségek megfigyelésére, az így szerzett tapasztaltok elmondására. - Tudja helyesen használni a tanult legfontosabb mechanikai alapfogalmakat (tehetetlenség, tömeg, erő, súly, sebesség, gyorsulás, energia, munka, teljesítmény, hatásfok). - Tudjon a tanult összefüggések alapján grafikonokat szerkeszteni, tudjon mérései adatokat grafikusan ábrázolni, a kész grafikonról következtetéseket levonni (pl. tudja az állandó és változó mennyiségeket megkülönböztetni, legyen képes a változásokat jellemezni). - Legyen képes egyszerű mechanikai feladatok megoldására a tanult alapvető összefüggések segítségével. - Ismerje és használja a tanult fizikai mennyiségek mértékegységeit egyrészt a tananyagra vonatkozóan, másrészt a mindennapi életben. - Tudjon megnyilvánulási (alkalmazási) példákat mondani a tanult törvényekre, összefüggésekre mind a természetben, mind a technikai eszközök világában. - Legyen képes a tanult összefüggéseket, fizikai állandókat képlet- és táblázatgyűjteményből kiválasztani, a formulákat értelmezni. - Tudja, hogy a számítógépes világhálón számos érdekes és hasznos adat, információ elérhető. 14
Jellemzők: Tantárgy neve: Évfolyam: fizika 10. osztály Óraszám: Általános tantervű osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Emelt szintű idegen nyelvi osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Emelt szintű informatika osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Reál orientált osztály - évi: 111 óra - heti: 3 óra - otthoni tanulási idő: heti 3 óra Részei: Termodinamika (hőtan): - Hőtani alapjelenségek - Gázok állapotváltozásai - Az anyag atomos szerkezete, molekuláris hőelmélet - A hőtan főtétele - Halmazállapot-változások - A hőterjedés - Hőtani jelenségek az időjárásban Elektromágnesesség: - elektrosztatika - elektromos alapjelenségek - az elektromos tér - kondenzátorok - egyenáramok Egyenáramok: - Az egyenáram - Az elemi töltés - Egyenáramú hálózatok - Elektromos munka és teljesítmény Elektromágneses indukció: - A mágneses tér - Lorentz-erő - Mozgási indukció, váltakozó áram - Nyugalmi indukció Cél: Az alsóbb évfolyamokon megszerzett ismeretek kiszélesítése, rendszerbe foglalása. Gyakorlatias tudnivalók elsajátíttatása. A fizika egységes szemléletre alapozott természet-leírási módszerének elsajátítása. 15
Tartalmi követelmények az érettségi vizsgán Témakör K Ö Z É P S Z I N T 16 Követelmények 1. Hőtan, termodinamika Állapotjelzők, - Állapotjelzők ismerete, alkalmazásuk. termodinamikai - Hőmérők és használatuk. A Kelvin-skála. egyensúly - Avogadro-törvény, anyagmennyiség. Hőtágulás Összefüggés a gázok állapotjelzői között A kinetikus gázmodell Termikus és mechanikai kölcsönhatások Halmazállapotváltozások A termodinamika II. főtétele - A termikus egyensúly értelmezése. - Szilárd testek vonalas és térfogati hőtágulásának leírása. - Folyadékok hőtágulásának leírása. - Hőtágulási jelenségek gyakorlati jelentősége. - Az ideális gáz speciális állapotváltozásainak leírása. - p-v-diagramok értelmezése. - Az egyesített gáztörvény alkalmazása egyszerűbb problémákban. - Az állapotegyenlet ismerete. - A hőmozgás értelmezése. - Az állapotjelzők kvalitatív értelmezése a modell alapján. - A hőközlés, hőmennyiség, fajhő fogalmainak ismerete, alkalmazása - A belső energia értelmezése. - A térfogati munka értelmezése. - A termodinamika I. főtétele és jelentősége, egyszerű alkalmazások. - Nyílt folyamatok ideális gázokkal: izoterm, izochor, izobár, adiabatikus folyamatok energetikai jellemzése. - A gázok állandó nyomáson és állandó térfogaton mért fajhőjének megkülönböztetése - A halmazállapotok tulajdonságainak ismerete. - Olvadás és fagyás. - Párolgás és lecsapódás. Forrás. - E folyamatok energetikai vizsgálata. - A nyomás szerepének kvalitatív leírása a forrás esetében. - A víz különleges tulajdonságainak ismerete, ezek jelenősége. - A levegő páratartalma. - A légkört érő káros behatások és következményeik. - A II. főtétel szemléltetése mindennapi példákon. - A hőerőgépek hatásfokának korlátai.
