A gimnáziumi fizika tantárgy óraterve FIZIKA A GIMNÁZIUM 10 11. ÉVFOLYAMAI SZÁMÁRA Négy évfolyamos Nyelvi előkészítő Heti óraszám Évfolyamok óraszáma 10.évfolyam 11.évfolyam 11. évfolyam 12. évfolyam 10.évfolyam emelt óraszámú 11.évfolyam emelt óraszámú 11.évfolyam emelt óraszámú 12.évfolyam emelt óraszámú 3 2 4 3 111 74 148 111 A gimnáziumi fizikaoktatás célja A NAT-ban meghatározott kulcskompetenciák teljesítése érdekében kiemelt fontosságúnak tekintjük, hogy a fizikaoktatás és az általa történő nevelés segítse elő a következőket:: - a tanulókban a bibliai világnézet kialakítását, amiben a természettudományok eredményeit is bele tudják építeni, és egységben látni. - Olyan korszerű fizikai világkép kialakítását a tanulókban, amely megalapozza a mindennapi élethez és termelői tevékenységhez szükséges jártasságok, képességek, készségek és ismeretek megszerzését; a szándékot és tudást a jövő megtervezéséhez, az életfeltételeket biztosító környezet megvédéséhez; az ember harmonikus kölcsönhatását környezetével és mindezekkel az emberiség jövőjének biztosításában való tudatos részvétel lehetőségét. - A tanulási technikák olyan az életkornak megfelelő szintű ismeretét és alkalmazását, amelyek képessé teszik a tanulókat, hogy akár önállóan is ismerethez juthassanak a természeti, technikai és társadalmi környezet folyamatairól, kölcsönhatásairól, változásairól stb. - alakuljon ki a diákoknak egy praktikus gyakorlati érzéke, amivel a modernkor eszközei nem idegenek már számára, hanem érti működésüket és jó érzékkel és helyesen tudja azokat használni. - Informatikai ismereteiket tudják felhasználni a fizika tanulmányaik során.(információszerzés, bemutatók készítése) - Tanítsa meg a tanulókat arra, hogy tapasztalataikat és következtetéseiket rendezett formába, igényesen rögzíteni tudják! Alkalmazzák a már ismert matematikai modelleket (képleteket, grafikonokat, táblázatokat, stb). Legyenek tisztában az SI-n belüli mértékegységek szabatos használatával! - A tanuló ismerje a környezetében előforduló legfontosabb anyagokat, azok két nagy csoportját (részecske szerkezetűt, illetve mezőt), ezek szerkezetét, alapvető tulajdonságait; A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 1
Feltételek tudja az anyagokat összehasonlítani, csoportosítani, rendszerezni; legyen képes kapcsolatot teremteni a kémiában tanultakkal. - Hangsúly kerül a fizikatörténet megismerésére is. Amennyire lehet, a fizikai felfedezéseket egy adott korban beágyazva szeretnénk ismertetni. Sokkal érdekesebb, ha a tanuló a kort és a feltaláló életét, gondolkodását megértve ismeri meg az abban a korban feltalált dolgot. - Ösztönözze a diákokat önálló ismeretszerzésre. Tanítsa meg az összegyűjtött információk célszerű feldolgozására, kritikus alkalmazására. - Matematikai ismereteiket tudják alkalmazni a fizika példamegoldások során. - Minden tanuló tájékozott legyen a hagyományos ismeretekben és elemi szinten a modern fizika azon eredményeiről (atomenergia, elektromágneses sugarak, ősrobbanás, űrkutatás stb.), amelyek ma már közvetlenül vagy közvetve, de befolyásolják életünket. - Ismerjék meg napjaink aktuális problémáti, kísérleteit, felfedezéseit: hogy most milyen kutatások folynak és milyen felfedezések történtek a mi korunkban, és milyen megválaszolatlan kérdések vannak. - A diákok tudják álláspontjukat, véleményüket meggyőző módon megfogalmazni és kifejteni. - Képesek legyenek másokkal együtt dolgozva egy feladatot elvégezni. - A fizikatanítás különösen jó lehetőségeinek kihasználását a megismerési, gondolkodási, absztrakciós, önálló tanulási, szervezési, tervezési, döntési, cselekvési stb. képességek fejlesztéséhez, kialakításához. - A pozitív személyiségjegyek erősítését mind a kísérleti, mind az értelmi, logikai feladatok segítségével, amelyek érdeklődést, türelmet, összpontosítást, objektív ítéletalkotást, mások véleményének figyelembe vételét, helyes önértékelést, stb. kívánnak meg és így fejlesztik azokat. - A tanulók gondolkodása legyen környezettudatos. - Mivel a fizika alaptudomány hiszen saját alapelvei és fogalomrendszere van, amit más tudományok átvesznek, a fizikaoktatás egyik legfontosabb feladata és célja az, hogy előkészítse, megalapozza a többi természettudomány és a technika tanulását. - Különböző tantárgyak ismereteit egységbe rendezni: Szeretnénk, ha különböző tantárgyak által tanult ismeretek egységes tudássá állnának össze a tanulókban. Ezért az órák alatt nemcsak az angol ismereteket majd használniuk a diákoknak, hanem a történelem, informatika, kémia, filozófia, földrajz stb. - egyetemet végzett fizika szakos tanár, - fizikaszertár és olyan fizika előadó (szaktanterem), ahol tanulói kísérleteket is lehet végezni, - megfigyelendő tárgyak, modellek, kísérleti- és mérőeszközök, tanulókísérleti egységcsomagok, tanári demonstrációs eszközök, - írásvetítő, DVD lejátszó, TV, videomagnó, számítógépek, nagy felületű tábla, vetítőernyő stb, Tankönyvek - A Mozaik Kiadó megjelenés alatt levő középiskolai tankönyvcsaládja: - Halász Tibor: Fizika 9, Mozgások, energiaváltozások, 2001 - Jurisits József Szűcs József: Fizika 10, Hőtan, elektromosságtan,2002 - Szűcs József Halász Tibor: Fizika 11, Rezgések és hullámok. Modern fizika, 2002 A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 2
