docfizyki i astronomii dla liceum ogólnokszta∏cącego
download 
Reklamacja Transkrypt
fizyki i astronomii dla liceum ogólnokszta∏cącego
Leszek Bober fizyki i astronomii dla liceum ogólnokszta∏càcego, liceum profilowanego i technikum Kszta∏cenie ogólne w zakresie podstawowym Program dopuszczony do u˝ytku szkolnego przez Ministerstwo Edukacji Narodowej i Sportu na podstawie recenzji prof. dr. hab. Wac∏awa Âwiàtkowskiego, mgr. W∏odzimierza Wolczyƒskiego i mgr Joanny Szymaƒskiej Numer w zestawie: DKOS-4015-141-02 Projekt ok∏adki: Konrad Klee Opracowanie graficzne: Ma∏gorzata Koper Redakcja merytoryczna: Dorota Buczyƒska, Miros∏aw Nowakowski ISBN 83-88985-47-7 © Copyright by NOWA ERA Warszawa 2002 Wydanie pierwsze Sk∏ad i monta˝ elektroniczny: Wydawnictwo NOWA ERA, Aleje Jerozolimskie 146 D, 02-305 Warszawa tel. (0 22) 570 25 80, fax (0 22) 570 25 81 www.nowaera.com.pl; e-mail: [email protected] Druk i oprawa: Przedsi´biorstwo Poligraficzne GRYFIS, ¸omianki k. Warszawy, ul. Kolejowa 121 Spis treÊci I. Ogólna charakterystyka programu .................................................................... 4 II. Cele kszta∏cenia i wychowania......................................................................... 5 III. Materia∏ nauczania i procedury osiàgania celów edukacyjnych ....................... 8 IV. Zamierzone osiàgni´cia ucznia ........................................................................ 22 V. Propozycja rozk∏adu materia∏u ......................................................................... 39 VI. Sprawdzanie i ocenianie osiàgni´ç ucznia ....................................................... 45 VII. Podstawa programowa – treÊci nauczania ....................................................... 48 I. Ogólna charakterystyka programu Program nauczania fizyki i astronomii w ramach kszta∏cenia ogólnego dla liceum ogólnokszta∏càcego, liceum profilowanego i technikum opiera si´ na Podstawie programowej kszta∏cenia ogólnego (rozporzàdzenie Ministra Edukacji Narodowej i Sportu z dn. 26 lutego 2002 r., DzU Nr 61, poz. 625). Przy realizacji tego programu zalecane jest korzystanie z podr´cznika „Fizyka i astronomia” autorstwa Davida Sanga, Keitha Gibbsa i Roberta Hutchingsa, który zostanie opublikowany przez wydawnictwo Nowa Era. G∏ównym celem tego programu jest przekonanie uczniów, ˝e fizyka opisuje nasze ˝ycie codzienne. Ze zjawiskami, wielkoÊciami, prawami i zasadami fizycznymi spotykamy si´ w otaczajàcej nas rzeczywistoÊci, a nie tylko w laboratoriach i na lekcjach fizyki. Program k∏adzie nacisk na uÊwiadomienie uczniom, ˝e znane im zjawiska i procesy przebiegajà zgodnie z prawami fizyki. Funkcjonowanie urzàdzeƒ technicznych opiera si´ na wiedzy fizycznej. Fizyka bada równie˝ odleg∏e obiekty astronomiczne, które podlegajà tym samym prawom i zasadom. Jest wi´c naukà uniwersalnà i przydatnà cz∏owiekowi w ˝yciu. Te za∏o˝enia sà podstawà opracowanego programu. Program powraca do zagadnieƒ poruszanych w gimnazjum. Nauczyciel po rozpocz´ciu realizacji programu powinien stwierdziç stopieƒ znajomoÊci zagadnieƒ omawianych w gimnazjum i dostosowaç metody i formy pracy do mo˝liwoÊci uczniów. W dziale „Si∏y, pola i energia” poruszane sà po raz kolejny takie istotne zagadnienia, jak si∏y, praca i energia. Taki uk∏ad sprzyja utrwalaniu wiadomoÊci i umiej´tnoÊci. Jego realizacja jest mo˝liwa nawet przy niskim poziomie opanowania wiadomoÊci i umiej´tnoÊci przewidzianych w Podstawie programowej dla gimnazjum, gdy˝ wszystkie potrzebne uczniowi zagadnienia zostanà wyjaÊnione przy realizacji niniejszego programu. Nale˝y wtedy skierowaç uwag´ na opis jakoÊciowy, analiz´ zjawisk i doÊwiadczeƒ, zastosowania praktyczne fizyki. JeÊli uczniowie opanowali wi´kszoÊç zagadnieƒ przewidzianych w Podstawie programowej dla gimnazjum, nale˝y w wi´kszym stopniu stosowaç opis matematyczny, omawiaç wi´cej przyk∏adów i wykonywaç wi´cej doÊwiadczeƒ, analizowaç schematy, dane pomiarowe i wykresy. Niniejszy program b´dà realizowaç uczniowie o ró˝norodnych zainteresowaniach, cz´sto niezwiàzanych z fizykà i matematykà, uzdolnieni humanistycznie, artystycznie lub manualnie. Dlatego te˝ opis matematyczny nie powinien przes∏aniaç istoty fizyki. Nauczyciel powinien dobraç odpowiedni zestaw doÊwiadczeƒ mo˝liwych do przeprowadzenia i przeanalizowania przez uczniów. Proponowany podr´cznik zawiera doÊç du˝o wyników doÊwiadczalnych przedstawionych w ró˝nej postaci. Znajdujà si´ w nim równie˝ schematy urzàdzeƒ i eksperymentów. Najbardziej polecanà formà zdobywania wiedzy jest doÊwiadczenie, które przeprowadzà uczniowie. Gdy nie mo˝na przeprowadziç doÊwiadczenia, nale˝y zorganizowaç pokaz. Je˝eli i to nie jest mo˝liwe, trzeba przynajmniej oprzeç si´ na analizie danych doÊwiadczalnych. Program mo˝e zostaç zrealizowany przy 3 godzinach tygodniowo w ca∏ym cyklu kszta∏cenia. Wskazana jest jego realizacja przy co najmniej 4 godzinach tygodniowo w ca∏ym cyklu kszta∏cenia. 4 II. Cele kszta∏cenia i wychowania Ogólne cele edukacyjne Ogólne cele edukacyjne programu zosta∏y zawarte w Podstawie programowej kszta∏cenia ogólnego z fizyki dla liceum ogólnokszta∏càcego, liceum profilowanego i technikum. 1. ÂwiadomoÊç istnienia praw rzàdzàcych mikro- i makroÊwiatem oraz wynikajàca z niej refleksja filozoficzno-przyrodnicza. 2. Dostrzeganie natury i struktury fizyki oraz astronomii, ich rozwoju i zwiàzku z innymi naukami przyrodniczymi. 3. Przygotowanie do rozumnego odbioru i oceny informacji, a tak˝e odwa˝nego podejmowania dyskusji i formu∏owania opinii. 4. Rozumienie znaczenia fizyki dla techniki, medycyny, ekologii, jej zwiàzków z ró˝nymi dziedzinami dzia∏alnoÊci ludzkiej oraz implikacji spo∏ecznych i mo˝liwoÊci kariery zawodowej. 5. Zainteresowanie fizykà i astronomià. Program uwzgl´dnia równie˝ cele zawarte w Êcie˝kach edukacyjnych: 1. Rozwój myÊlenia teoretycznego – edukacja filozoficzna. 2. Kszta∏towanie aktywnej i odpowiedzialnej postawy wobec zdrowia w∏asnego i innych ludzi – edukacja prozdrowotna. 3. Rozbudzanie potrzeby dzia∏ania na rzecz tworzenia zdrowego Êrodowiska – edukacja prozdrowotna. 4. UÊwiadomienie ró˝norodnoÊci sposobów negatywnego i pozytywnego oddzia∏ywania ludzi na Êrodowisko i kszta∏towanie umiej´tnoÊci praktycznego ich poznania – edukacja ekologiczna. 5. Przyjmowanie postawy odpowiedzialnoÊci za obecny i przysz∏y stan Êrodowiska oraz gotowoÊç do dzia∏aƒ na rzecz zrównowa˝onego rozwoju – edukacja ekologiczna. 