2. Elektromágnesesség Elektrosztatika Az egyenáram Magnetosztatika. Egyenáram mágneses mezője Az elektromágneses indukció A váltakozó áram - Elektrosztatikai alapjelenségek értelmezése, bemutatása. - A töltésmegmaradás törvénye. - A Coulomb-törvény ismerete. - Az elektrosztatikai mező jellemzése: térerősség, erővonalak, feszültség. - Többlettöltés fémen, alkalmazások. - A kapacitás fogalma, a kondenzátorok egy-két gyakorlati alkalmazásának ismerete. - Az áramkör részei. Áram- és feszültségmérés. - Ohm törvénye. Vezetők ellenállása, fajlagos ellenállás. - Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása, az eredő ellenállás meghatározása egyszerű esetekben. - Az egyenáram munkája és teljesítménye. - Az egyenáram hatásai, alkalmazások. - A galvánelem és az akkumulátor. - Az érintésvédelmi szabályok ismerete és betartása. - Félvezetők tulajdonságai, alkalmazások. - A Föld mágnesessége, az iránytű használata. - A magnetosztatikai mező jellemzése: a mágneses indukcióvektor és a mágneses fluxus. - Az elektromágneses, gyakorlati alkalmazások. - A Lorentz-erő. - A mozgási és a nyugalmi indukció jelenségének leírása, Lenz törvénye. - Az önindukció jelensége a áram ki- és bekapcsolásánál. - A váltakozó áram jellemzése, az effektív feszültség és áramerősség. - A váltakozó áram munkája, effektív teljesítménye ohmikus fogyasztó esetében. - Az elektromos energia gyakorlati alkalmazásai (generátor, motor, transzformátor). 3. Fizika- és kultúrtörténeti ismeretek Személyiségek - Arkhimédész, Ohm, Ampére, Faraday, Jedlik Ányos. Elméletek, felfedezések, találmányok - A gőzgép, az elektromotor, a generátor, a transzformátor, belsőégésű motor feltalálására az elektron felfedezése és hatásuk - összekapcsolás a megfelelő nevekkel. 17
Óraszámok Az évi órakeret felosztása: - Általános tantervű osztály - Emelt szintű idegen nyelvi osztály - Emelt szintű informatika osztály A kerettantervi tananyag feldolgozása az órakeret 80%-ában Gyakorlás, az ismeretek elmélyítése az órakeret 20%-ában A gázállapot 27 22 5 A folyadékállapot 6 5 1 A szilárdállapot 4 3 1 Halmazállapot-változások 5 4 1 Elektrosztatika 6 5 1 Az elektromos egyenáram Magnetosztatika 9 7 2 6 5 1 Az időben változó mágneses mező 3 3 A váltakozó áram, az elektromos energia előállítása és felhasználása 8 6 2 Összesen: 74 60 14 18
Óraszámok Reál orientált osztály: A kerettantervi tananyag feldolgozása az órakeret 80%-ában Gyakorlás, az ismeretek elmélyítése az órakeret 20%-ában Kitekintés az emelt szintű érettségi követelményekre a heti +1 órában és gyakorlása A gázállapot 34 22 5 7 A folyadékállapot 10 5 1 4 A szilárdállapot 6 3 1 2 Halmazállapot-változások 7 4 1 2 Elektrosztatika 11 5 1 5 Az elektromos egyenáram Magnetosztatika 12 7 2 3 9 5 1 3 Az időben változó mágneses mező 6 3 3 A váltakozó áram, az elektromos energia előállítása és felhasználása 16 6 2 8 Összesen: 111 60 14 37 19
Témakörök, tartalmak Hőtan Hőtani alapjelenségek: Hőtágulás, hőmérséklet-mérés Gázok állapotváltozásai: Állapotjelzők (hőmérséklet, térfogat, nyomás, anyagmennyiség). Boyle-Mariotte és Gay-Lussac törvények, Kelvin-féle hőmérsékleti skála. Az egyesített gáztörvény, a gázok állapotegyenlete. Izoterm, izobár, izochor állapotváltozások értelmezése, ábrázolás p -V diagramon. Az anyag atomos szerkeze-te: Korábbi ismeretek (súlyviszonytörvények, Avogadro-törvény) új szempontú rendszerezése. Az atomok, molekulák mérete Molekuláris hőelmélet: Az "ideális gáz" és modellje. Makroszkopikus termodinamikai mennyiségek, jelenségek értelmezése a részecskemodell alapján (a kinetikus gázelmélet alapjai). A gáz belső energiája. A hőtan I. főtétele: A belső energia fogalmának általánosítása. A belső energia megváltoztatása munkavégzéssel, melegítéssel. Az energia-megmaradás törvényének általános megfogalmazása - I. főtétel. Termikus kölcsönhatások