10. ÉVFOLYAM első félév Mozgások, energiaváltozások A tanórák felosztása (3 óra/hét): I. A testek mozgása 10 óra II. A tömeg és az erő 14 óra III. Energia, munka 8 óra IV. Hőtan 12 óra Gyakorlás, ellenőrzés, hiánypótlás 6 óra Összefoglalás, rendszerezés 5 óra Összesen 55 óra Belépő tevékenységformák Mechanikai kísérletek elemzése: a lényeges és lényegtelen körülmények megkülönböztetése, ok-okozati kapcsolat felismerése, a tapasztalatok önálló összefoglalása. Egyszerű mechanikai mérőeszközök használata, a mérési hiba fogalmának ismerete, a hiba becslése. A mérési eredmények grafikus ábrázolása, a fizikai összefüggések megjelenítése sematikus grafikonon, grafikus módszerek alkalmazása problémamegoldásban. A mozgások kvantitatív elemzése a modern technika kínálta korszerű módszerekkel. Egyszerű mechanikai feladatok számított eredményének kísérleti ellenőrzése. Az ideális gáz absztrakt fogalmának megértése a konkrét gázokon végzett kísérletek tapasztalatainak általánosításaként. Az állapotjelzők, állapotváltozások megértése, szemléltetése p - V diagrammon. Következtetések az anyag láthatatlan mikroszerkezetére makroszkopikus mérések, összetett fizikai kísérletek alapján. Makroszkopikus termodinamikai mennyiségek, jelenségek értelmezése részecskemodell segítségével. Szimulációs PC programok alkalmazása a kinetikus gázelmélet illusztrálására. A tanult fizikai törvények szabatos szóbeli kifejtése, kísérleti tapasztalatokkal történő alátámasztása. A tanult általános fizikai törvények alkalmazása hétköznapi jelenségek magyarázatára. Tájékozódás az iskolai könyvtárban a fizikával kapcsolatos ismerethordozókról, ezek célirányos használata tanári útmutatás szerint. A tananyaghoz kapcsolódó kiegészítő anyagok keresése számítógépes világhálón. Tartalom I. A testek mozgása - Egyenes vonalú egyenletes mozgás: A sebesség fogalma. A sebességvektor. Az egyenes vonalú egyenletes mozgások összegeződése - A változó mozgás és a gyorsulás fogalma - A változó mozgást végző test sebessége: átlagsebesség, pillanatnyi sebesség, a pillanatnyi sebességvektor - A gyorsulás fogalma: Az egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata. A gyorsulás. A pillanatnyi sebesség és az út kiszámítása. Az egyenlőtlenül változó mozgás fogalma - A szabadon eső test mozgása. A függőleges és vízszintes hajítás A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 3
- Az egyenletes körmozgás kísérleti vizsgálata: A forgó mozgás fogalma. Az egyenletes körmozgásnak mint haladó mozgásnak a leírása. Az egyenletes körmozgás gyorsulása - A forgó mozgás szögjellemzői: Az egyenletes körmozgás leírása szögjellemzőkkel. A változó körmozgás. Kapcsolat a körmozgás kétféle leírása között II. A tömeg és az erő - A tehetetlenség törvénye és az inerciarendszer - A tömeg fogalma - Ütközés, szétlökés - A tömeg dinamikai mérése - A sűrűség - Lendület, lendületmegmaradás - Erőhatás, erő - Az erő fogalma - Erő-ellenerő. A kölcsönhatás - Több erőhatás együttes eredménye: A közös hatásvonalú erők eredője. Az egymást metsző hatásvonalú erők eredője, a paralelogramma tétel - Különféle mozgások dinamikai feltétele - A forgatónyomaték - Merev testek egyensúlya: A párhuzamos hatásvonalú erők eredője. Az erőpár fogalma. A merev testek egyensúlyának feltételei - Tömegközéppont és súlypont - Különféle erőhatások és következményeik - Rugalmas alakváltozás. Rugalmas erő. Lineáris erőtörvény - Súrlódás. Közegellenállás - A gravitációs erő, a tehetetlenségi erő, és a súly - A bolygók mozgása. Kepler törvényei. A mesterséges égitestek III. Energia, munka - Energiaváltozás munkavégzés közben - A munka kiszámítása: Energianövekedés és -csökkenés munkavégzés közben (pozitív és negatív munka) - A mozgási energia fogalma, kiszámítása és a munkatétel - Feszítési munka. Rugalmas energia - Az emelési munka és a magassági (helyzeti) energia - A mechanikai energia fogalma és megmaradási tétele - Teljesítmény, hatásfok IV. Hőtan - Hőtani alapjelenségek: Hőtágulás kísérleti vizsgálata, kvantitatív törvényszerűség megállapítása. Hőmérséklet-mérés lehetősége, hőmérsékleti skálák - Gázok állapotváltozásai: Állapothatározók. Speciális állapotváltozások (izoterm, izobár, izochor) törvényszerűségei. Általános állapotváltozás. Egyesített gáztörvény, állapotegyenlet. Állapotváltozások ábrázolása p - V diagramon - Az anyag atomos szerkezete: Avogadro törvényének értelmezése az atom-hipotézis alapján. Az atomok és molekulák tömegének és méretének meghatározása az Avogadro-szám felhasználásával - Molekuláris hőelmélet: Az ideális gáz részecskemodellje. A makroszkopikus mennyiségek és jelenségek értelmezése a részecskemodell alapján. Az állapotegyenlet mikroszkopikus értelmezése. A gázok belső energiájának molekuláris értelmezése A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 4
- A hőtan I. főtétele: A belső energia általánosítása reális gázokra, folyadékokra és szilárd testekre. A belső energia megváltoztatásának kétféle módja: munkavégzéssel, hőközléssel. Az I. főtétel matematikai alakja. A fajhő általános definíciója. A gázok állapotváltozásainak energetikai vizsgálata az I. főtétel alapján. A gázok többféle fajhője - A hőtan II. főtétele: A termikus folyamatok iránya. A hőmérséklet-változások vizsgálata a spontán folyamatok során. A II. főtétel megfogalmazása makroszkopikus és molekuláris alapon. - Halmazállapot-változások: A halmazállapot-változások és törvényszerűségeik értelmezése molekuláris alapon. Energetikai vizsgálatok az I. főtétel alapján. A továbbhaladás feltételei A tanulók: - legyenek képesek fizikai jelenségek megfigyelésére, az ennek során szerzett tapasztalatok elmondására; - tudják helyesen használni a tanult legfontosabb mechanikai alapfogalmakat (tehetetlenség, tömeg, erő, súly, sebesség, gyorsulás, energia, munka, teljesítmény, hatásfok); - ismerjék a mérési adatok grafikus ábrázolását: tudjanak egyszerű grafikonokat készíteni, a kész grafikonról következtetéseket levonni (pl. tudják az állandó és a változó mennyiségeket megkülönböztetni, legyenek képesek a változásokat jellemezni); - legyenek képesek egyszerű mechanikai feladatok megoldására a tanult alapvető összefüggések segítségével; ismerjék és használják a tanult fizikai mennyiségek mértékegységeit; - tudjanak példákat mondani a tanult jelenségekre, a tanult legfontosabb törvényszerűségek érvényesülésére a természetben, a technikai eszközök esetében; tudják a tanult mértékegységeket a mindennapi életben is használt mennyiségek esetében alkalmazni; - legyenek képesek a tanult összefüggéseket, fizikai állandókat a képlet- és táblázatgyűjteményből kiválasztani, a formulákat értelmezni; - tudják, hogy a számítógépes világban számos érdekes és hasznos adat, információ elérhető; - ismerjék fel, hogy a termodinamika általános törvényeit az energia megmaradás általánosítása (I. főtétel), a spontán természeti folyamatok irreverzibilisek (II. főtétel) a többi természettudomány is alkalmazza, tudják ezt egyszerű példákkal illusztrálni; - a kinetikus gázmodell segítségével tudják értelmezni a gázok fizikai tulajdonságait, értsék a makroszkópikus rendszer és a mikroszkópikus modell kapcsolatát; - ismerjék fel és tudják magyarázni a mindennapi életben a tanult hőtani jelenségeket; - ismerjenek olyan kísérleti eredményeket, tapasztalati tényeket, amelyekből arra kell következtetnünk, hogy az anyag atomos szerkezetű! A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 5
