TANMENET FIZIKA 7. osztály Mechanika, hőtan MOZAIK KIADÓ SZEGED, 2009
Készítette: BONIFERT DOMONKOSNÉ DR. főiskolai docens DR. KÖVESDI KATALIN főiskolai docens SCHWARTZ KATALIN általános iskolai szaktanár
Bevezető A tanmenet a Mozaik Kiadó által 2003-ban megjelentetett és 2009-ben átdolgozott: Fizika 7. Mechanika hőtan tankönyvre építve készült (Szerzők: Bonifert Domonkosné dr., Dr. Halász Tibor, Dr. Kövesdi Katalin, Dr. Miskolczi Józsefné, Molnár Györgyné dr., Sós Katalin). A tantárgyi tananyag feldolgozásának tervezésekor és javasolt ütemezésekor a fizikai ismeretek elsajátítására, a megismerőtevékenység szempontjából alapvető kompetenciák fejlesztésére, a problémafelismerő és problémamegoldó képességek és készségek megerősítésére és formálására helyeztük a hangsúlyt; a tanulói és tanári kísérletek elvégzésére, illetve bemutatására alapoztunk; a rendelkezésre álló éves órakereten belül igyekeztünk megteremteni a gyakorlás, ellenőrzés lehetőségeit is; szem előtt tartottuk a kiegészítő tananyagrészek, az általános műveltséghez szükséges, egészséges életmód, környezetvédelmi, technikai, művelődéstörténeti kiegészítések feldolgozási lehetőségének megteremtését is. A tantervi célok és követelmények közül az alábbiakat tartjuk hangsúlyozottan fontosnak: Felkeltsük a tanulók érdeklődését a természet jelenségei iránt. Megismertessük a tanulókkal az élettelen anyagok legfontosabb érzékelhető és mérhető tulajdonságait, az anyagi világ változásainak törvényszerűségeit. A megismerést, az értelmezést, az elsajátítást segítő kompetenciáikat kialakításuk és fejlesszük, az irányított és az önálló természettudományos ismeretszerzés módszereit alkalmazzuk. Hozzásegítsük a tanulókat ahhoz, hogy környezetük természeti és ember alkotta értékeit felismerjék, védjék, törekedjenek a környezeti károk megelőzésére. Általános célok, feladatok: Egyszerű mechanikai és hőtani jelenségek megfigyelése, a tapasztalatok önálló, szóbeli öszszefoglalása (ökológiai, anyanyelvi, tanulás-módszertani kompetencia fejlesztése). A hétköznapi életben is használt fizikai szakszavak tartalmi pontosítása, az új szakkifejezések szabatos használata. Mindennapi eszközökkel, házilag elvégezhető egyszerű mechanikai és hőtani kísérletek összeállítása, tervezése, bemutatása és értelmezése egyéni vagy csoportmunkában. Összefüggések felismerése egyszerű mechanikai és hőtani kísérletekben. A bevezetett fizikai mennyiségek SI-beli jeleinek, mértékegységeinek ismerete (technikai, matematikai, anyanyelvi, társas kompetenciák fejlesztése). Egyszerű mérések adatainak felvétele, táblázatba foglalása és grafikus ábrázolása, az ábrázolt függvénykapcsolat kvalitatív értelmezése (matematikai, természettudományos, digitális írási kompetenciák fejlesztése). Út- és időmérésen alapuló átlagsebesség-meghatározás elvégzése csoportos formában (technikai, társas kompetenciák fejlesztése) A tanult mechanikai és hőtani alapfogalmak és a mindennapi gyakorlat jelenségeinek összekapcsolása, egyszerű jelenségek magyarázata (természettudományos és technikai kompetenciák fejlesztése). Elemi számítások elvégzése lineáris fizikai összefüggések alapján (matematikai kompetenciák fejlesztése). 3