vizsgálata, szilárd anyagok és folyadékok fajhője. Gázok állapotváltozásainak (izobár, izoterm, izochor és adiabatikus folyamat) kvalitatív vizsgálata az I. főtétel alapján, a gázok fajhője A hőtan II. főtétele: A folyamatok iránya. Hőmérséklet-változások vizsgálata spontán hőtani folyamatok során Halmazállapot-változások: Olvadás-fagyás, forrás/párolgás - lecsapódás jellemzése a nyomás szerepe a halmazállapot-változásokban. Halmazállapot-változások e- nergetikai vizsgálata, olvadáshő, párolgáshő.. Fejlesztési követelmények Legyen gyakorlott a hőmér-sékletmérésben A gáz térfogata, nyomása és hőmérséklete közötti összefüggések vizsgálata A megismert jelenségek, összefüggések magyarázata az anyag részecskeszerkezete alapján. A hőmennyiség kiszámítása hőmérsékletváltozás és égés esetén. A halmazállapot-változás közben bekövetkező energiaváltozás kiszámítása. A halmazállapot-változásokat ábrázoló grafikonok értelmezése. A halmazállapot- változásokat bemutató kísérletek értelmezése. Tanulási tevékenység Az "ideális gáz" és az ezekhez hasonló absztrakt fogalmak megértése a konkrét testeken (gázokon) végzett kísérletek tapasztalatainak általánosításaként. A fenomenológiai leírás fogalomalkotási folyamatának és következtetési logikájának megértése a gázhőmérsékleti skála bevezetése kapcsán. A lehető legáltalánosabb érvényű fizikai fogalmak kialakításában és a törvények lehető legegyszerűbb matematikai megfogalmazására való törekvés bemutatása az egyesített gáztörvény és az állapotegyenlet empirikus felépítése során. Az állapotjelzők és az állapotváltozások megértése, szemléltetése p-v, p-t és V-T diagramon. Következtetések az anyag láthatatlan mikroszerkezetére makroszkopikus megnyilvánulásokból mérések és fizikai kísérletek alapján. Makroszkopikus termodinamikai mennyiségek, jelenségek értelmezése részecskemodell segítségével. Szituációs PC-programok használata a kinetikus gázelmélet illusztrálására. Makroszkopikus mérések, összetett fizikai kísérletek alapján. Makroszkopikus termodinamikai mennyiségek, jelenségek értelmezése részecskemodell segítségével. A fizika és a kémia kapcsolatának kiemelése. A termodinamika I. főtételének kapcsolódása a reakciókinetikai alapfogalmak és a kinetikus gázmodell összekapcsolása. Kiegészítő anyagok gyűjtése könyvtári és a számítógépes hálózati források felhasználásával. Az általános érvényű fizikai fogalmak kialakítására, a törvények lehető legegyszerűbb matematikai megfogalmazására való törekvés bemutatása a gázhőmérsékleti skála bevezetése kapcsán. Következtetések az anyag láthatatlan mikroszerkezete. Minimális teljesítmény a középszintű érettségi követelmények elégséges szintű ismerete, különös tekintettel az alábbiakra 0 C és K skála ismerete Hőtágulás törvényének ismerete. Legyen képes a gáztörvények egyszerű alkalmazására. Tudja leírnia a halmazállapotokat a részecskemodell alapján. A termikus kölcsönhatás leírása. A hőmérséklet-változást ábrázoló grafikon értelmezése. A fajhő. Megfordíthatatlan folyamatok. A halmazállapot-változások ismerete, leírása, felismerése. Az olvadáspont, fagyáspont, forráspont. Az olvadáshő, fagyáshő, forráshő. 20
Elektromágnesesség Elektrosztatika Elektromágneses jelenségek Az elektromos állapot, a töltés fogalma, töltött testek, megosztás, vezérlők, szigetelők. Töltések közti kölcsönhatás, Coulomb-törvény. Az elektromos tér A térerősség fogalma. Az erőtér jellemzése egyszerű konkrét esetekben (homogén tér, ponttöltés tere). Az elektromos tér jellemzése térerősség-vonalakkal. Munkavégzés az elektrosztatikus térben, a feszültség és a potenciál fogalma. Vezetők és szigetelők elektromos térben (gyakorlati alkalmazások: csúcshatás, árnyékolás, elektromos kisülés, földelés, dielektromos polarizáció) Kondenzátor A kapacitás fogalma. A kondenzátor (az elektromos mező) energiája. Egyenáramok Az egyenáram Az