10. ÉVFOLYAM második félév Elektromosságtan A tanórák felosztása (3 óra/hét): I. Elektrosztatika 8 óra II. Az elektromos áram. Vezetési jelenségek 14 óra III. A mágneses mező, 21 óra az elektromágneses indukció Gyakorlás, ellenőrzés, hiánypótlás 6 óra Összefoglalás, rendszerezés 6 óra Összesen 55 óra Belépő tevékenységformák Érzékszerveinkkel közvetlenül nem megtapasztalható 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, baleset-megelőzés, energiatakarékosság). Elektromos technikai eszközök működésének fizikai magyarázata modellek, sematikus szerkezeti rajzok alapján. Az elektromos energiaellátás összetett technikai rendszerének elemzése fizikai szempontok szerint. Kiegészítő anyagok gyűjtése könyvtári és a számítógépes hálózati források felhasználásával. Tartalom I. Elektrosztatika, az elektromos mező - A testek elektromos állapota, az elektromos töltés és a töltéshordozók. Vezetők és szigetelők. Megosztás a vezetőkön és a szigetelők polarizációja - Coulomb törvénye. Az elemi töltés és a töltésmegmaradás törvénye - Az elektromos mező jellemzése erőhatás alapján, az elektromos térerősség. A szuperpozíció elve - Az elektromos mező szemléltetése és jellemzése erővonalakkal. A ponttöltés mezője, a homogén elektrosztatikus mező. Az elektromos fluxus - Az elektromos mező jellemzése munkavégzés alapján, az elektromos feszültség és potenciál - Vezető az elektromos mezőben, árnyékolás, csúcshatás - Az elektromos mező energiája II. Az elektromos áram, vezetési jelenségek - Elektromos áram, áramirány, áramerősség és mérése - Az áramkör részei, az áramforrás és a fogyasztó szerepe. A töltés- és az energiamegmaradás az áramkörben. Az ellenállás mint a vezetőnek az elektromos tulajdonságú részecskék áramlását akadályozó tulajdonsága - Ohm törvénye. A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 6
- Vezetők ellenállását befolyásoló tényezők, a fajlagos ellenállás - Az elektromos munka, teljesítmény és a hőhatás - A fogyasztók soros és párhuzamos kapcsolása - Az elektromosság atomos szerkezete. Elektromos vezetési jelenségek folyadékokban, az elektrolízis. - Elektromos vezetés gázokban és vákuumban. Gyakorlati alkalmazások - Elektromos vezetési mechanizmusok fémekben és félvezetőkben. III. A mágneses mező, az elektromágneses indukció - Az elektromos és mágneses alapjelenségek összehasonlítása, a mágneses mező - A mágneses mező forgató hatása, mágneses indukcióvektor - Mágneses indukcióvonalak és a fluxus - Egyenes vezető és tekercs mágneses mezője - Földmágnesség - Mágneses mező hatása áramvezetőre. Az elektromotor elve. Párhuzamos áramvezetők kölcsönhatása - Mágneses mező hatása mozgó töltésre. A Lorenz-erő - Mozgási indukció. Indukált feszültség és áram. Lenz törvénye - A váltakozó feszültségű elektromos mező előállítása és jellemzői - Elektromos generátorok működésének elve, a hálózati feszültség és áram, érintésvédelem - Nyugalmi indukció, önindukció - A elektromágneses mező energiája - A transzformátor és jellemzői - Elektromos energiatermelés és a környezetvédelem A továbbhaladás feltételei A tanulók: - ismerjék fel a környezet anyagai közül az elektromos vezetőket, szigetelőket; - tudjanak biztonságosan áramerősséget és feszültséget mérni, rajz alapján egyszerű áramkört összeállítani; tudják, mi a rövidzárlat és mik a hatásai; - ismerjék a mindennapi elektromos eszközeink működésének fizikai alapjait; - tudják, hogyan történik az elektromos energia előállítása; legyenek tájékozottak az elektromos energiával történő takarékosság szükségszerűségéről és lehetőségeiről! A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 7
11. ÉVFOLYAM Rezgések és hullámok. Modern fizika A tanórák javasolt felosztása (2 óra/hét): I. Mechanikai rezgések és hullámok 14 óra II. Elektromágneses hullámok. Hullámoptika 10 óra III. Az atomhéj fizikája 13 óra IV. Magfizika. Csillagászat 19 óra Gyakorlás, ellenőrzés, hiánypótlás 7 óra Összefoglalás, rendszerezés 9 óra Tartalék 2 óra Összesen 74 óra Belépő tevékenységformák Az általánosított hullámtulajdonságok megfogalmazása, az absztrakt hullámfogalom kialakítása kísérleti tapasztalatokból kiindulva. Az általános fogalmak alkalmazása egyszerű, konkrét esetekre. Kapcsolatteremtés a hullámjelenségek hang és fény érzékileg tapasztalható tulajdonságai és fizikai jellemzői között. A fizikai tapasztalatok, kísérleti tények értelmezése modellek segítségével, a modell és a valóság kapcsolatának megértése. A fizikai valóság különböző szempontú megközelítése az anyag részecske- és hullámtulajdonsága. Számítógépes szimulációs és szemléltető programok felhasználása a modern fizika közvetlenül nem demonstrálható jelenségeinek megértéséhez. Hipotézis, tudományos elmélet és a kísérletileg, tapasztalatilag igazolt állítások megkülönböztetése. Érvek és ellenérvek összevetése egy-egy problémával kapcsolatban (pl. a nukleáris energia hasznosítása kapcsán). A tudomány és áltudomány közti különbségtétel. A sajtóban megjelenő fizikai témájú aktuális kérdések kritikai vizsgálata, elemzése. Kapcsolatteremtés az atomfizikai ismeretek és korábban a kémia tantárgy keretében tanult atomszerkezeti ismeretek között. Kapcsolatteremtés, szintézis keresése a gimnáziumi fizika tananyag különböző jelenségei, fogalmai, törvényszerűségei között. Kitekintés az aktuális kutatások irányába az űrkutatás témaköréhez kapcsolódóan (ismeretterjesztő internet anyagok felhasználásával). Tartalom I. Mechanikai rezgések és hullámok - Mechanikai rezgések - A rezgés fogalma: A harmonikus rezgőmozgás kísérleti vizsgálata és grafikus ábrázolása. A rezgést jellemző mennyiségek - A rugalmas erő és az energiaviszonyok változása a harmonikus rezgés közben. A rezgésidő kiszámítása - A rezgést befolyásoló külső hatások és következményük (csillapodás, rezonancia) kísérleti vizsgálata - A fonálinga kísérleti vizsgálata és jellemzői. A lengésidő kiszámítása A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 8