Aktuális egészség- és környezetvédelmi, fizikatörténeti ismeretek megszerzése a tananyag feldolgozása során (ökológiai, kulturális és informatikai kompetenciák fejlesztése). E tanmenetben foglaltak megvalósításához ajánljuk a Mozaik Kiadó által nyomtatott formában megjelentetett alábbi oktatási segédleteket: MS-2867 Munkafüzet 7. Mechanika, hőtan (mf.) MS-2745 Tudásszintmérő feladatlapok Fizika 7./A,B (tszm.) MS-2431 Fizikai kísérletek és feladatok (Fk.) MS-2401 Hogyan oldjunk meg fizikai feladatokat? (Fm.) MS-2201 Fizikai feladatok gyűjteménye (Fgy.) MS-2669 Kézikönyv a fizika és természetismeret oktatásához (Kk.) valamint a tananyag feldolgozását segítő: mozaweb internetes oktatási anyagot (mw), mozabook interaktív táblai anyagot (mb). Összesített tematikus óraterv A hetedik tanévben az évi óraszám: 56 (1,5 óra/hét) Javasolt óraszámfelosztás témakörök szerint: Bevezető óra 1 óra I. témakör 7 óra II. témakör 7 óra III. témakör 12 óra IV. témakör 10 óra V. témakör 11 óra VI. témakör 7 óra Év végi összefoglalás 1 óra Összesen: 56 óra Óraszámok didaktikai feladatok szerint csoportosítva: Új anyag feldolgozása 33 óra Ellenőrzés 7 óra Munkáltatás, gyakorlás, hiánypótlás 9 óra Összefoglalás 7 óra Összesen: 56 óra A tananyag szerkezeti felépítése: Anyagi tulajdonságok, kölcsönhatások Az anyag szerkezete Mérhető tulajdonságok (kiegészítő anyag) Mechanikai, termikus, mágneses, elektromos, gravitációs kölcsönhatások Keresd a megoldást! Mozgások Viszonylagosság (kiegészítő anyag) Egyenes vonalú egyenletes mozgás A változó mozgás Egyenletesen változó mozgás, gyorsulás Keresd a megoldást! 4
A dinamika alapjai Tehetetlenség, tömeg Sűrűség Erőhatások, erő Súrlódás, közegellenállás Forgatónyomaték Keresd a megoldást! Nyomás Szilárd, folyékony, légnemű anyagok nyomása Közlekedőedények, hajszálcsövek Arkhimédész törvénye, felhajtóerő Úszás, lebegés, merülés Keresd a megoldást! Energia, energiaváltozások Energia, energiaváltozások Munka Teljesítmény Hatásfok Egyszerű gépek Belső energia Az égés (kiegészítő anyag) Keresd a megoldást! Hőjelenségek Hőterjedési módok Hőtágulás Halmazállapot-változások Az oldódás nem olvadás! (kiegészítő anyag) Hőerőgépek (kiegészítő anyag) Keresd a megoldást! I. Témakör: Az anyag néhány tulajdonsága, kölcsönhatások Oktatási célok, feladatok: Néhány egyszerű, hétköznapi változás megfigyelése, vizsgálata. Felismertetni és tudatosítani, hogy változás csak kölcsönhatás közben jöhet létre. Különféle kölcsönhatások elemi szintű megismertetése tanulókísérletekkel. Az anyag két fajtájának (a részecskeszerkezetű, ill. a mező típusú anyag) bemutatása, modellezése. A mérés jelentőségének megmutatása, az anyagok különféle tulajdonságainak mennyiségi jellemzése mérések alapján. Óra 1. Bevezető óra: Miért tanulunk fizikát? 2. Az anyag belső szerkezete. Korpuszkula, diffúzió, Brownmozgás. Motiváció, környezet- és balesetvédelem (mw) Modellezés. (Kk. 1.2; 1.3) Szappanhártyás kísérletek, a málnaszörp diffúziója (Kk. 1.4). (Ökölógiai kp. fejl.) (Kk. 1.6; 1.7) Természetismeret Biológia: mikroszkóp, diffúzió a természetben, vizek szennyezése, légszennyezés. 5