egyenáram fogalma, jellemzése, Ohm-törvény. Vezetők ellenállása, fajlagos ellenállás. Az elemi töltés Az elektromosság atomos szerkezete (elektrolízis, Milikan-kísérlet - az elemi töltés). Áramvezetés mechanizmusa fémekben, félvezetőkben Egyenáramú hálózatok: Kirchhoff-törvények, ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása. Áramerősség és feszültség mérése, műszerek kapcsolása, méréshatárok. Egyenáramú áramforrások - akkumulátor, galvánelem. Elektromos munka és teljesítmény: Az elektromos munka és teljesítmény fogalma. Fogyasztók teljesítménye. Az elektrosztatikai kísérletek elemzése. Áramkörök összeállítása. A technikában leggyakrabban alkalmazott vezetők és szigetelők (réz, alumínium, szén, ill. porcelán, üveg, műanyag) ismerete. Áramköri rajzok készítése és elemzése. Gyakorlottság az áramerősség és a feszültség mérésében. Galvani, Volta és Amper munkássága. Feszültség- és áramerősség mérés azonos fogyasztó esetében. A feszültség és az áramerősség közötti öszszefüggés felismerése. Az ellenállás, a feszültség, az áramerősség közötti összefüggés felismerése. Az ellenállás, a feszültség, az áramerősség kiszámítása. Ohm munkássága. Az áramerősség- és feszültségmérés szorosan kapcsolt fogyasztókat tartalmazó áramkörben. Érzékeinkkel közvetlenül nem tapasztalható erőtér (elektromos, mágneses) fizikai fogalmának kialakítása, az erőtér jellemzése fizikai mennyiségekkel. Analógia felismerése eltérő tartalmú, de hasonló alakú törvények között (pl. tömegvonzási törvény és Coulomb-törvény). Az anyagok csoportosítása elektromos vezetőképességük alapján (vezetők, félvezetők, szigetelők). Az elektromosságtani fizikai ismeretek alkalmazása a gyakorlati életben (érintésvédelem, balesetmegelőzés, energiatakarékosság). Elektromos technikai eszközök működésének fizikai magyarázata modellek, sematikus szerkezeti rajzok alapján. Az elektromos energiaellátás összetett technikai rendszerének elemzése fizikai szempontok szerint. A fizika és a kémia kapcsolatának kiemelése (pl. az elektromos kölcsönhatás és az ionos kémiai kötés, a termokémiai alapfogalmak és a termodinamika I. főtételének kapcsolódása, a reakciókinetikai alapfogalmak és a kinetikus gázmodell összekapcsolása, a tiszta és szennyezett félvezetők kémiai kötéseinek és elektromos vezetésének kapcsolata). Kiegészítő anyagok gyűjtése könyvtári és a számítógépes hálózati források felhasználásával. Coulomb- térerősség, potenciál, Alapjelenségek, törvénye, feszültség, kapacitás. Fogyasztók (zsebizzók) soros kapcsolása. Az elektromos áramkör részei. Az elektromos vezetők és szigetelők felismerése. Tudjon elektromos áramkört összeállítani (zsebtelepből, zsebizzóból, kapcsolóból, vezetékekből). Ismerje fel és alkalmazza a legfontosabb áramköri jeleket. Az áramerősség és a feszültség mérése. Ohm törvényének ismerete, alkalmazása. Az elektromos ellenállás kiszámítása. Fogyasztók (zsebizzók) párhuzamos kapcsolása. Ismerje fel a fogyasztók soros és párhuzamos kapcsolatát ténylegesen összeállított áramkörben és kapcsolási rajzon. Az elektromos áram hőhatásának felismerése. Az elektromos munka és teljesítmény kiszámítása. A háztartási eszközök teljesítményének "fogyasztásának" nagyságrendi összehasonlítása. Az elektromos áram mágneses, vegyi és élettani hatásának ismerete, alkalmazásának felismerése elektromos eszközökben. Ismerje és tartsa be a balesetmegelőzési szabályokat. 21