6. Przygotowanie do samokszta∏cenia poprzez umiej´tne pozyskiwanie i opracowywanie informacji pochodzàcych z ró˝nych êróde∏ – edukacja czytelnicza i medialna. Nauczyciele w trakcie realizacji programu powinni wspieraç dzia∏ania wychowawcze wynikajàce z przyj´tego planu wychowawczego szko∏y, a w szczególnoÊci sprzyjaç wszechstronnemu rozwojowi osobowemu i spo∏ecznemu ucznia, pomagaç mu w poszukiwaniu celów ˝yciowych i odnalezieniu swojego miejsca w Êwiecie. Powinni tak˝e kszta∏towaç u uczniów poczucie odpowiedzialnoÊci za swoje osiàgni´cia i rozwój osobowy, rozwijaç dociekliwoÊç poznawczà i ÊwiadomoÊç przydatnoÊci zdobytej wiedzy we w∏asnym ˝yciu. Cele poznawcze Uczeƒ powinien poznaç: 1. fakty, zjawiska i procesy fizyczne zachodzàce w przyrodzie, demonstrowane w szkole i w laboratoriach fizycznych; 2. sposoby opisu zjawisk fizycznych i astronomicznych; 3. przyrzàdy i urzàdzenia fizyczne; 4. cia∏a i obiekty fizyczne, ich cechy i w∏aÊciwoÊci; 5. wielkoÊci fizyczne i ich jednostki; 6. definicje wielkoÊci fizycznych i zale˝noÊci mi´dzy wielkoÊciami fizycznymi; 5 7. podstawowe prawa i ich odpowiedniki matematyczne; 8. za∏o˝enia teorii fizycznych oraz modeli; 9. zakresy stosowalnoÊci teorii fizycznych; 10. zasady planowania i przeprowadzania eksperymentów fizycznych; 11. sposoby notowania wyników pomiarów; 12. sposoby interpretowania i przedstawiania wyników pomiarowych; 13. przyczyny niepewnoÊci pomiarowych. Cele kszta∏cenia Uczeƒ powinien umieç: 1. dostrzegaç, obserwowaç i opisywaç zjawiska i procesy fizyczne oraz astronomiczne; 2. pos∏ugiwaç si´ ze zrozumieniem wybranymi poj´ciami fizycznymi; 3. planowaç, wykonywaç proste obserwacje i doÊwiadczenia w celu poznania w∏aÊciwoÊci cia∏ i zjawisk fizycznych; 4. planowaç doÊwiadczenia w celu poznania zale˝noÊci mi´dzy wielkoÊciami fizycznymi, sprawdzaç s∏usznoÊci praw i zasad; 5. notowaç wyniki pomiarów i przedstawiaç je w ró˝nych formach, mi´dzy innymi w tabelach i w postaci wykresu; 6. analizowaç, wnioskowaç i uogólniaç wyniki doÊwiadczeƒ; 7. formu∏owaç zale˝noÊci jakoÊciowe i iloÊciowe; 8. przewidywaç przebieg zjawisk i doÊwiadczeƒ fizycznych; 9. wyjaÊniaç przebieg zjawisk na podstawie znanych z lekcji fizyki faktów, praw i zasad; 10. opisywaç budow´, wyjaÊniaç zasad´ dzia∏ania przyrzàdów i urzàdzeƒ; 11. wykorzystywaç modele teoretyczne do wyjaÊniania w∏aÊciwoÊci cia∏, przebiegu zjawisk fizycznych i procesów fizycznych oraz wskazywaç granic´ ich stosowalnoÊci; 12. pos∏ugiwaç si´ wiedzà fizycznà do wyjaÊniania zjawisk spotykanych w ˝yciu codziennym; 13. stosowaç zdobytà wiedz´ do rozwiàzywania zadaƒ jakoÊciowych, iloÊciowych, graficznych i doÊwiadczalnych; 14. samodzielnie zdobywaç wiedz´ z ró˝nych êróde∏, w tym z podr´cznika. Cele wychowania Na lekcjach fizyki kszta∏tujemy takie postawy, przekonania i wartoÊci, które pozwolà uczniowi: 1. dostrzegaç pi´kno przyrody i zjawisk w niej zachodzàcych; 2. szanowaç Êrodowisko naturalne cz∏owieka i przeciwdzia∏aç jego zagro˝eniom; 3. byç przekonanym o mo˝liwoÊciach obiektywnego poznawania Êwiata i praw nim rzàdzàcych; 4. mieç ÊwiadomoÊç ograniczonych mo˝liwoÊci naszego poznania; 5. przejawiaç postaw´ badawczà wobec otaczajàcej nas rzeczywistoÊci; 6. obserwowaç zjawiska zachodzàce w przyrodzie, staraç si´ przewidywaç ich przebieg i skutki na podstawie poznanych praw i zasad; 7. doceniaç rol´ wiedzy w rozwoju naszej cywilizacji; 8. dostrzegaç zagro˝enia dla cz∏owieka i naszego Êrodowiska wynikajàce z rozwoju nauki i techniki; 9. wspó∏pracowaç w zespole w celu osiàgni´cia zamierzonego celu; 10. doceniaç rol´ pracy zespo∏owej; 6 11. prezentowaç i uzasadniaç swoje poglàdy i przekonania; 12. wykazywaç cierpliwoÊç i dok∏adnoÊç w pracy; 13. mieç przekonanie o mo˝liwoÊciach i korzyÊciach wynikajàcych ze stosowania zdobyczy informacyjnych naszej cywilizacji; 14. byç wspó∏odpowiedzialnym za u˝ytkowanie wspólnych zasobów informacyjnych i korzystanie z technologii komputerowej; 15. odczuwaç satysfakcj´ i radoÊç z poznania; 16. mieç poczucie w∏asnej wartoÊci i znaç swoje mo˝liwoÊci; 17. planowaç w∏asny rozwój intelektualny i byç za niego odpowiedzialnym. 7 III. Materia∏ nauczania i procedury osiàgania celów edukacyjnych Materia∏ nauczania przeznaczony do kszta∏cenia ogólnego zosta∏ podzielony na szeÊç dzia∏ów: 1. Si∏y, ruch i energia. 2. Pole grawitacyjne i elektrostatyczne. 3. Ruch elektronów. 4. Pole elektromagnetyczne. 5. Drgania i fale. 6. Czàsteczki, kwanty i atomy. Zagadnienia TreÊci programowe Procedury osiàgania celów Dzia∏ 1. Si∏y, ruch i energia 1. Kinematyka – opis ruchu Poj´cie ruchu, sposoby rejestracji ruchu. Przemieszczenie. Realizujàc to zagadnienie, ograniczamy si´ do ruchów jednostajnych. Wybieramy dowolny sposób rejestracji ruchu i na podstawie uzyskanych danych pomiarowych sporzàdzamy wykresy zale˝noÊci drogi od czasu. Wprowadzamy poj´cie szybkoÊci jako wielkoÊci skalarnej, a nast´pnie pr´dkoÊci jako wielkoÊci wektorowej. OkreÊlamy zwiàzek tych wielkoÊci z nachyleniem wykresów zale˝noÊci drogi i przemieszczenia od czasu. Poj´cie szybkoÊci i pr´dkoÊci. Jednostka szybkoÊci i pr´dkoÊci. Wykresy zale˝noÊci drogi od czasu i przemieszczenia od czasu. 2. Ruch przyspieszony Definicja przyspieszenia i jego jednostki. Wykresy zale˝noÊci szybkoÊci i pr´dkoÊci od czasu. Przyspieszanie cia∏a okreÊlamy jako zwi´kszanie pr´dkoÊci w jednostce czasu. Nast´pnie uÊciÊlamy poj´cie przyspieszenia i wprowadzamy jego jednostk´. W celu utrwalenia tego poj´cia obliczamy wartoÊç przyspieszenia w przyk∏adach ruchu zwiàzanych z ˝yciem codziennym. Uogólniamy poj´cie przyspieszenia na ruchy opóênione. Na podstawie rejestracji ruchu jednostajnie przyspieszonego sporzàdzamy wykres zale˝noÊci pr´dkoÊci od czasu. Omawiamy sposób wyznaczenia przyspieszenia na podstawie wykresu zale˝noÊci pr´dkoÊci od czasu jako nachylenie wykresu zale˝noÊci pr´dkoÊci od czasu w ruchu jednostajnie przyspieszonym. Na podstawie wykresu zale˝noÊci pr´dkoÊci od czasu obliczamy przemieszczenie jako pole zawarte pod wykresem. Omawiamy równie˝ ró˝ne sposoby pomiaru pr´dkoÊci i przyspieszenia cia∏. Przemieszczenie w ruchu przyspieszonym. Równania ruchu cia∏a poruszajàcego si´ ze 8 1 3. Dynamika – przyczyny ruchu 2 sta∏ym przyspieszeniem. Wykresy zale˝noÊci przemieszczenia od czasu i pr´dkoÊci od czasu dla ruchu zmiennego. 3 Wprowadzamy matematyczny opis ruchu jednostajnie przyspieszonego za pomocà równania ruchu. Pos∏ugujàc si´ wykresami zale˝noÊci przemieszczenia od czasu i pr´dkoÊci od czasu, kszta∏tujemy umiej´tnoÊci analizowania tych wykresów i szacowania wartoÊci pr´dkoÊci i przyspieszenia w danej chwili. II zasada dynamiki. Poj´cie masy jako miary bezw∏adnoÊci. Definicja jednostki si∏y – niutona. Nauczanie dynamiki rozpoczynamy od badania zale˝noÊci przyspieszenia od si∏y i od masy cia∏a. Bezw∏adnoÊç okreÊlamy jako w∏aÊciwoÊç cia∏, która przeciwstawia si´ wszelkim zmianom ruchu. Nale˝y zwróciç uwag´ na fakt, ˝e si∏a niezb´dna do nadania cia∏u pewnego przyspieszenia jest proporcjonalna do masy cia∏a. Przyjmujàc wspó∏czynnik proporcjonalnoÊci 1, uzyskamy definicj´ jednostki si∏y – 1 niutona. Swobodne spadanie rozwa˝amy jako szczególny przypadek ruchu cia∏a pod wp∏ywem sta∏ej si∏y. W celu utrwalenia poj´cia masy i ci´˝aru oraz dostrze˝enia ró˝nicy mi´dzy tymi poj´ciami rozwa˝amy mas´ i ci´˝ar cia∏a na Ziemi oraz na Ksi´˝ycu. Wskazujemy na zwiàzek przyspieszenia grawitacyjnego z nat´˝eniem pola grawitacyjnego. Wyznaczamy przybli˝onà wartoÊç przyspieszenia ziemskiego, omawiajàc niepewnoÊci pomiarowe. Wprowadzajàc I zasad´ dynamiki Newtona, omawiamy poglàdy Galileusza na istot´ ruchu. Równowag´ i nierównowag´ si∏ omawiamy na przyk∏adzie ruchów z naszego otoczenia, np. ruchu samochodu, ruchu skoczka spadochronowego. Na tych przyk∏adach wyjaÊniamy, dlaczego cia∏a te mogà osiàgnàç tylko pewnà okreÊlonà pr´dkoÊç maksymalnà. Przyspieszenie cia∏ wywo∏ane grawitacjà. Swobodne spadanie. Zwiàzek mi´dzy masà i ci´˝arem. I zasada dynamiki. Równowaga i nierównowaga si∏ przy poruszaniu si´ cia∏ w powietrzu i w wodzie. 