- Mechanikai hullámok - A hullám fogalma, fajtái és jellemző mennyiségei - A hullámjelenségek kísérleti vizsgálata gumikötélen és hullámkádban (visszaverődés, törés, elhajlás, interferencia) - Állóhullámok kialakulása kötélen (a hullámhossz és a kötélhossz kapcsolata) - A hanghullámok keletkezése, terjedése és jellemző tulajdonságai (hangmagasság, hangerősség, hangszín). Hangtani fogalmak (alaphang, felhang, hangsor, hangköz) fizikai értelmezése - A Doppler-jelenség értelmezése és alkalmazásának jelentősége II. Elektromágneses hullámok. Hullámoptika - Az elektromágneses hullámok hullámhossz szerinti csoportosítása, teljes elektromágneses spektrum - Az elektromágneses hullámok gyakorlati alkalmazásai (rádióhullámok, mikrohullámok, infrasugárzás, látható fény, UV-tartomány, röntgensugárzás, gamma-sugárzás). Hullámhossz és frekvencia közötti kvantitatív kapcsolat alkalmazása egyszerű feladatokon keresztül - A látható fény mint a teljes elektromágneses spektrum adott hullámhossz-tartománya - A fény tulajdonságainak vizsgálata a hullámmodell alapján: terjedés, visszaverődés, törés, elhajlás, interferencia. Kvantitatív összefüggések tárgyalása a mechanikai hullámokkal való analógia alapján. (Visszaverődési törvény, a fény törése, teljes visszaverődés jelensége) - Emlékeztető az egyszerű optikai eszközök (tükrök, lencsék) képalkotásáról és képszerkesztésekről nevezetes sugármenetek alapján - A leképzési törvény levezetése egyszerű esetekre, és a törvény alkalmazása egyszerű feladatokon keresztül - Egyszerű optikai eszközök alkalmazása a gyakorlatban (egyszerű nagyító, tükrös és lencsés távcső, mikroszkóp) - A fehér fény felbontása prizmával, ráccsal. A felbontás lehetőségének fizikai alapja (diszperzió jelensége). Gyakorlati alkalmazások (spektroszkópia). Színkeverés lehetőségei, kiegészítő színek -. A fény polarizáció kísérleti vizsgálata. A polarizált fény gyakorlati alkalmazásai III. Az atomhéj fizikája - A fény természetére vonatkozó elképzelések történeti áttekintése - Az elektromágneses hullámelmélet kiteljesedése, a fény hullámelméletének összefoglaló áttekintése - A fényelektromos jelenség, és annak széleskörű gyakorlati alkalmazásainak megismerése - A fényelektromos jelenség hullámmodellel nem értelmezhető törvényszerűségeinek bemutatása. A fény részecskemodelljének (fotonelmélet) megalkotása. További bizonyítékok a fény fotonelméletére - A fény kettős természetének szemléleti problémája. A kettős természet de Broglie által való általánosítása. Az elektron hullámtermészetének kísérleti bizonyítéka, gyakorlati felhasználása (elektronmikroszkóp) - Az atommodellek kialakulása és történeti fejlődése (Thomson-modelltól a Bohr-modellig).A Bohr-modell feltevései és sikere a hidrogénatom vonalas színképének értelmezésében. A Bohr-modell hiányosságai - Kvantummechanikai atommodell legfontosabb sajátosságai és erényei. A Bohr-modell és a kvantummechanikai modell összehasonlítása IV. Magfizika. Csillagászat - Az atommag belső szerkezete, izotópok. A nukleáris kölcsönhatás és legfontosabb tulajdonságai. Az atommagok kötési energiája. Tömegdefektus A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 9
- Az atommagok spontán bomlása: természetes radioaktivitás. A sugárzások fajtái és legfontosabb tulajdonságai, exponenciális törvény - Környezetünk radioaktív sugárzása, dózisegységek és jellemző értékek. A sugárvédelem alapjai - A magenergia felszabadításának lehetőségei: magfúzió, maghasadás, láncreakció, kritikus tömeg - Az atomreaktorok működése. Energiatermelés atomerőművekben. Az atomerőművek előnyei és hátrányai, kockázata - Magfúzió a csillagokban. A magfúzió mesterséges megvalósítása a hidrogénbombában, fúziósreaktor-tervek. A fúziós energiartermelés előnyei - Csillagfejlődés szakaszai, lehetséges végkimenetelek. Az univerzum objektumai: csillagok (vörös óriások, fehér törpék, szupernovák, neutroncsillagok, pulzárok), kvazárok, galaktikák, galaktika-rendszerek - Az univerzum tágulása (kísérleti bizonyítékok: vörös eltolódás, háttér-sugárzás), Hubbletörvény. Ősrobbanás-elméletA világűrkutatás módszerei és eszközei A továbbhaladás feltételei A tanulók: - ismerjék a frekvencia és hullámhossz jelentését; - ismerjék a legegyszerűbb optikai eszközök működését (szemüveg, nagyító, mikroszkóp, távcső); - legyenek tisztában azzal, hogy a zaj (hang) és az elektromágneses sugárzás is a környezetszennyezés sajátos változata lehet; - ismerjék az atomelmélet fejlődésében fontos szerepet játszó fizikatörténeti kísérleteket; - ismerjék az atommag összetételét; - ismerjék a radioaktív sugárzások fajtáit és ezek jellemzőit, a természetes és mesterséges radioaktivitás szerepét életünkben (veszélyek és hasznosítás); - ismerjék a magátalakulások több típusát (hasadás, fúzió); legyenek tisztában ezek felhasználási lehetőségeivel; tudják összehasonlítani az atomenergia felhasználásának előnyeit és hátrányait a többi energiatermelési móddal, különös tekintettel a környezeti hatásokra; - legyenek ismereteik a csillagászat vizsgálati módszereiről; - ismerjék a legfontosabb csillagászati objektumokat (bolygó, különböző típusú csillagok, galaxis, fekete lyuk), legyenek tisztában valódi fizikai tulajdonságaikkal; - a fizika tanulmányaik végére lássák, hogy a természet egységes egész, szétválasztását résztudományokra csak a jobb kezelhetőség, áttekinthetőség indokolja! A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 10