Óra 3. A testek néhány mérhető tulajdonsága és ezek jellemző mennyiségei. (Kiegészítő anyag) Hosszúság, terület, térfogat, hőmérséklet, idő mérése, mértékegységeik. 4. Termikus és mechanikai kölcsönhatások. Kölcsönhatás, termikus, mechanikai kölcs.h., mozgásállapot, erőhatás, sebesség. 5 Mágneses, elektromos és gravitációs kölcsönhatás. Mágneses mező, mágneses kh., mágneses pólus, vonzás, taszítás, elektromos kh., elektromos mező, elektromos állapot, gravitációs kh., gravitációs mező. Tanulókísérleti mérések. Mértékegységváltások (mf.). (Matematikai, technikai, társas kp. fejl.) (Kk. 3. 1-2-3-4) Hőmérsékletmérések kh. közben, matematikai és grafikus kapcsolatteremtés két mennyiség között. Kölcsönhatásokra épülő szemléletmód alapozása. Balesetvédelem. (matematikai, anyanyelvi, természettudományos kp. fejl.) (Kk. 4.1; 4.2 ) Tanulókísérletek mágnesekkel, megfigyelések iránytűvel, elektromos állapot létrehozása dörzsöléssel, szabadesések vizsgálata. Balesetvédelem. (technikai kp., társas kp. fejl.) (Kk. 5.1-2-8.) (Kk. 18.1-2-3) (Kk. 17.6) 6. Keresd a megoldást! Feladatmegoldások a tk. szerint. (Tanuláselméleti kp., matematikai kp. fejl.) 7. Összefoglalás Tankönyvi táblázat szerint 8. Ellenőrzés Témazáró Matematika, geometria, technika. Természetismeret: időjárás, évszakok. Matematika: grafikus ábrázolás. Testnevelés: 100 m-es síkfutás. Földrajz: földi mágnesség, iránytű, tájékozódás. Technika: az elektromos eszközök használata. II. Témakör: A testek mozgása Oktatási célok, feladatok: Értelmezni és alkalmazni a viszonylagosság fogalmát különböző mozgásoknál. Bemutatni és kísérletekkel vizsgálni a haladómozgásokat, mérések alapján, algebrai és grafikus úton kialakítani a sebesség, átlagsebesség, gyorsulás fogalmakat. Egyszerű feladatok megoldása a sebességgel kapcsolatban. Óra 9. A hely és mozgás viszonylagos. (Kiegészítő anyag) Egyenes vonalú egyenletes mozgás, pálya, út, elmozdulás, sebesség és egységei. Mozgásfajták megkülönböztetése. Mikola-cső, metronóm. (Kk. 17.1) (technikai, matematikai kp. fejl.) Matematika: koordináta-rendszerek, technika: eszközhasználat. 6
Óra 10. Feladatmegoldás (v, s, t) Matematika 11. Változó mozgás. Az egyenletesen változó mozgás. Pillanatnyi sebesség, átlagsebesség, gyorsulás, szabadesés. Kis kocsi gyorsulása, lejtőn mozgó test gyorsulása, (Kk. 17.2) ejtőzsinor, (Kk. 17.6) Közlekedésbiztonság, környezetvédelem. (technikai, matematikai, ökológiai kulturális kp. fejl.) 12. Keresd a megoldást! Sebességmérések. Mérőszalag, időmérő. (technikai, társas, matematikai, tanulás-módszertani kp. fejl.) 13. Összefoglalás Tankönyvi táblázat alapján. 14. 15. Ellenőrzés Gyakorlás, hiánypótlás Témazáró Természetismeret, technika, földrajz, közlekedési ismeretek. Fizikatörténet. Technika, közlekedési ismeretek, matematika. III. Témakör: A dinamika alapjai Oktatási célok, feladatok: A mozgásállapot-változással járó kölcsönhatások kísérleti vizsgálata, a tömeg fogalmának dinamikai és sztatikai értelmezése, mértékegységének meghatározása. A sűrűség fogalmának kialakítása mérések segítségével. Az erőhatás, erő fogalmának kialakítása, az iránymennyiség értelmezése. Az erő mértékegysége, különféle erőhatások, erőábrázolások. Az erő forgató hatása. A hatás ellenhatás törvényének felismertetése, az erő ellenerő fogalmának bevezetése. Az egy kölcsönhatásban fellépő és az egy testet érő erők megkülönböztetése néhány egyszerű