4. Wektory Cechy wielkoÊci wektorowych i skalarnych. Dodawanie wielkoÊci wektorowych. Dodawanie wielkoÊci wektorowych realizujemy na podstawie dodawania przemieszczeƒ i si∏. Rozpatrujemy przypadki dzia∏ania si∏ wzd∏u˝ jednej prostej, dwóch si∏ dzia∏ajàcych wzd∏u˝ kierunków prostopad∏ych do siebie i si∏ równowa˝àcych si´. Aby dodaç si∏y o dowolnych kierunkach, 9 1 2 3 stosujemy metod´ trójkàta. Realizujemy rozk∏ad wektora si∏y na sk∏adowe wzajemnie prostopad∏e. Rozk∏ad ten zostanie wykorzystany przy omawianiu ruchu cia∏a po zboczu w celu stwierdzenia zale˝noÊci przyspieszenia od kàta nachylenia zbocza. Rzut pionowy w gór´ i w dó∏ omawiamy jako szczególne przypadki ruchu jednostajnie przyspieszonego i opóênionego. Ruchy te nale˝y rozwa˝aç na konkretnych przyk∏adach. By uproÊciç obliczenia, przyjmujemy wartoÊç przyspieszenia m. ziemskiego 10 –– s2 Rzut poziomy i ukoÊny analizujemy, stosujàc zasad´ niezale˝noÊci ruchów. Sk∏adowe wektora. Ruch cia∏a po równi pochy∏ej. Rzuty w polu grawitacyjnym (rzut pionowy, poziomy i ukoÊny). 5. Si∏y, momenty i ciÊnienie Graficzne przedstawienie si∏. Ârodek ci´˝koÊci. Moment si∏y. Warunek równowagi si∏ i momentów si∏. Moment pary si∏. CiÊnienie. 6. Praca, energia i moc Wykonywanie pracy. Jednostka pracy. Energia potencjalna ci´˝koÊci. Energia kinetyczna. 7. Si∏y, pojazdy i bezpieczeƒstwo Zwiàzek mi´dzy si∏à nap´dowà i si∏à tarcia. Rola tarcia podczas Wskazujemy i przedstawiamy graficznie ró˝ne si∏y dzia∏ajàce na cia∏a b´dàce w ruchu i w spoczynku. Wprowadzamy – na przyk∏adach – poj´cie Êrodka ci´˝koÊci. Moment si∏y definiujemy jako iloczyn si∏y i odleg∏oÊci kierunku jej dzia∏ania od osi obrotu. Poj´cie momentu si∏y wykorzystujemy w celu ustalenia równowagi cia∏ oraz do obliczenia si∏y lub odleg∏oÊci, gdy cia∏o jest w równowadze. Poj´cie ciÊnienia wprowadzamy na przyk∏adzie cia∏ sta∏ych i ich nacisku na pod∏o˝e. Prac´ interpretujemy jako jeden ze sposobów przekazywania energii. W celu obliczenia pracy wyznaczamy najpierw przemieszczenie w kierunku dzia∏ania si∏y. Zmiana energii potencjalnej przy podnoszeniu cia∏a w gór´ jest równa wykonanej pracy. PodkreÊlamy prawdziwoÊç wzoru ∆Ep=mg∆h dla niezbyt du˝ych wysokoÊci. Przemiany energii Przemiany energii kinetycznej i potencjalnej kinetycznej i potencjalnej ci´˝koÊci omawiamy na przyk∏adzie cia∏a ci´˝koÊci. Moc i jej spadajàcego swobodnie, kulki wahajàcej si´ jednostka. na nici. W tym rozdziale podsumowujemy wiadomoÊci z poprzednich rozdzia∏ów, omawiajàc zagadnienia znane z codziennych doÊwiadczeƒ 10 1 2 hamowania pojazdów. Przemiany energii podczas jazdy samochodem. Holowanie przyczepy. Konstrukcyjne elementy bezpieczeƒstwa w samochodzie. Droga zatrzymania. 8. Odkszta∏cenia cia∏ sta∏ych Si∏y Êciskajàce i rozciàgajàce spr´˝yny. Prawo Hooke’a. Odkszta∏cenia i napr´˝enia materia∏ów. Energia potencjalna spr´˝ystoÊci 9. Praca i energia Zasada zachowania energii. 3 i bardzo istotnych dla ˝ycia we wspó∏czesnym Êwiecie. Porównujemy cechy si∏ podczas ruszania samochodu i podczas jego hamowania. Omawiajàc holowanie przyczepy przez samochód, przedstawiamy graficznie rozk∏ad si∏ dla samochodu i przyczepy jako cia∏ swobodnych, bez uwzgl´dniania si∏ dzia∏ajàcych na jezdni´. Zagadnieniem bardzo istotnym dla wspó∏czesnego cz∏owieka jest sprawa bezpieczeƒstwa jazdy. Omawiamy rol´ pasów bezpieczeƒstwa i poduszek powietrznych oraz nadwozia jako obszaru chroniàcego cz∏owieka przy zderzeniu pojazdu. Drog´ zatrzymania dzielimy na drog´ reakcji oraz drog´ hamowania. WyjaÊniamy zwiàzek mi´dzy pr´dkoÊcià samochodu a d∏ugoÊciami tych dróg. Omawiamy równie˝ sposoby badania miejsc wypadków drogowych. Omawiajàc odkszta∏cenia cia∏, wskazujemy na par´ si∏ jako przyczyn´ odkszta∏cenia. Wprowadzajàc prawo Hooke’a, badamy najpierw zale˝noÊç wyd∏u˝enia spr´˝yny od obcià˝enia. Mo˝emy równie˝ wyznaczyç wspó∏czynnik spr´˝ystoÊci dwóch spr´˝yn po∏àczonych szeregowo lub równolegle. Odkszta∏cenie okreÊlamy jako wzgl´dny przyrost d∏ugoÊci rozciàganego drutu. Napr´˝enie jest obcià˝eniem przypadajàcym na jednostk´ pola przekroju drutu. Modu∏ Younga obliczamy jako stosunek napr´˝enia do odkszta∏cenia. Opisujàc odkszta∏cenia cia∏, wyodr´bniamy takie cechy, jak spr´˝ystoÊç, plastycznoÊç, kruchoÊç i ciàgliwoÊç. Wyprowadzamy zale˝noÊç energii potencjalnej spr´˝ystoÊci od wyd∏u˝enia za pomocà obliczeƒ pracy wykonanej przy rozciàganiu oraz jako pole powierzchni pod wykresem zale˝noÊci si∏y od wyd∏u˝enia. Realizacj´ zagadnienia rozpoczynamy od przypomnienia wiadomoÊci o pracy, energii kinetycznej i potencjalnej ci´˝koÊci. Doskonalimy równie˝ obliczanie pracy 11 1 10. Zderzenia i odrzut 3 wykonanej przy podnoszeniu cia∏, ich rozp´dzaniu i przesuwaniu po równi pochy∏ej. 2 P´d cia∏a i p´d uk∏adu cia∏. Zderzenia spr´˝yste i niespr´˝yste. Zasada zachowania p´du i energii w zderzeniach spr´˝ystych i niespr´˝ystych. Zasada zachowania p´du w zjawiskach odrzutu. P´d a zasady dynamiki Newtona. 11. Ruch po okr´gu SzybkoÊç i pr´dkoÊç w ruchu po okr´gu. Si∏a doÊrodkowa i przyspieszenie doÊrodkowe. Rozpatrujàc zderzenia cia∏, uÊwiadamiamy uczniom potrzeb´ wprowadzenia wielkoÊci zwiàzanej z pr´dkoÊcià i masà cia∏a – p´du. Po zdefiniowaniu p´du cia∏a, a tak˝e p´du uk∏adu cia∏ rozpatrujemy zderzenia niespr´˝yste dwóch cia∏ i dochodzimy do sformu∏owania zasady zachowania p´du. Obserwujemy zderzenia niespr´˝yste kul z plasteliny zawieszonych na niciach lub wózków na torze powietrznym. Przy omawianiu zderzeƒ poruszamy problem kolizji drogowych. Zderzenia niespr´˝yste i spr´˝yste analizujemy, zwracajàc szczególnà uwag´ na spe∏nianie zasad zachowania p´du i energii. Omawiajàc zderzenia i odrzut, powinniÊmy omówiç takie zjawiska, jak start rakiety, sztuczne ognie, bilard, ruch w przestrzeni kosmicznej, zderzenia czàstek elementarnych oraz wskazaç na fakt, ˝e wszystkie te zjawiska podlegajà tym samym prawom fizycznym. Zwracamy uwag´ na funkcjonowanie zasad dynamiki w tych zjawiskach. Wprowadzamy uogólnionà postaç II zasady dynamiki okreÊlajàcà zwiàzek zmiany p´du z si∏à i czasem dzia∏ania tej si∏y. Zjawisko ruchu po okr´gu opisujemy na przyk∏adzie zegarka. Wprowadzamy poj´cie miary kàta p∏askiego wyra˝onego w radianach jako stosunek drogi przebytej po okr´gu do promienia tego okr´gu oraz definicj´ 1 radiana jako kàta, dla którego d∏ugoÊç ∏uku jest równa promieniowi okr´gu. Zwracamy uwag´ na sta∏oÊç szybkoÊci i zmian´ kierunku pr´dkoÊci w ruchu po okr´gu. Istnienie si∏y doÊrodkowej uzasadniamy koniecznoÊcià spe∏nienia zasad dynamiki Newtona. Z faktu istnienia si∏y doÊrodkowej wynika przyspieszenie doÊrodkowe, któremu podlegajà cia∏a w ruchu po okr´gu. Wprowadzamy zale˝noÊç si∏y 12 1 3 i przyspieszenia doÊrodkowego od pr´dkoÊci cia∏a i promienia okr´gu. Rozpatrujemy ró˝ne przypadki dzia∏ania si∏y doÊrodkowej, przede wszystkim si∏y grawitacyjnej jako si∏y doÊrodkowej. 