10. ÉVFOLYAM EMELT ÓRASZÁMÚ CSOPORT ELSŐ FÉLÉV Mozgások, energiaváltozások A tanórák felosztása (4 óra/hét): I. A testek mozgása 15 óra II. A tömeg és az erő 20 óra III. Energia, munka 10 óra IV. Hőtan 15 óra Gyakorlás, ellenőrzés, hiánypótlás 7 óra Összefoglalás, rendszerezés 7 óra Összesen 74 óra Belépő tevékenységformák Mechanikai kísérletek elemzése: a lényeges és lényegtelen körülmények megkülönböztetése, ok-okozati kapcsolat felismerése, a tapasztalatok önálló összefoglalása. Egyszerű mechanikai mérőeszközök használata, a mérési hiba fogalmának ismerete, a hiba becslése. A mérési eredmények grafikus ábrázolása, a fizikai összefüggések megjelenítése sematikus grafikonon, grafikus módszerek alkalmazása problémamegoldásban. A mozgások kvantitatív elemzése a modern technika kínálta korszerű módszerekkel. Egyszerű mechanikai feladatok számított eredményének kísérleti ellenőrzése. Az ideális gáz absztrakt fogalmának megértése a konkrét gázokon végzett kísérletek tapasztalatainak általánosításaként. Az állapotjelzők, állapotváltozások megértése, szemléltetése p - V diagrammon. Következtetések az anyag láthatatlan mikroszerkezetére makroszkopikus mérések, összetett fizikai kísérletek alapján. Makroszkopikus termodinamikai mennyiségek, jelenségek értelmezése részecskemodell segítségével. Szimulációs PC programok alkalmazása a kinetikus gázelmélet illusztrálására. A tanult fizikai törvények szabatos szóbeli kifejtése, kísérleti tapasztalatokkal történő alátámasztása. A tanult általános fizikai törvények alkalmazása hétköznapi jelenségek magyarázatára. Tájékozódás az iskolai könyvtárban a fizikával kapcsolatos ismerethordozókról, ezek célirányos használata tanári útmutatás szerint. A tananyaghoz kapcsolódó kiegészítő anyagok keresése számítógépes világhálón. Tartalom I. A testek mozgása - Egyenes vonalú egyenletes mozgás: A sebesség fogalma. A sebességvektor. Az egyenes vonalú egyenletes mozgások összegeződése - A változó mozgás és a gyorsulás fogalma - A változó mozgást végző test sebessége: átlagsebesség, pillanatnyi sebesség, a pillanatnyi sebességvektor - A gyorsulás fogalma: Az egyenletesen változó mozgás kísérleti vizsgálata. A gyorsulás. A pillanatnyi sebesség és az út kiszámítása. Az egyenlőtlenül változó mozgás fogalma - A szabadon eső test mozgása. A függőleges és vízszintes hajítás A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 11
- Az egyenletes körmozgás kísérleti vizsgálata: A forgó mozgás fogalma. Az egyenletes körmozgásnak mint haladó mozgásnak a leírása. Az egyenletes körmozgás gyorsulása - A forgó mozgás szögjellemzői: Az egyenletes körmozgás leírása szögjellemzőkkel. A változó körmozgás. Kapcsolat a körmozgás kétféle leírása között II. A tömeg és az erő - A tehetetlenség törvénye és az inerciarendszer - A tömeg fogalma - Ütközés, szétlökés - A tömeg dinamikai mérése - A sűrűség - Lendület, lendületmegmaradás - Erőhatás, erő - Az erő fogalma - Erő-ellenerő. A kölcsönhatás - Több erőhatás együttes eredménye: A közös hatásvonalú erők eredője. Az egymást metsző hatásvonalú erők eredője, a paralelogramma tétel - Különféle mozgások dinamikai feltétele - A forgatónyomaték - Merev testek egyensúlya: A párhuzamos hatásvonalú erők eredője. Az erőpár fogalma. A merev testek egyensúlyának feltételei - Tömegközéppont és súlypont - Különféle erőhatások és következményeik - Rugalmas alakváltozás. Rugalmas erő. Lineáris erőtörvény - Súrlódás. Közegellenállás - A gravitációs erő, a tehetetlenségi erő, és a súly - A bolygók mozgása. Kepler törvényei. A mesterséges égitestek III. Energia, munka - Energiaváltozás munkavégzés közben - A munka kiszámítása: Energianövekedés és -csökkenés munkavégzés közben (pozitív és negatív munka) - A mozgási energia fogalma, kiszámítása és a munkatétel - Feszítési munka. Rugalmas energia - Az emelési munka és a magassági (helyzeti) energia - A mechanikai energia fogalma és megmaradási tétele - Teljesítmény, hatásfok IV. Hőtan - Hőtani alapjelenségek: Hőtágulás kísérleti vizsgálata, kvantitatív törvényszerűség megállapítása. Hőmérséklet-mérés lehetősége, hőmérsékleti skálák - Gázok állapotváltozásai: Állapothatározók. Speciális állapotváltozások (izoterm, izobár, izochor) törvényszerűségei. Általános állapotváltozás. Egyesített gáztörvény, állapotegyenlet. Állapotváltozások ábrázolása p - V diagramon - Az anyag atomos szerkezete: Avogadro törvényének értelmezése az atom-hipotézis alapján. Az atomok és molekulák tömegének és méretének meghatározása az Avogadro-szám felhasználásával - Molekuláris hőelmélet: Az ideális gáz részecskemodellje. A makroszkopikus mennyiségek és jelenségek értelmezése a részecskemodell alapján. Az állapotegyenlet mikroszkopikus értelmezése. A gázok belső energiájának molekuláris értelmezése A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 12
- A hőtan I. főtétele: A belső energia általánosítása reális gázokra, folyadékokra és szilárd testekre. A belső energia megváltoztatásának kétféle módja: munkavégzéssel, hőközléssel. Az I. főtétel matematikai alakja. A fajhő általános definíciója. A gázok állapotváltozásainak energetikai vizsgálata az I. főtétel alapján. A gázok többféle fajhője - A hőtan II. főtétele: A termikus folyamatok iránya. A hőmérséklet-változások vizsgálata a spontán folyamatok során. A II. főtétel megfogalmazása makroszkopikus és molekuláris alapon. - Halmazállapot-változások: A halmazállapot-változások és törvényszerűségeik értelmezése molekuláris alapon. Energetikai vizsgálatok az I. főtétel alapján. A továbbhaladás feltételei A tanulók: - legyenek képesek fizikai jelenségek megfigyelésére, az ennek során szerzett tapasztalatok elmondására; - tudják helyesen használni a tanult legfontosabb mechanikai alapfogalmakat (tehetetlenség, tömeg, erő, súly, sebesség, gyorsulás, energia, munka, teljesítmény, hatásfok); - ismerjék a mérési adatok grafikus ábrázolását: tudjanak egyszerű grafikonokat készíteni, a kész grafikonról következtetéseket levonni (pl. tudják az állandó és a változó mennyiségeket megkülönböztetni, legyenek képesek a változásokat jellemezni); - legyenek képesek egyszerű mechanikai feladatok megoldására a tanult alapvető összefüggések