köznapi jelenség alapján. Több erőhatás együttes eredménye. A súrlódás és közegellenállás mint a mozgásokat befolyásoló tényező. Sűrűséggel és forgatónyomatékkal kapcsolatos egyszerű feladatok megoldása. Óra 16. A tehetetlenség törvénye. A tömeg Tehetetlenség, tömeg és mértékegységei. Mennyiség megadása, becslés, illetve mérés alapján. Golyók szétlövése, karosmérleg, mérőtestek, (Kk. 12.1; 12.2) (technikai, matematikai, kulturális, anyanyelvi kp. fejl.) 17. Tömeg- és térfogatmérés Vízben nem oldódó testek (fa-, vas-, rézhengerek) tömegének, térfogatának mérése, karosmérleg, mérőtestek, mérőhenger, víz. (Kk. 12.4; 3.3) (matematikai, társas, technikai kp. fejl.) Matematika: mértékegységek átváltása. Fizikatörténet. A tehetetlenség szerepe a közlekedésben. Természetismeret, matematika. Kémia. 7
Óra 18. A sűrűség Sűrűség és mértékegységei 19. Az erő fogalma Erőhatás, erő és mértékegysége, iránymennyiség, támadáspont, hatásvonal. 20. Legismertebb erőfajták Gravitációs erő, súlyerő, rugalmas erő, súlytalanság. 21. Az erőmérés. Erő ellenerő. Több erőhatás együttes eredménye Rugós erőmérő, erő ellenerő, egyensúly. 22. A súrlódási és a közegellenállási erő Csúszási, tapadási, súrlódási erő, gördülési, ellenállási erő, közegellenállási erő. 23. A forgatónyomaték Erőkar, forgatónyomaték és mértékegysége. Sűrűségmeghatározások az előző órai mérések alapján. Feladatmegoldás. (matematikai, technikai, informatikai kp. fejl.) (Kk. 12.4) Erőábrázolások. (matematikai, kulturális, informatikai kp. fejl.) (Kk. 11.1) Különböző erőábrázolások (matematikai, technikai kp. fejl.) Erőmérések, erőábrázolások, rugós erőmérők, nehezékek. (matematikai, technikai, kulturális, informatikai kp. fejl.) (Kk. 11.2; 11.3) Súrlódási erők mérése, mozgatható hasáb, erőmérő, nehezékek. (technikai, természettudományi, társas kp. fejl.) Erő forgatóhatásának meghatározása az erőkarok függvényében, emelő, nehezékek, erőmérők, karosmérleg. (matematikai, technikai kp. fejl.) (Kk. 15.1; 15.2) Technika: különféle anyagfajták tulajdonságai. Matematika: a hányados változásai. Fizikatörténet. Matematika. Matematika, geometria, földrajz, űrhajózás technika. Matematika, technika, fizikatörténet. Technika, környezetvédelem, testnevelés, sport. Matematika, technika 24. Keresd a megoldást! Matematika 25. Összefoglalás Tankönyvi táblázat 26. Ellenőrzés III. Témazáró 27. Hiánypótlás IV. Témakör: A nyomás Oktatási célok, feladatok: A nyomóerő, a nyomott felület és a nyomás fogalmának bevezetése kísérletek alapján. A nyomás mértékegysége. Folyadékok és gázok nyomásának értelmezése, anyagszerkezeti alapokon történő magyarázata. Arkhimédész törvényének megismertetése kísérletek alapján, a felhajtóerő kvalitatív és kvantitatív értelmezése. Az úszás, merülés, lebegés jelenségének sűrűségviszonyokkal történő elemzése. Hajszálcsövesség, közlekedőedények szerepe az élő- és élettelen világban, ill. a környezetvédelemben. 8