2 Dzia∏ 2. Pole grawitacyjne i elektrostatyczne 12. Pole grawitacyjne Prawo powszechnego cià˝enia. Wyznaczenie sta∏ej grawitacji. Zwiàzek mi´dzy nat´˝eniem pola grawitacyjnego i przyspieszeniem ziemskim. Omawiamy zjawisko powszechnego cià˝enia na przyk∏adzie pola grawitacyjnego Ziemi, czyli pola centralnego. Zwracamy uwag´ na kierunki si∏ grawitacyjnych w ró˝nych punktach tego pola i przedstawiamy graficznie pole grawitacyjne za pomocà linii si∏ pola grawitacyjnego. Prawo powszechnego cià˝enia dla mas punktowych formu∏ujemy w postaci matematycznej zale˝noÊci si∏y od odleg∏oÊci. 13. Pole elektryczne Elektryzowanie cia∏. Badanie pól elektrycznych i ich reprezentacja graficzna. Nat´˝enie pola elektrycznego i jego zwiàzek z ró˝nicà potencja∏ów. Przypominamy wiadomoÊci dotyczàce zjawiska elektryzowania cia∏ i ich oddzia∏ywania. Wytwarzamy pola wokó∏ ∏adunku umieszczonego na kuli i dwóch p∏ytach. Przedstawiamy graficznie pole za pomocà linii si∏ pola elektrostatycznego. Definiujemy nat´˝enie pola elektrostatycznego jako stosunek si∏y dzia∏ajàcej na ∏adunek w danym punkcie pola do wartoÊci tego ∏adunku. OkreÊlamy zwiàzek nat´˝enia i si∏y elektrostatycznej od ró˝nicy potencja∏ów i odleg∏oÊci mi´dzy punktami pola. Omawiamy ruch czàstki mi´dzy dwiema równoleg∏ymi na∏adowanymi p∏ytami. Prawo Coulomba wprowadzamy przez analogi´ do prawa powszechnego cià˝enia. Wykorzystujàc wzór wynikajàcy z prawa Coulomba, okreÊlamy zale˝noÊç nat´˝enia pola elektrycznego od odleg∏oÊci od Êrodka kuli, na której zosta∏ umieszczony ∏adunek. Na koniec rozdzia∏u dokonujemy porównania pola grawitacyjnego i pola elektrostatycznego. Prawo Coulomba Dzia∏ 3. Ruch elektronów 14. Kondensatory PojemnoÊç kondensatora. Omawiamy budow´ kondensatora i proces jego ∏adowania w obwodzie pràdu sta∏ego. Wprowadzamy pojemnoÊç jako wielkoÊç okreÊlonà przez stosunek ró˝nicy 13 1 2 Energia na∏adowanego kondensatora. ¸àczenie równoleg∏e i szeregowe kondensatorów. Roz∏adowanie na∏adowanego kondensatora. 3 potencja∏ów do ∏adunku zgromadzonego na jednej z ok∏adek kondensatora oraz jednostk´ pojemnoÊci – 1 farad. Badamy zale˝noÊç nat´˝enia pràdu roz∏adowania kondensatora przez opornik od czasu. Energi´ na∏adowanego kondensatora interpretujemy jako pole figury zawartej pod wykresem zale˝noÊci ró˝nicy potencja∏ów od zgromadzonego ∏adunku. Przedstawiamy zale˝noÊç od czasu, ∏adunku, nat´˝enia pràdu i ró˝nic´ potencja∏ów podczas roz∏adowania kondensatora przez opornik. 15. Pràd elektryczny Pràd elektryczny jako uporzàdkowany ruch ∏adunków elektrycznych. Nat´˝enie pràdu. Jednostka ∏adunku. WyjaÊniajàc istot´ pràdu elektrycznego, omawiamy budow´ metali. Przedstawiamy ruch elektronów przewodnictwa oraz umowny kierunek pràdu. W celu utrwalenia wiadomoÊci o zwiàzku mi´dzy nat´˝eniem pràdu a przep∏ywajàcym ∏adunkiem rozwiàzujemy proste zadania rachunkowe. 16. Opór i opór w∏aÊciwy Opór elektryczny i jego jednostki. Pomiar oporu. Prawo Ohma. Poj´cie oporu elektrycznego wprowadzamy przez badanie zale˝noÊci nat´˝enia pràdu p∏ynàcego przez przewodnik od napi´cia na jego koƒcach. Analizujàc charakterystyk´ pràdowo-napi´ciowà, interpretujemy opór jako nachylenie wykresu zale˝noÊci nat´˝enia pràdu p∏ynàcego przez przewodnik od napi´cia na jego koƒcach. Na podstawie tej charakterystyki formu∏ujemy prawo Ohma. Zale˝noÊç oporu od temperatury dostrzegamy na podstawie wykresu zale˝noÊci nat´˝enia pràdu od przy∏o˝onego napi´cia dla ˝arówki. WyjaÊniajàc przyczyny nagrzewania si´ przewodnika podczas przep∏ywu pràdu, powracamy do budowy metali. Wp∏yw temperatury na opór elektryczny. Termistory. Przyczyny nagrzewania si´ przewodnika podczas przep∏ywu pràdu. Opór w∏aÊciwy. 17. Napi´cie, energia i moc Si∏a elektromotoryczna Ró˝nica potencja∏ów. Moc i energia pràdu elektrycznego. Poj´cia si∏y elektromotorycznej u˝ywamy w kontekÊcie energii uzyskanej przez ∏adunek. Na podstawie tej interpretacji definiujemy jednostk´ napi´cia. Aby utrwaliç wiadomoÊci o zale˝noÊci mocy i energii od nat´˝enia pràdu, rozwiàzujemy proste zadania 14 1 3 obliczeniowe, w których wykorzystujemy wielkoÊci wyst´pujàce w domowych instalacjach elektrycznych. Pos∏ugujemy si´ jednostkà energii – kilowatogodzinà. 2 18. Obwody pràdu Obwody szeregowe sta∏ego i równoleg∏e. Amperomierze i woltomierze. Ten rozdzia∏ rozpoczynamy od przypomnienia symboli elektrycznych i najprostszych schematów. Nast´pnie omawiamy zwiàzki mi´dzy napi´ciami, nat´˝eniami pràdu w obwodach szeregowych i równoleg∏ych oraz obliczamy opory zast´pcze dla tych po∏àczeƒ. 19. Praktyczne obwody elektryczne Opór wewn´trzny êród∏a SEM. Prawo Ohma dla obwodu ca∏kowitego. Dzielniki napi´cia. Uogólniamy poznanà postaç prawa Ohma dla odcinka obwodu na obwody zawierajàce êród∏a SEM o pewnym oporze wewn´trznym przez zapisanie oporu ca∏kowitego jako sumy oporu wewn´trznego i zewn´trznego. Skutki istnienia oporu wewn´trznego dostrzegamy w praktyce, uruchamiajàc silnik samochodu z zapalonymi reflektorami. 20. Prawa Kirchhoffa I i II prawo Kirchhoffa. I prawo Kirchhoffa interpretujemy jako konsekwencj´ istnienia zasady zachowania ∏adunku, a II prawo Kirchhoffa jako konsekwencj´ istnienia zasady zachowania energii. Wykorzystujemy poznane prawa do obliczeƒ takich wielkoÊci, jak opory, nat´˝enia pràdów lub napi´cia w obwodach zawierajàcych oczka sieci. Uzasadniamy wzory na opory zast´pcze przy szeregowych i równoleg∏ych po∏àczeniach oporników. Dzia∏ 4. Pole elektromagnetyczne 21. ElektromagPole magnetyczne netyzm przewodników z pràdem. Elektromagnes. Si∏a elektrodynamiczna. Indukcja magnetyczna. Wyznaczamy kszta∏t linii si∏ pola magnetycznego wokó∏ solenoidu i okreÊlamy jego bieguny za pomocà ig∏y magnetycznej. Stosujemy odpowiednie regu∏y u∏atwiajàce okreÊlenie kierunku i zwrotu linii si∏ pola magnetycznego wytworzonego przez solenoid, p´tl´ ko∏owà oraz przewodnik prostoliniowy. OkreÊlajàc kierunek si∏y elektrodynamicznej, korzystamy z regu∏y Fleminga. Indukcj´ magnetycznà uto˝samiamy 15 2 Oddzia∏ywanie przewodników z pràdem. Definicja ampera. 3 z g´stoÊcià strumienia magnetycznego, czyli wielkoÊci okreÊlajàcej koncentracj´ linii si∏ pola magnetycznego. Na podstawie pomiaru si∏ wzajemnego oddzia∏ywania przewodników z pràdem mo˝emy wprowadziç jednostk´ nat´˝enia pràdu – 1 amper. 22. Si∏a elektrodynamiczna. Si∏a dzia∏ajàca na poruszajàcà si´ czàstk´ w polu magnetycznym. Przypominamy wiadomoÊci o polu magnetycznym. Stosowanie wzoru na si∏´ uzupe∏niamy o przypadek, gdy przewodnik jest umieszczony pod pewnym kàtem w stosunku do linii si∏ pola magnetycznego. Rozszerzamy równie˝ zakres stosowania regu∏y Fleminga (regu∏a lewej d∏oni) i wynikajàcego z niej wzoru na si∏´ dzia∏ajàcà na czàstk´ na∏adowanà poruszajàcà si´ w polu magnetycznym. 