Elektromágneses indukció A mágneses tér Egyenáram (egyenes vezetőben, tekercsen) és állandó mágnes (rúd, patkó) mágneses tereinek kísérleti vizsgálata. A Föld mágnesessége. A mágneses tér jellemzése: a mágneses indukcióvektor fogalma, mágneses térerősségvonalak, mágneses fluxus. Áramok mágneses tere (hosszú egyenes vezető, te-kercs) Lorentz-erő Árammal átjárt vezetők mágneses térben. Vezetők kölcsönhatása. Az egyenáramú motor működésének elve. Mozgó töltések mágneses térben a Lorentz-erő fogalma. Kísérletek katódsugarakkal - a fajlagos töltés fogalma. Mozgási indukció A mozgási indukció kísérleti vizsgálata, a jelenség magyarázata, az indukált feszültség és kiszámítása. Lenz-törvény. Váltakozó feszültség kísérleti előállítása, váltófeszültség, váltóáram fogalma és jellemzése - effektív teljesítmény, effektív feszültség, effektív áramerősség fogalma és mérése. A hálózati elektromos energia előállítása. Nyugalmi indukció: A nyugalmi indukció kísérleti vizsgálata, Lenz-törvény általánosítása. Önindukció. Önindukciós jelenségek a mindennapi életben. Az áramjárta tekercs (mágneses tér) energiája. A transzformátor működésének alapelve. A transzformátor gyakorlati alkalmazásai. Feszültség- és áramerősség-mérés párhuzamosan kapcsolt fogyasztókat tartalmazó áramkörben. Sorosan, illetve párhuzamosan kapcsolt fogyasztókat tartalmazó áramkörök és ezek kapcsolási rajzainak elemzése (csillár, hajszárító áramköre). Az elektromos áram hőhatásának kísérleti vizsgálata. Az elektromos munka kiszámítása. Az elektromos teljesítmény, a feszültség és az áramerősség kiszámítása. A háztartási eszközök teljesítményének és "fogyasztásának" kiszámítása és összehangolása. Energiatakarékosság. Az elektromos áram vegyi hatásának kísérleti vizsgálata. Baleset-megelőzési szabályok Az elektromos áram mágneses hatásának kísérleti vizsgálata. Az elektromágnes gyakorlati alkalmazása (telefon, elektromos csengő, elektromos motor, elektromos mérőműszerek). Jedlik Ányos és Kandó Kálmán munkássága. Érzékeinkkel közvetlenül nem tapasztalható erőtér (elektromos, mágneses) fizikai fogalmának kialakítása, az erőtér jellemzése fizikai mennyiségekkel. Kísérletek elemzése: a lényeges és a lényegtelen körülmények megkülönböztetése, ok-okozati kapcsolat felismerése, a tapasztalatok önálló összefoglalása. Egyszerű mérőeszközök használata, a mérési hiba fogalmának ismerete, a hiba becslése. A mérési eredmények grafikus ábrázolása, a fizikai összefüggések megjelenítése sematikus grafikonon, grafikus módszerek alkalmazása probléma megoldásban. Jelenségek kvantitatív elemzése a modern technika kínálata kor-szerű módszerekkel. Mágneses alapjelenségek ismerete. A mágneses indukció fogalma. Áramok mágneses terének jellemzése. Föld, mint mágnes. A Lorentz-erő kiszámítása, iránya. A váltakozó áramú generátor működési elve. A váltakozó áram alkalmazásával kapcsolatos gyakorlati tudnivalók. A transzformátor leírása és gyakorlati alkalmazásainak ismerete. A váltakozó áram előnyei. Az indukciós alapjelenségek felismerése. Az indukált feszültség kiszámítása. Lenz-törvénye. Egyszerű feladatok számított e- redményének kísérleti ellenőr-zése. A tanult fizikai törvények szabatos szóbeli kifejtése, kísérleti tapasztalatokkal történő alátámasztása. Transzformátor elve. működési A tanult általános fizikai törvények alkalmazása hétköznapi jelenségek magyarázata. 22
A továbbtanuláshoz szükséges feltételek: Termodinamika - Ismerje a gyakorlatban használt empirikus hőmérsékleti skálák alapelveit, a folyadékos hőmérséklet-mérőeszközök működését. - Ismerje a szilárd testek vonalas, felületi és térfogati hőtágulásra, valamint a folyadékok hőtágulására érvényes összefüggéseket, tudja ezeket alkalmazni számítási feladatok megoldásában. - Értse, hogy az ideális gáz fogalmán olyan fizikai modellt értünk, amely a reális gázok lényegi közös fizikai tulajdonságait az anyagi minőség figyelembe vétele nélkül tartalmazza. - Ismerje az egyszerű gáztörvényeket (Boyle-Marotte-törvény, Gay-Lussac I. és II. törvénye, az egyesített gáztörvény és az állapotegyenletet), tudja ezeket alkalmazni számításos feladatok megoldásában. - Tudja értelmezni az állapotegyenletben szereplő egyetemes gázállandót, értse az egyetemes gázállandó és az Avogadro-törvény (Avogadro-féle szám, Regnault-féle