Óra 28. A nyomás fogalma Nyomóerő, nyomott felület, nyomás és mértékegysége. 29. A folyadékok nyomása Hidrosztatikai nyomás, nyomásmérők. 30. A gázok nyomása Légnyomás, gázok nyomása zárt térben. 31. Közlekedőedények, hajszálcsövek Közlekedőedény, hajszálcső, hajszálcsövesség. 32. Felhajtóerő, Arkhimédész törvénye. A testek úszása, lebegése és elmerülése Felhajtóerő, lebegés, úszás, merülés feltételei. Nyomóhatás megfigyelése porózus felületen, azonos alakú fa-, vas-, rézhengerek, liszt felület. (matematikai, technikai, társas, informatikai kp. fejl.) (Kk. 16.1; 16.2) Különböző anyagú és magasságú folyadékoszlopok nyomásának megfigyelése, gumihártyás üveghengerek. (Kk. 16.3-4-5-6-7) (ökológiai, technikai, társas kp. fejl.) Légnyomás szemléltetése pohár vízzel, Torricelli kísérlete, nyomáskülönbségen alapuló eszközök működésének vizsgálata, pohár, víz, papírlap, Hg, üvegcső, szemcseppentő, pumpa, fecskendő, pipetta. (Kk. 16.13-14-15) (technikai, ökológiai, informatikai kp. fejl.) Közlekedőedények, hajszálcsövesség megfigyelése, modellek, üvegcsövek, színes víz, gumicső.(ökológiai, anyanyelvi, informatikai kp. fejl.) (Kk. 16.8; 16.10) Arkhimédészi hengerpár, erőmérők, folyadékok, üvegkád, különböző sűrűségű tömör és üreges testek (technikai, informatikai, matematikai kp. fejl.) (Kk. 16.17; 16.18; 16.19) Fizikatörténet, technika, matematika. Biológia, technika Fizikatörténet, technika, biológia. Biológia, környezetvédelem, technika. Fizikatörténet, biológia, földrajz, technika. 33. Keresd a megoldást! Matematika 34. Összefoglalás Tankönyvi táblázat 35. Ellenőrzés IV. Témazáró 36. Hiánypótlás V. Témakör: Energia, energiaváltozások Oktatási célok, feladatok: A testek változtatóképességének jellemzése kísérletek alapján. Az energia fogalma, mértékegysége. Az energia-megmaradás törvényének érvényesülése a hétköznapi élet különböző folyamataiban, például egyszerű gépek alkalmazásakor. A munka, teljesítmény, hatásfok fogalma, mértékegysége és kiszámítási módja. Az energia és energiaváltozás fogalmának kiterjesztése a hőjelenségekre, alkalmazása az állapot és az állapotváltozás mennyiségi jellemzésére, a belső energia és a fajhő fogalmának bevezetése. A tanulók figyelmének felhívása a témakörrel kapcsolatos egészségvédelmi, környezetvédelmi és energiatakarékossági vonatkozásokra. 9
Óra 37. Az energia fogalma Változtató-képesség, energia és fajtái, energiamegmaradás. 38. A munkavégzés és a munka Fizikai munka és mértékegysége. Belsőenergia-változások megfigyelése termikus kölcsönhatás közben, üvegpoharak, hőmérők, hőforrás. (technikai, matematikai, ökológiai kp. fejl.) (Kk. 13.1-2; ) Energiaváltozás súrlódási munka közben, hőmérő, filcdarab. (technikai, matematikai, informatikai kp. fejl.) (Kk. 13.4) Földrajz: Nap-, szél-, vízenergia. Technika, közlekedés, sport. Fizikatörténet Matematika: egyenes arányosság. Technika 39. Feladatmegoldások Matematika: műveletek, átszámítások. 40. Egyszerű gépek Emelők, lejtő, csavar. 41. A testek belső energiája. A fajhő. Az égés (kiegészítő anyag). Hőmennyiség, hőfelvétel, hőleadás, fajhő és mértékegysége. 42. A teljesítmény. A hatásfok Teljesítmény és mértékegysége, hasznos energia, befektetett energia, hatásfok. 