23. Indukcja elektromagnetyczna. Indukowanie pràdu elektrycznego. Obliczanie strumienia magnetycznego. Realizacj´ zagadnienia rozpoczynamy od demonstracji zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Nast´pnie analizujemy warunki, jakie muszà byç spe∏nione, aby wytworzyç pràd indukcyjny (w szczególnoÊci zgodnoÊç z zasadà zachowania energii) oraz czynniki wp∏ywajàce na wartoÊç nat´˝enia i kierunek wytworzonego pràdu. Wprowadzamy poj´cie si∏y elektromotorycznej indukcji, zwracajàc uwag´, ˝e jest to wielkoÊç o wymiarze ró˝nicy potencja∏ów, a nie si∏y. Jej wartoÊç obliczamy, korzystajàc z prawa Faradaya. Aby wyznaczyç kierunek indukowanego pràdu, korzystamy z regu∏y Lenza. Jako jeden z przyk∏adów wykorzystania zjawiska indukcji elektromagnetycznej pos∏u˝y nam transformator. 1 Si∏a elektromotoryczna indukcji. Regu∏a Lenza. Wykorzystanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Dzia∏ 5. Drgania i fale 24. Drgania Drgania swobodne i wymuszone. Opis drgaƒ (okres, amplituda, cz´stotliwoÊç). Poszukujemy przyk∏adów drgaƒ w naszym otoczeniu oraz obserwujemy drgania wytworzone w pracowni. Rejestrujemy drgania i wprowadzamy poj´cie cz´stotliwoÊci w∏asnej drgaƒ. Porównujàc wykresy drgaƒ sinusoidalnych, kszta∏tujemy umiej´tnoÊç okreÊlania okresu, cz´stotliwoÊci, amplitudy i porównujemy fazy dwóch drgaƒ. 16 1 2 Drgania harmoniczne. Energia w ruchu drgajàcym. Drgania gasnàce. Rezonans. 3 Dla drgaƒ harmonicznych przedstawiamy graficznie zale˝noÊç po∏o˝enia, pr´dkoÊci i przyspieszenia od czasu. Na podstawie równania drgaƒ harmonicznych obliczamy po∏o˝enie cia∏a w okreÊlonym czasie przy danej cz´stotliwoÊci drgaƒ. Przedstawiamy graficznie zale˝noÊç energii kinetycznej, potencjalnej i ca∏kowitej w ruchu drgajàcym. Drgania gasnàce omawiamy w kontekÊcie dzia∏ania amortyzatorów samochodowych. OkreÊlamy warunek rezonansu i podajemy znane przyk∏ady wyst´powania i zastosowania tego zjawiska. Opisujàc fale, wprowadzamy takie poj´cia, jak: impuls falowy, a dla fal periodycznych: d∏ugoÊç fali, wychylenie, amplituda i okres drgaƒ. Fale poprzeczne i pod∏u˝ne badamy na przyk∏adzie d∏ugiej spr´˝yny. Nast´pnie omawiamy fale na wodzie i fale dêwi´kowe. Przedstawiajàc graficznie fale poprzeczne, wyjaÊniamy poj´cie fazy i ró˝nicy faz. Polaryzacj´ fal mo˝emy zademonstrowaç za Polaryzacja fal. pomocà w´˝a gumowego, zmieniajàc p∏aszczyzn´ drgaƒ. Wskazujemy na efekty polaryzacji fali poprzecznej w przypadku Êwiat∏a, mikrofal, fal radiowych i telewizyjnych. Omawiamy przyk∏ady wykorzystania zjawiska polaryzacji. Energia fali. SzybkoÊç fali. Wprowadzamy poj´cie nat´˝enia fali jako wielkoÊci okreÊlajàcej, ile energii dostarcza fala w jednostce czasu (1s) jednostce Za∏amanie fal na wodzie. powierzchni (1m2). Fale dêwi´kowe. Przeprowadzamy pokaz zjawiska za∏amania fali na wodzie, a nast´pnie omawiamy to zjawisko. Przy omawianiu fal dêwi´kowych wskazane jest przeprowadzanie badania fal dêwi´kowych za pomocà komputera lub oscyloskopu. Wskazujemy na ró˝nic´ w przebiegu wykresów dêwi´ków o ró˝nej cz´stotliwoÊci, barwie i amplitudzie. 25. Fale Drgania jako êród∏o fal. Fale pod∏u˝ne i poprzeczne. 26. Odbicie i za∏amanie Odbicie Êwiat∏a. Zastosowa- Na odpowiednim rysunku wyjaÊniamy bieg promieni Êwietlnych podczas tworzenia nie zwierciade∏ p∏askich. 17 1 2 Za∏amanie Êwiat∏a. Prawo Snella. Ca∏kowite wewn´trzne odbicie. Optyka Êwiat∏owodowa. 27. Superpozycja fal Sk∏adanie fal. Interferencja. SpójnoÊç fal. Interferencja Êwiat∏a. Dyfrakcja fal. Fale stojàce. 3 obrazu pozornego w zwierciadle p∏askim, korzystajàc z prawa odbicia. Za∏amanie Êwiat∏a przy przejÊciu z jednego oÊrodka do drugiego wyjaÊniamy zmianà pr´dkoÊci Êwiat∏a przy przechodzeniu przez granic´ tych oÊrodków. Nast´pnie formu∏ujemy prawo za∏amania i wykorzystujemy je do wyjaÊnienia zjawiska ca∏kowitego wewn´trznego odbicia i przechodzenia Êwiat∏a przez Êwiat∏owody. Zasad´ superpozycji fal stosujemy, analizujàc nak∏adanie si´ dwóch wychyleƒ wytworzonych na grubym sznurze, a nast´pnie dwóch fal na powierzchni wody. OkreÊlamy warunki wzmocnienia i os∏abienia fal. Interferencj´ fal mo˝emy zaobserwowaç dla fal na wodzie i dla Êwiat∏a z lasera. Omawiajàc interferencj´, poruszamy problem spójnoÊci (koherencji). Wskazujemy na zastosowanie modelu falowego do opisu dêwi´ku, Êwiat∏a i innego promieniowania elektromagnetycznego, elektronów itp. Wyznaczamy d∏ugoÊç fali dla Êwiat∏a przy u˝yciu siatki dyfrakcyjnej. Zjawisko dyfrakcji obserwujemy dla fal na wodzie. Wnioski uogólniamy na inne rodzaje fal. Wykorzystujàc fale stojàce, wyznaczamy d∏ugoÊci fali dêwi´kowej oraz omawiamy rezonans. Dzia∏ 6. Kwanty, czàsteczki i atomy 28. Widma Widma liniowe. Widma emisyjne i absorpcyjne. Promieniowanie elektromagnetyczne. 29. Fizyka kwantowa Omawiajàc zagadnienie widm, nale˝y zwróciç uwag´ na zagadnienie badania widm promieniowania wysy∏anego przez gwiazdy oraz zasad´ jednoÊci materii we WszechÊwiecie. Dokonujàc przeglàdu promieniowania elektromagnetycznego, zwracamy uwag´, ˝e wielkoÊcià charakterystycznà dla promieniowania jest jego cz´stotliwoÊç i energia, gdy˝ d∏ugoÊç fali zmienia si´ przy przechodzeniu przez granic´ dwóch oÊrodków. Tworzenie modeli Tworzenie modeli mo˝emy wyjaÊniç na makroskopowych. Modele przyk∏adzie zjawiska przep∏ywu pràdu 18 1 30. Metody pracy fizyków 3 elektrycznego. Mo˝emy go opisywaç podobnie jak przep∏yw wody lub te˝ jako ruch ∏adunków elektrycznych. Ka˝dy model ma jakieÊ ograniczenia. Model korpuskularny omawiamy na przyk∏adzie gazu, a model falowy na przyk∏adzie fal na wodzie. DoÊwiadczenie z interferencjà elektronów po przejÊciu przez dwie szczeliny sk∏ania do postawienia pytania, czy model falowy i model korpuskularny mogà jednoczeÊnie opisywaç to samo zjawisko. Problem ten odnosimy równie˝ do Êwiat∏a: czy Êwiat∏o wykazujàce w doÊwiadczeniu Younga natur´ falowà mo˝e zachowywaç si´ jak strumieƒ czàstek. Energia fotonów. Zjawisko Relacj´ Einsteina okreÊlajàcà energi´ fotonu traktujemy jako zwiàzek mi´dzy fotoelektryczne – w∏aÊciwoÊciami korpuskularnymi (energia) równanie Einsteina. i falowymi (cz´stotliwoÊç) czàstek. Energi´ Dualizm korpuskularnofotonów i elektronów wyra˝amy równie˝ falowy. w elektronowoltach. 2 korpuskularne i modele falowe. DoÊwiadczenie Younga. Dyfrakcja elektronów. Niedok∏adnoÊç pomiarów. Zasada nieoznaczonoÊci. Zakres stosowalnoÊci teorii fizycznych. Maksymalna szybkoÊç przekazywania informacji w przyrodzie. Efekty relatywistyczne. Metody badawcze fizyki. 