szám, Boltzmann-állandó) közötti kapcsolatot. - Ismerje a hőtani SI alapmennyiségeket (hőmérséklet, anyagmennyiség), ezek egységeit, a hőmennyiség s hőkapacitás, a fajlagos hőkapacitás (fajhő) fogalmait, a rájuk vonatkozó összefüggéseket. - Legyenek gyakorlati tapasztalatai egyszerűbb kalorimetriás mérési kísérlet végrehajtásában, tudjon hőmérsékleti egyensúlyra vonatkozó számításos feladatokat megoldani. - Ismerje a gázok kétféle (izochor, izobár) fajlagos hőkapacitása (fajhője) és a belsőenergia fogalmát, a termodinamika I. főtételét. - Tudja értelmezni a kétféle fajlagos hőkapacitás közötti különbséget, a termodinamika I. főtételét, mint az energia-megmaradási törvény általánosítását. - Tudja az ideális gáz állapotváltozásait p-v, p-t, V-T grafikonokon ábrázolni, ismerje fel a p-v grafikonon a zárt gázon végrehajtott körfolyamat elemi lépéseit és a térfogati munkát. - Ismerje fel és tudja magyarázni a mindennapi életben tapasztalható leggyakoribb hőtani jelenségeket. Tudja, hogy a természetben végbemenő folyamatok megfordíthatatlanok. - Ismerje fel, hogy a termodinamika általános törvényeit - az energia megmaradás általánosítása (I. főtétel), a spontán természeti folyamatok inreverzibilitása (II. főtétel) - a többi természettudomány is alkalmazza, tudja ezt egyszerű példákkal illusztrálni. - Ismerjen olyan kísérleti eredményeket, tapasztalati tényeket, amelyekből arra kell következtetnünk, hogy az anyag atomos szerkezetű. - A kinetikus gázmodell segítségével tudja értelmezni a gázok fizikai tulajdonságait (nyomás, hőmérséklet, belső energia), értse a makroszkopikus rendszer és a mikroszkopikus modell kapcsolatát leíró összefüggések lényegi mondanivalóját. - Ismerje fel és tudja magyarázni a mindennapi életben a tanult hőtani jelenségeket. 23
Elektromágnesesség - Ismerje fel a környezet anyagai közül az elektromos vezetőket, szigetelőket. - Tudjon biztonságosan áramerősséget és feszültséget mérni, rajz alapján egyszerű áramkört összeállítani. Tudja, mi a rövidzárlat és mik a hatásai. - Ismerje a mindennapi elektromos eszközeinek működésének fizikai alapjait, a használatuk alapvető baleset-megelőzési tudnivalóit. - Tudja, hogyan történik az elektromos energia előállítása. Legyen tájékozott az energiafelhasználás természet- és környezetkárosító hatásairól, az elektromos energiával történő takarékosság szükségszerűségeiről és lehetőségeiről. 24
Jellemzők: Tantárgy neve: Évfolyam: fizika 11. osztály Óraszám: Általános tantervű osztály - évi: 111 óra - heti: 3 óra - otthoni tanulási idő: heti 3 óra Emelt szintű idegen nyelvi osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Emelt szintű informatika osztály - évi: 74 óra - heti: 2 óra - otthoni tanulási idő: heti 2 óra Reál orientált osztály - évi: 111 óra - heti: 3 óra - otthoni tanulási idő: heti 3 óra Részei: Rezgések, hullámok: - Mechanikai rezgések - Mechanikai hullámok - A hang hullámtulajdonsága - Elektromágneses hullámok - Hullámoptika Modern fizika: - A fény kettős természete - Az elektron kettős természete - Atommodellek - Magfizika - Az atommag szerkezete - A radioaktivitás - Maghasadás - Magfúzió - Csillagászat - Csillagfejlődés - A kozmológia alapjai - Űrkutatás Cél: A fizikai ismeretek bővítése a matematikai leírás szélesebb ismeretkörre kiterjedő alkalmazásaival. A fenomenológiai- és a modellalkotásra alapozott megismerési módszer elvi alapjainak elsajátíttatása. A korábbi ismeretek egzaktabbá tétele. Problémalátás, problémamegoldó készség fejlesztése. Önálló tanulási-, ismeretszerzési készségek kialakítása. Több fejezet ismeretanyagának összekapcsolását igénylő összetett feladatok megoldási készségének elsajátíttatása. Felkészülés a megfelelő szintű érettségi vizsgára. A felsőfokú továbbtanulás eredményes folytathatóságának megalapozása. 25