43. Keresd a megoldást! Erőmérések emelő- és lejtőtípusú egyszerű gépek esetén, emelők, csiga, lejtő, erőmérő, henger nehezék. (Kk. 15.3; 15.4; 15.5) (technikai, matematikai, társas, kp. fejl.) Különböző anyagok azonos mértékű melegítése, hőmérsékletmérés, kémcsövek, alkohol, víz, higany, hőmérők, filces korong. (Kk. 6.1;6.2; 6.3) (technikai, matematikai kp. fejl.) Melegítés különböző módokon, üvegpoharak, víz, merülőforraló, borszeszégő, vasháromláb. (Kk. 14.1-2) (technikai, matematikai, anyanyelvi, informatikai kp. fejl.) 44. Összefoglalás Tankönyvi táblázat 45. Ellenőrzés V. Témazáró 46. Hiánypótlás Technika, matematika, közlekedés. Tudománytörténet, biológia. Kémia: egészséges táplálkozás, környezetvédelem, egészségvédelem, tüzelőanyagok, tűzoltás, dohányzás. Tudománytörténet, technika, matematika, energiagazdálkodás, környezetvédelem. VI. Témakör: Hőjelenségek Oktatási célok, feladatok: Hőjelenségek kísérleti vizsgálata és értelmezése különböző halmazállapotok esetén, az anyagszerkezeti ismeretek felhasználásával. Különféle halmazállapot-változások megfigyelése, értelmezése és mennyiségi jellemzése a megfelelő fizikai mennyiségek segítségével (olvadáspont, fagyáspont, forráspont, olvadáshő, fagyáshő, forráshő, párolgáshő). A halmazállapot-változás közben bekövetkező energiaváltozások meghatározása algebrai és grafikai úton. Különféle hőerőgépek működési alapelvének megismerése. 10
Természeti, technikai jelenségeknél lejátszódó hőtani folyamatok elemzése környezetvédelmi szempontokból. Óra 47. A hőterjedés Hőáramlás, hővezetés, hősugárzás. 48. A hőtágulás Hőtágulás, Celsius-skála. 49. Halmazállapot-változások: Az olvadás. A fagyás. A víz sajátos viselkedése Olvadáshő, olvadáspont, fagyáspont, fagyáshő. 50. Halmazállapot-változások: Párolgás, forrás, lecsapódás Párolgás, páratartalom, párolgási sebesség, forrás, forráspont, forráshő, lecsapódás. Az oldódás nem olvadás (kiegészítő anyag) Hőáramlás megfigyelése, üveglombik, víz, káliumpermanganát, hőforrás. Hővezetés megfigyelése különböző fémek esetén, réz-, vas-, alumíniumpálcák, szögek, viasz, borszeszégő. Hősugárzás megfigyelése. Kormozott és fényes fémlapok, viaszolt szögekkel, hőforrás. Modellezés. (Kk. 8.1-2-3-4-5-6-7-8-9-11-12) (természettudományi, technikai kp. fejl.) Hőtágulások megfigyelése különböző halmazállapotoknál, pirométer, spiritusz, fecskendő, folyadékos hőmérő, lombik, hőforrás, vízfürdő. (Kk. 9.1-2-3-4-5-6-7) (technikai, ökológiai kp. fejl.) A szalol olvadásának és fagyásának megfigyelése, lombik, vízfürdő, szalol, hőmérő, hőforrás. (Kk. 10.1-2-3-4) (technikai, ökológiai, matematikai kp. fejl.) Alkohol párolgásának megfigyelése, hőmérő, alkohol, vattapamacs. Víz forrásának megfigyelése, forráspont mérése, lombik, hőmérő, víz. (Kk. 10.5-6-7-8-9-10-11-12) (technikai, ökológiai komp. fejl.) Földrajz: áramlatok a levegőben és a vizekben. Biológia: napozás. Technika: hőszigetelés, fűtés. Technika: közlekedés. Biológia: környezetvédelem. Matematika: grafikon készítése és leolvasása. Természetismeret, földrajz, biológia, technika: a jég felszínformálása, fagyveszély, a tavak növény- és állatvilága. Élelmiszerek fagyasztása. Biológia: az élő szervezet akklimatizálódása, a hőháztartás szabályozása párologtatással, Földrajz: a víz körforgása. Csapadékképződés. 51. Keresd a megoldást! Matematika Hőerőgépek. Hőerőgépek és a környezetvédelem (Kiegészítő anyag) Technikatörténet. Környezetvédelem. 52. Összefoglalás Videofelvételek, tankönyvi táblázat. 53. Ellenőrzés VI. Témazáró Technika 11
Óra 54 56. Év végi rendszerezés, összefoglalás 12