31. Porzàdek i chaos w przyrodzie Wskazujemy na przyk∏adach przyczyny tego, ˝e ka˝dy pomiar w warunkach rzeczywistych jest obarczony b∏´dem pomiarowym. Nast´pnie stawiamy problem udoskonalania przyrzàdów pomiarowych i ich wp∏yw na dok∏adnoÊç pomiarów. Wprowadzamy zasad´ nieoznaczonoÊci jako zasad´ nak∏adajàcà ograniczenie na mo˝liwoÊç jednoczesnego dok∏adnego okreÊlania wartoÊci wielkoÊci fizycznych tworzàcych par´ tzw. wielkoÊci sprz´˝onych (np. po∏o˝enie – p´d, energia – czas ). OkreÊlamy szybkoÊç rozchodzenia si´ Êwiat∏a w pró˝ni jako maksymalnà szybkoÊç przekazywania informacji okreÊlonych przez teori´ wzgl´dnoÊci. Omawiamy przyk∏ady metod naukowych fizyki, zwracajàc uwag´ na zasadniczà rol´ doÊwiadczenia. Podajemy przyk∏ady procesów termodynamicznych, ich przebieg i skutki. Omawiamy przyk∏ady procesów odwracalnych i nieodwracalnych. Wprowadzamy poj´cie entropii i II zasad´ Procesy termodynamiczne. OdwracalnoÊç i nieodwracalnoÊç procesów. Kierunek 19 1 32. Termodynamika 2 przebiegu procesów w przyrodzie. 3 termodynamiki jako zasad´ okreÊlajàcà kierunek przebiegu procesów nieodwracalnych w przyrodzie. Âwiat makroskopowy i mikroskopowy. Kinetyczny model budowy materii. Zmiany stanów skupienia. W modelu makroskopowym okreÊlamy stan materii, u˝ywajàc takich parametrów, jak ciÊnienie, temperatura, obj´toÊç i masa. Za pomocà kinetycznego modelu budowy materii wyjaÊniamy w∏aÊciwoÊci substancji w ró˝nych stanach skupienia oraz zmiany stanu skupienia. Badamy zale˝noÊç temperatury od czasu w trakcie ogrzewania i topnienia lodu, ogrzewania i wrzenia wody. Stosujàc kinetyczny model budowy materii, wyjaÊniamy, dlaczego podczas tych procesów musimy dostarczaç energi´. OkreÊlamy poj´cie energii wewn´trznej oraz omawiamy procesy prowadzàce do zmian energii wewn´trznej. Aby obliczyç zmiany energii wewn´trznej w czasie ogrzewania i przemian fazowych, wprowadzamy poj´cie ciep∏a w∏aÊciwego i ciep∏a przemian fazowych. Energia wewn´trzna. Ciep∏o w∏aÊciwe i ciep∏o przemian fazowych. 33. Gaz idealny Ruchy Browna. Prawa przemian gazowych. Bezwzgl´dna skala temperatur. Gaz idealny. Równanie stanu gazu. Zwiàzek energii kinetycznej z temperaturà. Ruchy Browna sà potwierdzeniem kinetycznego modelu budowy materii. Na tej podstawie tworzymy model gazu, którego czàsteczki poruszajà si´ ruchem chaotycznym. Omawiamy przemian´ izotermicznà, izochorycznà i izobarycznà gazu. Na tej podstawie wprowadzamy bezwzgl´dnà skal´ temperatur i model gazu idealnego. WyjaÊniamy poj´cia mola i masy molowej oraz formu∏ujemy równanie stanu gazu. 34. Struktura atomu Model budowy atomu Thomsona i Rutherforda. Protony i neutrony sk∏adnikami jàdra atomowego. Nukleony i elektrony w atomie. Izotopy i ich zastosowanie. Wykorzystanie promieniowania X, elektronów i neutronów Omawiamy eksperymenty Thomsona i Rutherforda jako pierwsze próby poznania struktury atomu. Nast´pnie zapoznajemy uczniów z eksperymentami prowadzàcymi do odkrycia protonów i neutronów. Na tej podstawie tworzymy model atomu sk∏adajàcego si´ z elektronów i jàdra atomowego, w którego sk∏ad wchodzà protony i neutrony. Kszta∏tujemy umiej´tnoÊç okreÊlania liczby elektronów, protonów 20 1 2 do badania struktury materii. 35. Fizyka jàdrowa Rozszczepienie i synteza termojàdrowa. Równowa˝noÊç masy i energii. Wzór Einsteina. Niedobór masy. Energia wiàzania jàdrowego. 3 i neutronów w atomie na podstawie liczby atomowej i masowej. Zwracamy uwag´ na ró˝nice w budowie i stabilnoÊci izotopów danego pierwiastka oraz na zastosowanie izotopów promieniotwórczych. Poruszamy problem wyst´powania silnych oddzia∏ywaƒ w jàdrze atomowym. Przedstawiamy skal´ rozmiarów (wielkoÊci) poznanych dotychczas obiektów. Przy zapisie reakcji rozszczepienia i syntezy wykorzystujemy zasad´ zachowania ∏adunku i liczby nukleonów. WyjaÊniajàc proces uzyskiwania energii podczas rozszczepienia i syntezy, stosujemy wzór Einsteina, okreÊlajàcy zwiàzek mi´dzy masà i energià. Dokonujemy bilansu masy przed reakcjà i po reakcji. Niedobór masy interpretujemy jako energi´ wiàzania jàdrowego. Przedstawiamy wykres zale˝noÊci energii wiàzania na jeden nukleon od liczby nukleonów w jàdrze i na podstawie tego wykresu wyjaÊniamy, skàd si´ bierze energia w procesach rozszczepienia i syntezy jàdrowej. 36. RadioaktywnoÊç Promieniowanie jonizujàce. W∏aÊciwoÊci promieniowania jonizujàcego. Rozpad promieniotwórczy. Przedstawiamy rezultaty badaƒ promieniowania jonizujàcego w polu elektrycznym i magnetycznym. Omawiamy w∏aÊciwoÊci promieniowania α, β i γ oraz wp∏yw promieniowania jàdrowego na organizmy ˝ywe. Omawiamy sposoby pos∏ugiwania si´ tym promieniowaniem, przechowywania i usuwania materia∏ów radioaktywnych. Wprowadzamy poj´cia: sta∏a rozpadu, aktywnoÊç danej próbki, okres po∏owicznego rozpadu. 37. Budowa i ewolucja WszechÊwiata Obserwacyjne podstawy kosmologii. Modele kosmologiczne. Ewolucja gwiazd. Omawiajàc zagadnienie kosmologiczne, zwracamy uwag´ na problemy czasu, przestrzeni, materii i energii. Przedstawiamy hipotez´ Wielkiego Wybuchu i ewolucj´ gwiazd. Korzystamy z pracowni komputerowej, przeglàdajàc interesujàce strony internetowe poÊwi´cone astronomii. 21 IV. Zamierzone osiàgni´cia ucznia Poziom wiadomoÊci Uczeƒ zna: Dzia∏ 1. Si∏y, ruch i energia 1. Kinematyka – • definicj´ szybkoÊci; opis ruchu • jednostki szybkoÊci: m , 1km 1–– –– ,1km –– s s ; h • poj´cie przemieszczenia jako wielkoÊci wektorowej; • definicj´ pr´dkoÊci jako wielkoÊci wektorowej; Poziom umiej´tnoÊci Uczeƒ: Zagadnienia 2. Ruch przyspieszony • definicj´ przyspieszenia; • jednostk´ przyspieszenia; • symbole wielkoÊci opisujàcych ruch (s,v,t,a); • równania ruchu jednostajnie przyspieszonego; • interpretacj´ przemieszczenia jako pola pod wykresem zale˝noÊci pr´dkoÊci od czasu; • oblicza szybkoÊç na podstawie danej drogi i czasu; • zamienia jednostki; • rozró˝nia wielkoÊci skalarne i wektorowe; • sporzàdza wykres zale˝noÊci drogi od czasu i przemieszczenia od czasu; • interpretuje wykres zale˝noÊci przemieszczenia od czasu i drogi od czasu; • porównuje wartoÊci pr´dkoÊci cia∏ dla dwóch wykresów zale˝noÊci przemieszczenia od czasu na podstawie nachylenia linii wykresów; • planuje doÊwiadczenie w celu wyznaczenia pr´dkoÊci Êredniej cia∏a na pewnym odcinku toru; • omawia ró˝ne metody pomiaru szybkoÊci wózka; • porównuje metody pomiaru pr´dkoÊci pod kàtem dok∏adnoÊci pomiarowych; • wykonuje przekszta∏cenia wzoru v = –st w celu obliczenia dowolnej wielkoÊci wyst´pujàcej w tym wzorze; • prowadzi rachunek mian w zadaniach rachunkowych; • odczytuje dane pomiarowe przedstawione w tabeli i w postaci graficznej; • wykorzystuje metody graficzne do przedstawiania przebytej odleg∏oÊci, przemieszczenia, szybkoÊci, pr´dkoÊci i przyspieszenia; • wyznacza przebytà odleg∏oÊç, obliczajàc pole pod wykresem zale˝noÊci szybkoÊci od czasu oraz przemieszczenia, obliczajàc pole pod wykresem zale˝noÊci pr´dkoÊci od czasu; • oblicza przyspieszenie Êrednie na podstawie definicji; • wyznacza przyspieszenie z nachylenia linii wykresu zale˝noÊci pr´dkoÊci od czasu; • wyprowadza na podstawie definicji pr´dkoÊci i przyspieszenia równania 22 1 3 opisujàce ruch jednostajnie przyspieszony prostoliniowy; • korzysta z równaƒ ruchu jednostajnie przyspieszonego do rozwiàzywania zadaƒ rachunkowych; • interpretuje wykresy zale˝noÊci przemieszczenia od czasu i pr´dkoÊci od