segítségével; ismerjék és használják a tanult fizikai mennyiségek mértékegységeit; - tudjanak példákat mondani a tanult jelenségekre, a tanult legfontosabb törvényszerűségek érvényesülésére a természetben, a technikai eszközök esetében; tudják a tanult mértékegységeket a mindennapi életben is használt mennyiségek esetében alkalmazni; - legyenek képesek a tanult összefüggéseket, fizikai állandókat a képlet- és táblázatgyűjteményből kiválasztani, a formulákat értelmezni; - tudják, hogy a számítógépes világban számos érdekes és hasznos adat, információ elérhető; - ismerjék fel, hogy a termodinamika általános törvényeit az energia megmaradás általánosítása (I. főtétel), a spontán természeti folyamatok irreverzibilisek (II. főtétel) a többi természettudomány is alkalmazza, tudják ezt egyszerű példákkal illusztrálni; - a kinetikus gázmodell segítségével tudják értelmezni a gázok fizikai tulajdonságait, értsék a makroszkópikus rendszer és a mikroszkópikus modell kapcsolatát; - ismerjék fel és tudják magyarázni a mindennapi életben a tanult hőtani jelenségeket; - ismerjenek olyan kísérleti eredményeket, tapasztalati tényeket, amelyekből arra kell következtetnünk, hogy az anyag atomos szerkezetű! A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 13
10. ÉVFOLYAM EMELT ÓRASZÁMÚ CSOPORT második félév Elektromosságtan A tanórák felosztása (4 óra/hét): I. Elektrosztatika 15 óra II. Az elektromos áram. Vezetési jelenségek 20 óra III. A mágneses mező, 25 óra az elektromágneses indukció Gyakorlás, ellenőrzés, hiánypótlás 7 óra Összefoglalás, rendszerezés 7óra Összesen 74 óra Belépő tevékenységformák Érzékszerveinkkel közvetlenül nem megtapasztalható 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, baleset-megelőzés, energiatakarékosság). Elektromos technikai eszközök működésének fizikai magyarázata modellek, sematikus szerkezeti rajzok alapján. Az elektromos energiaellátás összetett technikai rendszerének elemzése fizikai szempontok szerint. Kiegészítő anyagok gyűjtése könyvtári és a számítógépes hálózati források felhasználásával. Tartalom I. Elektrosztatika, az elektromos mező - A testek elektromos állapota, az elektromos töltés és a töltéshordozók. Vezetők és szigetelők. Megosztás a vezetőkön és a szigetelők polarizációja - Coulomb törvénye. Az elemi töltés és a töltésmegmaradás törvénye - Az elektromos mező jellemzése erőhatás alapján, az elektromos térerősség. A szuperpozíció elve - Az elektromos mező szemléltetése és jellemzése erővonalakkal. A ponttöltés mezője, a homogén elektrosztatikus mező. Az elektromos fluxus - Az elektromos mező jellemzése munkavégzés alapján, az elektromos fe-szültség és potenciál - Vezető az elektromos mezőben, árnyékolás, csúcshatás - Az elektromos mező energiája II. Az elektromos áram, vezetési jelenségek - Elektromos áram, áramirány, áramerősség és mérése - Az áramkör részei, az áramforrás és a fogyasztó szerepe. A töltés- és az energiamegmaradás az áramkörben. Az ellenállás mint a vezetőnek az elektromos tulajdonságú részecskék áramlását akadályozó tulajdonsága A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 14
- Ohm törvénye vezetőszakaszra és teljes áramkörre. Az ellenállás mint a vezető egy tulajdonságát jellemző fizikai mennyiség értelmezése - Vezetők ellenállását befolyásoló tényezők, a fajlagos ellenállás - Az elektromos munka, teljesítmény és a hőhatás - Kirchhoff-törvények: a csomóponti törvény és a huroktörvény - A fogyasztók soros és párhuzamos kapcsolása - Műszerek méréshatárának kiterjesztése - Az elektromosság atomos szerkezete. Elektromos vezetési jelenségek folyadékokban, az elektrolízis. Az elemi töltés (Milliken kísérlete) - Elektromos vezetés gázokban és vákuumban. Gyakorlati alkalmazások - Elektromos vezetési mechanizmusok fémekben és félvezetőkben. A termisztor és a fotóellenállás - A dióda és alkalmazásai. A tranzisztor és alkalmazásai III. A mágneses mező, az elektromágneses indukció - Az elektromos és mágneses alapjelenségek összehasonlítása, a mágneses mező - A mágneses mező forgató hatása, mágneses indukcióvektor - Mágneses indukcióvonalak és a fluxus - Egyenes vezető és tekercs mágneses mezője - Földmágnesség - Mágneses mező hatása áramvezetőre. Az elektromotor elve. Párhuzamos áramvezetők kölcsönhatása - Mágneses mező hatása mozgó töltésre. A Lorenz-erő - Katódsugárcső, az elektron fajlagos töltésének fogalma és meghatározása - Mozgási indukció. Indukált feszültség és áram. Lenz törvénye - A váltakozó feszültségű elektromos mező előállítása és jellemzői - Elektromos generátorok működésének elve, a hálózati feszültség és áram, érintésvédelem - Nyugalmi indukció, önindukció - A elektromágneses mező energiája - A transzformátor és jellemzői - Elektromos energiatermelés és a környezetvédelem A továbbhaladás feltételei A tanulók: - ismerjék fel a környezet anyagai közül az elektromos vezetőket, szigetelőket; - tudjanak biztonságosan áramerősséget és feszültséget mérni, rajz alapján egyszerű áramkört összeállítani; tudják, mi a rövidzárlat és mik a hatásai; - ismerjék a mindennapi elektromos eszközeink működésének fizikai alapjait; - tudják, hogyan történik az elektromos energia előállítása; legyenek tájékozottak az elektromos energiával történő takarékosság szükségszerűségéről és lehetőségeiről! A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 15