Tartalmi követelmények az érettségi vizsgán Témakör K Ö Z É P S Z I N T Követelmények 1. Mozgások - A harmonikus rezgőmozgás jellemzői. 2. Elektromágneses hullámok - A mozgás dinamikai feltételének alkalmazása konkrét példákra. - A rezonanciajelensége, felismerése gyakorlati példákban. - A matematikai inga és az időmérés kapcsolata. - A frekvencia, hullámhossz, terjedési sebesség fogalmának alkalmazása. - A longitudinális és transzverzális hullám leírása. - Hullámjelenségek felismerése, leírása. - A hang tulajdonságainak (hangmagasság, hangerősség, hangszín) összekapcsolása fizikai jellemzőivel. - Állóhullámok felismerése. - A rezgőkörben zajló folyamatok kvalitatív leírása. - Az elektromágneses hullámok tulajdonságai (terjedési sebesség, hullámhossz, frekvencia). - Az elektromágneses hullámok spektrumának és biológiai hatásainak ismerete. - Az elektromágneses hullámok alkalmazásainak ismerete. 3. A fény - Fényforrások, fénynyaláb, fénysugár, a fény terjedési sebessége. - A fény visszaverődése, a visszaverődés törvénye. - A fénytörés, a Snellius-Descartes-törvény, a teljes visszaverődés jelensége. - Színfelbontás prizmával, homogén és összetett színek. - A fény hullámjelenségeinek felismerése (interferencia, polarizáció). - Képalkotás, valódi és látszólagos kép, nagyítás fogalmának ismerete, alkalmazása. - A síktükör, a gömbtükrök és a leképezési törvény ismerete. - Az optikai lencsék és a leképezési törvény ismerete, dioptria fogalma. - Optikai eszközök: a nagyító, a mikroszkóp, a távcső, a szem, a szemüveg, a fényképezőgép működésének alapelvei. 26
4. Atomfizika, magfizika Az anyag szerkezete Az atom szerkezete - Az atom, molekula, ion, elem fogalma. - Az anyag atomos természetének alátámasztása konkrét jelenségekkel. - Az elektromosság atomos természetének értelmezése az elektrolízis alapján. - Az elektron töltése és tömege. - Rutherford szórási kísérlete és atommodellje. A kvantumfizika elemei - Az energia kvantáltsága, Planck-formula. Az atommagban lejátszódó jelenségek Sugárvédelem 5. A csillagászat elemeiből 6. Fizika- és kultúrtörténeti ismeretek - A fotoeffektus és értelmezése. A foton és energiája. A fény kettős természete. - A vonalas színképek keletkezésének ismerete. - Az elektron kettős természete. - A Bohr-modell sajátosságai, újszerűsége. - Az elektronburok szerkezete: a fő- és mellékkvantumszám és az elektronhéj fogalma, a Pauli-elv szerepe. - Az atommag összetétele. - Az erős kölcsönhatás, nukleonok, tömeghiány és kötési energia, tömeg-energia ekvivalencia fogalmainak használata az atommag leírásában. - A természetes radioaktív sugárzás (alfa, béta, gamma) leírása; felezési idő, aktivitás. - Atommag-átalakulások leírása, izotópok, alkalmazások. Maghasadás, láncreakció, atomreaktor, atombomba. Az atomenergia jelentősége, előnyei, hátrányai, összehasonlítás más energiafelhasználási módokkal. - Magfúzió, hidrogénbomba, a Nap energiája. - A radioaktív sugárzás környezeti és biológiai hatásainak ismerete, a sugárterhelés fogalma. A sugárvédelem módszerei. - A csillag fogalma, összehasonlítás a Nappal. - A Tejútrendszer, galaxisok. - Az Univerzum tágulása, Ősrobbanás-elmélet - A világűr megismerésének legfontosabb módszerei, eszközei. Személyiségek Elméletek, felfedezések találmányok - Huygens, J. J. Thomson, Rutherford, Curie-család, Planck, Bohr, Einstein, Szilárd Leó, Teller Ede, Wigner jenő a tanultakkal kapcsolatos legfontosabb eredményeinek ismerete. - Az elektron, a röntgensugárzás, a radioaktivitás, a félvezetők, az atomenergia felhasználásának felfedezése ill. feltalálása és hatásuk - összekapcsolás a megfelelő nevekkel - A követelményekben szereplő ismeretek alapján megállapítható eltérések a klasszikus fizika és a kvantummechanika között. - Az űrkutatás történetének legfontosabb állomásai. 27