czasu w ruchu ze sta∏ym i zmiennym przyspieszeniem; 2 3. Dynamika – przyczyny ruchu • II zasad´ dynamiki; • poj´cie masy jako miary bezw∏adnoÊci; • jednostk´ si∏y; • zwiàzek mi´dzy si∏à i ci´˝arem cia∏a; • przyspieszenie ziemskie; • I zasad´ dynamiki; • wyjaÊnia zwiàzek mi´dzy przyspieszeniem a masà cia∏a, pos∏ugujàc si´ poj´ciem bezw∏adnoÊci; • korzysta z równania wynikajàcego z II zasady dynamiki, aby wyjaÊniç zale˝noÊç przyspieszenia danego cia∏a od dzia∏ajàcej si∏y; • korzysta z tego równania w zadaniach obliczeniowych; • opisuje ruch cia∏a spadajàcego w polu grawitacyjnym z tego pomini´ciem si∏y oporu powietrza; • wyjaÊnia przyczyn´ spadania cia∏ w powietrzu z niejednakowym przyspieszeniem; • opisuje doÊwiadczenie pozwalajàce wyznaczyç przyspieszenie ziemskie; • wskazuje na przyczyny niepewnoÊci pomiarów w omawianym doÊwiadczeniu; • wyjaÊnia poj´cie bezw∏adnoÊci; • wyjaÊnia, dlaczego poruszajàce si´ w naszym otoczeniu obiekty (np. cia∏a spadajàce w powietrzu, samochody) osiàgajà pewne pr´dkoÊci maksymalne; 4. Wektory • sposób dodawania dwóch wektorów metodà trójkàta; • dodaje dwa wektory metodà trójkàta; • wyznacza wartoÊç dwóch si∏ wypadkowych dzia∏ajàcych wzd∏u˝ jednej prostej; • wyznacza wypadkowà dwóch si∏ dzia∏ajàcych pod pewnym kàtem; • wyznacza wypadkowà trzech i wi´cej si∏; • rozk∏ada wektor na sk∏adowe o kierunkach wzajemnie prostopad∏ych; • przedstawia graficznie rozk∏ad si∏ na równi pochy∏ej; • oblicza przyspieszenie cia∏a poruszajàcego si´ bez tarcia na równi pochy∏ej; • zasad´ niezale˝noÊci sk∏adowych wektora; • poj´cia: rzut pionowy w gór´ i w dó∏, rzut poziomy i ukoÊny; 23 2 3 • opisuje ruch cia∏a rzuconego do góry z pewnà pr´dkoÊcià poczàtkowà; • oblicza wysokoÊç i czas ruchu cia∏a rzuconego do góry; • przedstawia rzut poziomy jako z∏o˝enie ruchów w kierunku poziomym i pionowym; • opisuje ruch cia∏a rzuconego ukoÊnie, pos∏ugujàc si´ zasadà niezale˝noÊci ruchów; 5. Si∏y, momenty si∏ i ciÊnienie • nazwy powszechnie wyst´pujàcych si∏; • definicje momentu si∏y; • warunek równowagi si∏ i momentów si∏; • poj´cie momentu obrotowego; • definicj´ ciÊnienia; • jednostk´ ciÊnienia; • przedstawia graficznie si∏y dzia∏ajàce na cia∏o; • oblicza moment si∏y; • okreÊla równowag´ lub nierównowag´ momentów si∏ dla dêwigni dwustronnej; • oblicza moment obrotowy dla pary si∏; • oblicza ciÊnienie wywierane przez cia∏a sta∏e, znajàc si∏´ nacisku i powierzchni´; 6. Praca, energia i moc • definicj´ pracy; • jednostk´ pracy; • poj´cie energii potencjalnej ci´˝koÊci i energii kinetycznej; • wzór na zmian´ energii potencjalnej ci´˝koÊci; • wzór na energi´ kinetycznà; • definicj´ mocy i jej jednostk´; • oblicza prac´ w wypadku, gdy si∏a jest równoleg∏a do przemieszczenia; • okreÊla zmiany energii potencjalnej ci´˝koÊci przez wykonywanie pracy nad cia∏em; • oblicza zmian´ energii potencjalnej ci´˝koÊci; • uzasadnia wzór na zmian´ energii potencjalnej ci´˝koÊci; • oblicza energi´ kinetycznà; • uzasadnia wzór na energi´ kinetycznà; • omawia przemiany energii podczas rzutu pionowego do góry, wahania si´ kulki zawieszonej na nici, swobodnego spadania cia∏a; • korzysta z równania wyra˝ajàcego przemiany energii kinetycznej i potencjalnej ci´˝koÊci w celu obliczenia dowolnej wielkoÊci w tym równaniu; • oblicza moc, korzystajàc ze wzoru definiujàcego; 7. Si∏y, pojazdy i bezpieczeƒstwo • poj´cie si∏y nap´dowej • okreÊla si∏y dzia∏ajàce na poruszajàce si´ i si∏y hamujàcej; cia∏o; • wyjaÊnia rol´ tarcia podczas wprawiania • budow´ hamulców samochodu w ruch i podczas hamowania; b´bnowych i tarczowych; 1 24 2 • poj´cia: czas reakcji, droga hamowania i droga zatrzymania; 3 • oblicza moc nap´dowà silnika; • przedstawia graficznie rozk∏ad si∏ dla samochodu holujàcego przyczep´; • przedstawia fizyczne podstawy dzia∏ania pasów bezpieczeƒstwa, poduszek powietrznych i stref zgniotu; • okreÊla zwiàzek pomi´dzy pr´dkoÊcià pojazdu a drogà hamowania i drogà zatrzymania; • przedstawia jakoÊciowà zale˝noÊç pomi´dzy rzeêbà bie˝nika, warunkami drogowymi a drogà hamowania; 8. Odkszta∏cenia cia∏ sta∏ych • zwiàzek mi´dzy obcià˝eniem spr´˝yny a jej wyd∏u˝eniem; • poj´cie wspó∏czynnika spr´˝ystoÊci spr´˝yny; • wykres zale˝noÊci wyd∏u˝enia od obcià˝enia spr´˝yny; • poj´cia: odkszta∏cenie, napr´˝enie, modu∏ Younga, granica spr´˝ystoÊci; • wzór na energi´ spr´˝ystoÊci; • oblicza wspó∏czynnik spr´˝ystoÊci spr´˝yny; • omawia wykres zale˝noÊci wyd∏u˝enia od obcià˝enia spr´˝yny, wskazujàc na nim zakres zale˝noÊci proporcjonalnej; • okreÊla w∏aÊciwoÊci spr´˝ystoÊci cia∏ na podstawie modu∏u Younga; • wyznacza modu∏ Younga na podstawie wykresu zale˝noÊci napr´˝enia od odkszta∏cenia; • dokonuje podzia∏u cia∏ na spr´˝yste, plastyczne, kruche i ciàgliwe na podstawie wykresu zale˝noÊci napr´˝enia od odkszta∏cenia; • uzasadnia wzór na energi´ spr´˝ystoÊci; • stosuje wzór na energi´ spr´˝ystoÊci do zadaƒ obliczeniowych; • oblicza energi´ spr´˝ystoÊci na podstawie pola pod wykresem zale˝noÊci si∏y od wyd∏u˝enia; 9. Praca i energia • równanie wyra˝ajàce energi´ kinetycznà; • równanie wyra˝ajàce zmian´ energii potencjalnej grawitacji; • zasad´ zachowania energii; • podaje przyk∏ady energii w ró˝nych jej formach; • stosuje wzory na energi´ kinetycznà i zmian´ energii potencjalnej w zadaniach obliczeniowych; • omawia przyk∏ady przemian energii i jej zachowania; • oblicza prac´ w sytuacji, gdy kierunek sta∏ej si∏y nie jest zgodny z przemieszczeniem • stosuje zasad´ zachowania energii do opisu zjawisk; 1 25 1 3 • stosuje zasad´ zachowania energii w zadaniach obliczeniowych; 2 10. Zderzenia i odrzut • definicj´ p´du i p´du uk∏adu; • zasad´ zachowania p´du; • poj´cie zderzeƒ spr´˝ystych i plastycznych; • uogólnionà postaç II zasady dynamiki (iloczyn si∏y i czasu jej dzia∏ania jest równy zmianie p´du); • wymienia przyk∏ady zderzeƒ; • stosuje wzór definiujàcy p´d do obliczenia p´du; • stosuje zasad´ zachowania p´du dla zderzeƒ zwiàzanych z po∏àczeniem si´ obiektów po zderzeniu; • stosuje zasad´ zachowania p´du i zasad´ zachowania energii do prostych przyk∏adów zderzeƒ spr´˝ystych; • stosuje zasad´ zachowania p´du do zderzeƒ plastycznych; • u˝ywa poj´cia p´du przy opisie ruchu cia∏ w przestrzeni kosmicznej; • stosuje zasad´ zachowania p´du w postaci wektorowej dla zderzeƒ spr´˝ystych kul i czàstek elementarnych; • stosuje zasad´ zachowania p´du dla zjawiska odrzutu; • uzasadnia zwiàzek si∏y ze zmianà p´du cia∏a; • stosuje uogólnionà postaç II zasady dynamiki w zadaniach obliczeniowych; 11. Ruch po okr´gu • poj´cie radiana; • zwiàzek kàta wyra˝onego w radianach z d∏ugoÊcià ∏uku; • poj´cie ruchu jednostajnego po okr´gu; • poj´cie I i II pr´dkoÊci kosmicznej; • zale˝noÊç si∏y doÊrodkowej od masy, pr´dkoÊci i promienia; • zale˝noÊç przyspieszenia doÊrodkowego od pr´dkoÊci i promienia; • wymienia przyk∏ady ruchu po okr´gu; • wyra˝a zakreÊlony przez cia∏o kàt w radianach; • wskazuje ró˝nice mi´dzy pr´dkoÊcià i szybkoÊcià w ruchu po okr´gu; • wskazuje w podanych przyk∏adach