11. OSZTÁLY EMELT ÓRASZÁMÚ CSOPORT Rezgések és hullámok. Modern fizika A tanórák felosztása (3 óra/hét): I. Mechanikai rezgések és hullámok 20 óra II. Elektromágneses hullámok. Hullámoptika 20 óra III. Az atomhéj fizikája 20 óra IV. Magfizika. Csillagászat 25 óra Gyakorlás, ellenőrzés, hiánypótlás 10 óra Összefoglalás, rendszerezés 10 óra Tartalék Összesen 111óra 6 óra Belépő tevékenységformák Az általánosított hullámtulajdonságok megfogalmazása, az absztrakt hullámfogalom kialakítása kísérleti tapasztalatokból kiindulva. Az általános fogalmak alkalmazása egyszerű, konkrét esetekre. Kapcsolatteremtés a hullámjelenségek hang és fény érzékileg tapasztalható tulajdonságai és fizikai jellemzői között. A fizikai tapasztalatok, kísérleti tények értelmezése modellek segítségével, a modell és a valóság kapcsolatának megértése. A fizikai valóság különböző szempontú megközelítése az anyag részecske- és hullámtulajdonsága. Számítógépes szimulációs és szemléltető programok felhasználása a modern fizika közvetlenül nem demonstrálható jelenségeinek megértéséhez. Hipotézis, tudományos elmélet és a kísérletileg, tapasztalatilag igazolt állítások megkülönböztetése. Érvek és ellenérvek összevetése egy-egy problémával kapcsolatban (pl. a nukleáris energia hasznosítása kapcsán). A tudomány és áltudomány közti különbségtétel. A sajtóban megjelenő fizikai témájú aktuális kérdések kritikai vizsgálata, elemzése. Kapcsolatteremtés az atomfizikai ismeretek és korábban a kémia tantárgy keretében tanult atomszerkezeti ismeretek között. Kapcsolatteremtés, szintézis keresése a gimnáziumi fizika tananyag különböző jelenségei, fogalmai, törvényszerűségei között. Kitekintés az aktuális kutatások irányába az űrkutatás témaköréhez kapcsolódóan (ismeretterjesztő internetanyagok felhasználásával). Tartalom I. Mechanikai rezgések és hullámok - Mechanikai rezgések - A rezgés fogalma: A harmonikus rezgőmozgás kísérleti vizsgálata és grafikus ábrázolása. A rezgést jellemző mennyiségek - A rugalmas erő és az energiaviszonyok változása a harmonikus rezgés közben. A rezgésidő kiszámítása - A rezgést befolyásoló külső hatások és következményük (csillapodás, rezonancia) kísérleti vizsgálata - A fonálinga kísérleti vizsgálata és jellemzői. A lengésidő kiszámítása A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 16
- Mechanikai hullámok - A hullám fogalma, fajtái és jellemző mennyiségei - A hullámjelenségek kísérleti vizsgálata gumikötélen és hullámkádban (visszaverődés, törés, elhajlás, interferencia) - Állóhullámok kialakulása kötélen (a hullámhossz és a kötélhossz kapcsolata) - A hanghullámok keletkezése, terjedése és jellemző tulajdonságai (hangmagasság, hangerősség, hangszín). Hangtani fogalmak (alaphang, felhang, hangsor, hangköz) fizikai értelmezése - A Doppler-jelenség értelmezése és alkalmazásának jelentősége II. Elektromágneses hullámok. Hullámoptika - Elektromos rezgőkör kísérleti bemutatása, az elektromágneses rezgés kvantitatív tárgyalása mechanikai analógia alapján. Thomson-formula. Csillapítatlan rezgések előállítása - Rezgőkörök közötti csatolás. Az elektromágneses hullámok előállítása nyitott rezgőkörrel. Az elektromágneses hullámok terjedésének mechanizmusa - Az elektromágneses hullámok kísérleti vizsgálata, legfontosabb tulajdon- ságaik - Az elektromágneses hullámok hullámhossz szerinti csoportosítása, teljes elektromágneses spektrum - Az elektromágneses hullámok gyakorlati alkalmazásai (rádióhullámok, mikrohullámok, infrasugárzás, látható fény, UV-tartomány, röntgensugárzás, gamma-sugárzás). Hullámhossz és frekvencia közötti kvantitatív kapcsolat alkalmazása egyszerű feladatokon keresztül - A látható fény mint a teljes elektromágneses spektrum adott hullámhossz-tartománya - A fény tulajdonságainak vizsgálata a hullámmodell alapján: terjedés, visszaverődés, törés, elhajlás, interferencia. Kvantitatív összefüggések tárgyalása a mechanikai hullámokkal való analógia alapján. (Visszaverődési törvény, a fény törése, teljes visszaverődés jelensége) - Emlékeztető az egyszerű optikai eszközök (tükrök, lencsék) képalkotásáról és képszerkesztésekről nevezetes sugármenetek alapján - A leképzési törvény levezetése egyszerű esetekre, és a törvény alkalmazása egyszerű feladatokon keresztül - Egyszerű optikai eszközök alkalmazása a gyakorlatban (egyszerű nagyító, tükrös és lencsés távcső, mikroszkóp) - A fehér fény felbontása prizmával, ráccsal. A felbontás lehetőségének fizikai alapja (diszperzió jelensége). Gyakorlati alkalmazások (spektroszkópia). Színkeverés lehetőségei, kiegészítő színek - Résen és optikai rácson való fényelhajlás kvantitatív vizsgálata lézerfénnyel - Hullámhossz-mérés. A fény polarizáció kísérleti vizsgálata. A polarizált fény gyakorlati alkalmazásai III. Az atomhéj fizikája - A fény természetére vonatkozó elképzelések történeti áttekintése - Az elektromágneses hullámelmélet kiteljesedése, a fény hullámelméletének összefoglaló áttekintése - A fényelektromos jelenség, és annak széleskörű gyakorlati alkalmazásainak megismerése - A fényelektromos jelenség hullámmodellel nem értelmezhető törvényszerűségeinek bemutatása. A fény részecskemodelljének (fotonelmélet) megalkotása. További bizonyítékok a fény fotonelméletére - A fény kettős természetének szemléleti problémája. A kettős természet de Broglie által való általánosítása. Az elektron hullámtermészetének kísérleti bizonyítéka, gyakorlati felhasználása (elektronmikroszkóp) A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 17
- Az atommodellek kialakulása és történeti fejlődése (Thomson-modelltól a Bohr-modellig).A Bohr-modell feltevései és sikere a hidrogénatom vonalas színképének értelmezésében. A Bohr-modell hiányosságai - Kvantummechanikai atommodell legfontosabb sajátosságai és erényei. A Bohr-modell és a kvantummechanikai modell összehasonlítása IV. Magfizika. Csillagászat - Az atommag belső szerkezete, izotópok. A nukleáris kölcsönhatás és legfontosabb tulajdonságai. Az atommagok kötési energiája. Tömegdefektus - Az atommagok spontán bomlása: természetes radioaktivitás. A sugárzások fajtái és legfontosabb tulajdonságai, exponenciális törvény - Környezetünk radioaktív sugárzása, dózisegységek és jellemző értékek. A sugárvédelem alapjai - A magenergia felszabadításának lehetőségei: magfúzió, maghasadás, láncreakció, kritikus tömeg - Az atomreaktorok működése. Energiatermelés atomerőművekben. Az atomerőművek előnyei és hátrányai, kockázata - Magfúzió a csillagokban. A magfúzió mesterséges megvalósítása a hidrogénbombában, fúziósreaktor-tervek. A fúziós energiartermelés előnyei - Csillagfejlődés szakaszai, lehetséges végkimenetelek. Az univerzum objektumai: csillagok (vörös óriások, fehér törpék, szupernovák, neutroncsillagok, pulzárok), kvazárok, galaktikák, galaktika-rendszerek - Az univerzum tágulása (kísérleti bizonyítékok: vörös eltolódás, háttér-sugárzás), Hubbletörvény. Ősrobbanás-elmélet. Elemi részek a robbanás kezdetén. Problémák: hiányzó fekete anyag - A világűrkutatás módszerei és eszközei. A kutatás távlatai. A mikro- és makrokozmosz találkozása a kutatási irányokban A továbbhaladás feltételei A tanulók: - ismerjék a frekvencia és hullámhossz jelentését; - ismerjék a legegyszerűbb optikai eszközök működését (szemüveg, nagyító, mikroszkóp, távcső); - legyenek tisztában azzal, hogy a zaj (hang) és az elektromágneses sugárzás is a környezetszennyezés sajátos változata lehet; - ismerjék az atomelmélet fejlődésében fontos szerepet játszó fizikatörténeti kísérleteket; - ismerjék az atommag összetételét; - ismerjék a radioaktív sugárzások fajtáit és ezek jellemzőit, a természetes és mesterséges radioaktivitás szerepét életünkben (veszélyek és hasznosítás); - ismerjék a magátalakulások több típusát (hasadás, fúzió); legyenek tisztában ezek felhasználási lehetőségeivel; tudják összehasonlítani az atomenergia felhasználásának előnyeit és hátrányait a többi energiatermelési móddal, különös tekintettel a környezeti hatásokra; - legyenek ismereteik a csillagászat vizsgálati módszereiről; - ismerjék a legfontosabb csillagászati objektumokat (bolygó, különböző típusú csillagok, galaxis, fekete lyuk), legyenek tisztában valódi fizikai tulajdonságaikkal; - a fizika tanulmányaik végére lássák, hogy a természet egységes egész, szétválasztását résztudományokra csak a jobb kezelhetőség, áttekinthetőség indokolja! A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 18
FIZIKA HELYITANTERV 11-12. ÉVFOLYAM NYELVI ELŐKÉSZÍTŐ ÉVFOLYAMOT VÉGZETT CSOPORT SZÁMÁRA Szempontok az angol nyelvű tanítás mellett - Angol tudásokat a diákok továbbfejlesztik, elevenen tartják, - Megértik az angol természettudományos szöveget, filmet és ki is tudják fejezni magukat angolul - Megismerik az angol technikai nyelvet - Hasznos találkozniuk a diákoknak azzal, hogy az angol nyelv nem cél, hanem eszköz - Érdekes megismerkedni az angolszász oktatás módszereivel - Sokkal több forrás, film, segédanyag van angol nyelven Tankönyvek és segédanyagok - Az órai jegyzet - A feladatokat anyagrészenként fénymásolatban kapják a diákok - Interneten található források: www.physicsclassroom.com www.howitworks.com www.ligthandmatter.com www. teachers.tv (tanulást segítő letölthető kisfilmek) - M. Nelkon: Fundamentals of physics (1971) Chatto and Windus educational - Abbot: Ordinary Level Physics (1980) Heinemann Educational Books - Keith Johnson: Physics for you (1993) Stanley Thornes Ltd - Benjamin Cowell: Ligth and matter series (1998) www.ligthandmatter.com - Support the National Curriculum Physics PC CD-Rom www.idigicom.com - Simonyi Károly: Fizika kultúrtörténete 11. évfolyam Heti óraszám: 3; évi óraszám: 111. A tanórák felosztása (3 óra/hét): II I. Bevezetés 5 óra II. Hőtan 22 óra III. Mechanika 41 óra IV. Hullámtan 16 óra V. Optika 11 óra IV. Csillagászat 16 óra Összesen 111óra Tartalom Bevezetés Mivel foglakozik a fizika? A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 19
Fizikai mértékegységek Fizikai kutatóközpontok SI mértékegységrendszer (hosszúság, idő, tömeg) Mérési hibák, Becslés Hőtan Hőmérséklet mérése, hőmérsékleti skálák Hőtágulás Gáz törvények Hőtan I. főtétele, történelmi áttekintés Hő molekuláris értelmezése Hőáramlás, vezetés, sugárzás Halmazállapot változások Hőerőgépek Hőtan II. főtétele Hőtan III. főtétele Mechanika Sebesség Vektormennyiségek Egyenesvonalú egyenletes mozgás Egyennesvonalú gyorsuló és lassuló mozgás, gyorsulás Szabadesés, Galilei élete Hőtan Hőmérséklet mérése, hőmérsékleti skálák Hőtágulás Gáz törvények Hőtan I. főtétele, történelmi áttekintés Hő molekuláris értelmezése Hőáramlás, vezetés, sugárzás Halmazállapot változások Hőerőgépek Hőtan II. főtétele Hőtan III. főtétele Mechanika- kinematika Sebesség Vektormennyiségek Egyenesvonalú egyenletes mozgás Egyennesvonalú gyorsuló és lassuló mozgás, gyorsulás Szabadesés, Galilei élete Mechanika- dinamika Erő és fajtái Rugó erő Súrlódás Tömeg és súly Newton kora és munkássága Newton törvényei A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 20
Gravitáció Impulzus megmaradás törvénye Rakéta működése Számolás vektorokkal Forgatónyomaték Munka, energia, gázok, folyadékok dinamikája Munka Energia Teljesítmény, hatásfok Egyszerű gépek Sűrűség Nyomás gázokban és folyadékokban Légköri nyomás Arkhimédész törvénye Felületi feszültség Összefoglalás, dolgozat Hullámtan Hullámok az élet minden területéről Hullám jellemzői, Tranzverzális és longitudinális hullámok Visszaverődés, törés Elhajlás, interferencia Hangtan Hang, hangsebesség Hang jellemzői, Fül Visszaverődés, törés, elhajlás Rezonancia Doppler-effektus Optika Sík tükör Fénytörés, teljes visszaverődés Homorú tükör Domború tükör Lencsék Prizmák Optikai eszközök Színek Történelmi áttekintés Összefoglalás, dolgozat Csillagászat Csillagászat területei, történelmi áttekintés Hold, Nap Naprendszer Csillagok élete Tejútrendszer A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 21
Extra galaxisok, Világegyetem felépítése Üstökösök Univerzum keletkezése Csillagvizsgáló meglátogatása Összefoglalás, dolgozat 12. évfolyam Heti óraszám: 2; évi óraszám: 74. A tanórák felosztása (3 óra/hét): II I. Elektromágnesség 40 óra II. Atomfizika 18 óra III. Kvantummechanika 10 óra IV. Relativitáselmélet 6 óra Összesen 74 óra Tartalom Statikus elektromosság Különböző alapjelenségek Van de Graff generátor Csúcshatás, megosztás Coulomb törvény Gyakorlati felhasználás Áramkörök Egyszerű áramkör alapelmei Ohm törvény Soros és párhuzamos kapcsolás Áram hő hatása, teljesítmény Lakás elektromos hálózata Áram kémiai hatása Mágnesesség Alapjelenségek Áram mágneses hatása Felfedezése Elektromágnes Villanymotor Elektromágneses indukció Erőművek Transzformátor A Bornemisza Péter Gimnázium, Általános Iskola, Alapfokú Művészetoktatási Intézmény és Sportiskola Pedagógiai programja 22