Óraszámok Az évi órakeret felosztása: - Általános tantervű osztály - Reál orientált osztály A kerettantervi tananyag feldolgozása az órakeret 80%-ában Gyakorlás, az ismeretek elmélyítése az órakeret 20%-ában Harmonikus rezgőmozgás 18 14 4 Mechanikai hullámok 9 7 2 Elektromágneses rezgések 9 7 2 Elektromágneses hullámok 7 6 1 Hullámoptika 10 8 2 Geometriai optika 6 5 1 Optikai eszközök 5 4 1 Halmazállapotok és vezetési jelenségek 17 14 3 Kvantumfizika elemei 10 8 2 Radioaktivitás, atommodellek, elektronburok 5 4 1 Az atommag szerkezete 15 12 3 Összesen: 111 89 22 28
Óraszámok - Emelt szintű, idegen nyelvi osztály - Emelt szintű informatika osztály A kerettantervi tananyag feldolgozása az órakeret 80%-ában Gyakorlás, az ismeretek elmélyítése az órakeret 20%-ában Harmonikus rezgőmozgás 12 9 3 Mechanikai hullámok 6 5 1 Elektromágneses rezgések 6 5 1 Elektromágneses hullámok 5 4 1 Hullámoptika 7 5 2 Geometriai optika 3 3 Optikai eszközök 4 4 Halmazállapotok és vezetési jelenségek 11 9 2 Kvantumfizika elemei 7 5 2 Radioaktivitás, atommodellek, elektronburok 3 3 Az atommag szerkezete 10 8 2 Az atommag szerkezete 74 60 14 29
Témakörök, tartalmak Rezgések hullámok Fejlesztési követelmények Tanulási tevékenység Minimális teljesítmény: a középszintű érettségi követelmények elégséges szintű ismerete, különös tekintettel az alábbiakra Mechanikai rezgések: A harmonikus rezgőmozgás kísérleti vizsgálata, grafikus ábrázolása. A rezgést jellemző mennyiségek. Newton II. törvényének alkalmazása a rugón lévő testre. A rezgésidő kiszámítása. A rezgés energiája, energiamegmaradás. A rezgést befolyásoló külső hatások következményei (csillapodás, rezonancia kísérleti vizsgálata). A fonálinga kísérleti vizsgálata. Mechanikai hullámok: A hullám, mint a közegben terjedő rezgésállapot longitudinális transzverzális hullám, a hullámot jellemző mennyiségek: hullámhossz, periódusidő, terjedési sebesség. Hullámjelenségek kísérleti vizsgálata gumikötélen és hullámkádban. Hullámok visszaverődése és törése, elhajlás, interferencia. Állóhullámok kialakulása kötélen (a hullámhossz és kötélhossz kapcsolata). A hang hullámtulajdonsága: A hangképzés sajátosságai egy húros hangszer (pl. gitár) esetében. A hang terjedése közegben. A hétköznapi hangtani fogalmak fizikai értelmezése (hang magassága, hangerősség, alaphang, felhangok, hangszín, hangköz, Doppler-jelenség) A rezgőmozgás kísérleti vizsgálata, grafikus ábrázolása. A fonálinga kísérleti vizsgálata. Az időmérés. A longitudinális és transzverzális hullám összehasonlítása. A hullám mozgásra megismert jellemzők alkalmazása a hanghullámokra. Tájékozódás az iskolai könyvtárban a fizikával kapcsolatos ismerethordozókról (kézikönyvek, lexikonok, segédkönyvek, kísérletgyűjteménye, ismeretterjesztő folyóiratok, tehetséggondozó szakanyagok, folyóiratok). Ezek célarányos használata tanári útmutatás szerint A tananyaghoz kapcsolódó kiegészítő anyagok keresése a számítógépes világhálón tanári útmutatás alapján. A rezgések leírása. Tudja jellemezni a harmonikus rezgőmozgást. A rezonancia leírása. Legyen képes az ingamozgás leírására, jellemzésére. A hullám jellemzői. Tudja felismerni a longitudinális és a transzverzális hullámot. Az interferencia jelenségének felismerése. Ismerje a hullám terjedési jellegzetességeit. A hang jellemzői. A hang terjedése. A hallás védelme, védekezés a zajártalmak ellen. Elektromágneses hullámok: Az elektromágneses jelenségek rendszerezése. Változó elektromos tér mágneses tere. Elektromágneses rezgések egyszerű rezgőkörben. Az elektromágneses hullám fogalma, jellemzése. Az elektromágneses hullámok spektruma, elektromágneses hullámok a mindennapi életben. A fény, mint elektromágneses hullám. Egészség- és környezetvédelmi vonatkozások (ózonlyuk, üvegházhatás stb.) 30 Az elektromágneses hullámok néhányalkalmazásának ismerete. Az elektromágneses hullámok spektruma. Összefüggés a hullámhossz, frekvencia és a sebesség között.