si∏´ spe∏niajàcà rol´ si∏y doÊrodkowej; • stosuje II zasad´ dynamiki dla ruchu po okr´gu; • oblicza si∏´ i przyspieszenie doÊrodkowe w ruchu po okr´gu; • oblicza wartoÊç I pr´dkoÊci kosmicznej na podstawie przyspieszenia ziemskiego i promienia Ziemi; • przedstawia wektory si∏ w ruchu po okr´gu dla samochodu na poziomej i na pochy∏ej jezdni, dla kulki wirujàcej na nici; Dzia∏ 2. Pole grawitacyjne i elektrostatyczne 12. Pole grawitacyjne • prawo powszechnego cià˝enia; • interpretuje pole grawitacyjne jako pole si∏; • przedstawia pole grawitacyjne centralne 26 1 3 2 • definicj´ nat´˝enia pola i jednorodne graficznie za pomocà linii si∏ grawitacyjnego; pola; • zwiàzek mi´dzy • okreÊla kierunek si∏y grawitacyjnej nat´˝eniem pola w ka˝dym punkcie pola na podstawie linii grawitacyjnego si∏ pola grawitacyjnego; a przyspieszeniem • oblicza wartoÊç si∏y grawitacyjnej, ziemskim; korzystajàc z prawa powszechnej grawitacji; • uzasadnia zale˝noÊç si∏y grawitacyjnej od odleg∏oÊci mi´dzy Êrodkami mas; • omawia sposób wyznaczenia sta∏ej grawitacji i przyspieszenia ziemskiego; 13. Pole elektryczne • definicj´ nat´˝enia pola elektrycznego; • zwiàzek mi´dzy nat´˝eniem pola a ró˝nicà potencja∏ów mi´dzy dwoma punktami pola; • poj´cie ∏adunku elementarnego; • prawo Coulomba; • poj´cie przenikalnoÊci dielektrycznej pró˝ni i jej zwiàzek ze wspó∏czynnikiem proporcjonalnoÊci (sta∏à k) wynikajàcym z prawa Coulomba; • interpretuje pole elektryczne jako pole si∏; • wyjaÊnia zjawisko elektryzowania cia∏; • przedstawia graficznie pole elektryczne za pomocà linii si∏; • omawia doÊwiadczenie wyznaczajàce kszta∏t linii si∏ pola elektrostatycznego; • okreÊla kierunek si∏y elektrostatycznej dzia∏ajàcej na ∏adunek dodatni i ujemny na podstawie linii si∏ pola elektrostatycznego; • okreÊla tor i oblicza si∏´ dzia∏ajàcà na ∏adunek w polu elektrostatycznym wytworzonym przez dwie równoleg∏e p∏aszczyzny na∏adowane ró˝noimiennie; • opisuje doÊwiadczenie Millikana; • interpretuje prawo Coulomba; • uzasadnia wzór okreÊlajàcy nat´˝enie pola elektrostatycznego w polu centralnym; • porównuje wielkoÊci opisujàce pole grawitacyjne i elektrostatyczne; 14. Kondensatory • definicj´ pojemnoÊci, jej jednostk´ podstawowà i pochodne; • wzór okreÊlajàcy energi´ na∏adowanego kondensatora; • schematy ∏àczenia równoleg∏ego i szeregowego kondensatorów; • wzory na pojemnoÊç zast´pczà przy ∏àczeniu • omawia budow´ kondensatorów; • wyjaÊnia rol´ kondensatora w obwodzie pràdu sta∏ego; • porównuje umowny kierunek pràdu z rzeczywistym ruchem noÊników ∏adunku; • wykorzystuje wzór definiujàcy pojemnoÊç w zadaniach obliczeniowych; • przedstawia graficznie zale˝noÊç nat´˝enia pràdu od czasu ∏adowania kondensatora poprzez sta∏y opór; • interpretuje pole pod wykresem zale˝noÊci nat´˝enia pràdu ∏adowania od czasu jako ∏adunek zgromadzony w kondensatorze; 27 1 3 • uzasadnia wzór na energi´ kondensatora; • stosuje wzór na energi´ kondensatora w zadaniach rachunkowych; • interpretuje pole pod wykresem zale˝noÊci napi´cia od ∏adunku dla kondensatora jako energi´ na∏adowanego kondensatora; • oblicza energi´ kondensatora na podstawie danej pojemnoÊci i napi´cia oraz danej pojemnoÊci i ∏adunku; • oblicza pojemnoÊç zast´pczà przy po∏àczeniu równoleg∏ym i szeregowym; • okreÊla zwiàzki mi´dzy ∏adunkami i napi´ciami kondensatorów po∏àczonych równolegle i szeregowo; • porównuje w∏aÊciwoÊci po∏àczeƒ szeregowych i równoleg∏ych oporników oraz kondensatorów; • analizuje zmiany ∏adunku i energii podczas ∏àczenia na∏adowanego kondensatora z drugim kondensatorem; 2 równoleg∏ym i szeregowym kondensatorów; • zale˝noÊç nat´˝enia pràdu roz∏adowania kondensatora; • równanie opisujàce roz∏adowanie kondensatora; Dzia∏ 3. Ruch elektronów 15. Pràd elektryczny • umowny kierunek przep∏ywu pràdu; • noÊniki pràdu elektrycznego; • jednostki nat´˝enia pràdu elektrycznego i ∏adunku; • zwiàzek mi´dzy jednostkami amper i kulomb; • omawia budow´ metali; • wyjaÊnia zjawisko przep∏ywu pràdu w metalach; • oblicza dowolnà wielkoÊç na podstawie zale˝noÊci mi´dzy nat´˝eniem pràdu a przep∏ywajàcym ∏adunkiem; • okreÊla umowny kierunek pràdu w obwodzie; 16. Opór i opór w∏aÊciwy • definicj´ oporu elektrycznego i jego jednostki; • prawo Ohma; • poj´cia opornika omowego, termistora, diody; • zastosowania termistorów; • zale˝noÊç oporu przewodnika od jego rozmiarów; • poj´cie oporu w∏aÊciwego; • uzasadnia ró˝nice w Êwieceniach dwóch ró˝nych ˝arówek pod∏àczonych do tego samego êród∏a, pos∏ugujàc si´ poj´ciem oporu elektrycznego; • buduje obwód potrzebny do wyznaczenia oporu elektrycznego przewodnika; • oblicza opór elektryczny, korzystajàc z zale˝noÊci wyra˝ajàcej prawo Ohma; • interpretuje charakterystyk´ pràdowo-napi´ciowà dla opornika omowego, diody i ˝arówki; • oblicza opór, korzystajàc z charakterystyki pràdowo-napi´ciowej; 28 1 17. Napi´cie, energia i moc 3 • wyjaÊnia przyczyny nagrzewania si´ przewodnika podczas przep∏ywu pràdu i zwiàzek tego zjawiska z oporem przewodnika; • stosuje zale˝noÊci oporu przewodnika od jego rozmiarów w zadaniach obliczeniowych; 2 • zwiàzek mi´dzy ró˝nicà potencja∏ów a przekazanà danemu ∏adunkowi energià; • zale˝noÊç mocy pràdu elektrycznego od nat´˝enia pràdu i napi´cia; • zwiàzek mi´dzy jednostkami mocy, napi´cia i nat´˝enia pràdu elektrycznego; • zale˝noÊç mocy od nat´˝enia pràdu dla danego opornika; • zale˝noÊç mocy od napi´cia dla danego opornika; • oblicza energi´ ∏adunku po przejÊciu przez danà ró˝nic´ potencja∏ów; • omawia przemiany energii w obwodzie pràdu elektrycznego; • oblicza moc pràdu elektrycznego na podstawie danego nat´˝enia pràdu i napi´cia; • uzasadnia wzór na moc pràdu elektrycznego; • stosuje poznane wzory na moc w zadaniach rachunkowych; • oblicza straty energii w linii przesy∏owej, znajàc jej opór, przesy∏anà moc i napi´cie; • oblicza energi´ elektrycznà wydzielonà na oporze omowym; • wyra˝a energi´ elektrycznà w kWh; 18. Obwody pràdu • symbole stosowane sta∏ego w obwodach elektrycznych; • wzory na opór zast´pczy w obwodach szeregowych i równoleg∏ych; • rysuje i interpretuje schematy obwodów elektrycznych; • rysuje i interpretuje schematy obwodów szeregowych i równoleg∏ych; • buduje proste obwody elektryczne; • oblicza si∏´ elektromotorycznà ogniw po∏àczonych szeregowo; • oblicza opór zast´pczy oporników w obwodach szeregowych i równoleg∏ych; • okreÊla w∏aÊciwoÊci obwodów szeregowych i równoleg∏ych; • okreÊla cechy dobrego amperomierza i woltomierza; • w∏àcza prawid∏owo do obwodu amperomierz i woltomierz; 19. Praktyczne obwody elektryczne • wyjaÊnia konsekwencje istnienia oporu wewn´trznego dla obwodu zewn´trznego; • sporzàdza zale˝noÊç napi´cia od nat´˝enia • poj´cie oporu wewn´trznego i SEM; • zale˝noÊç napi´cia od 29 1 20. Prawa Kirchhoffa 3 pràdu w obwodzie, w którym znajduje si´ êród∏o o oporze wewn´trznym; • wyznacza SEM i opór wewn´trzny na podstawie wykresu zale˝noÊci napi´cia od nat´˝enia; • korzysta z prawa Ohma dla obwodu ca∏kowitego do obliczenia dowolnej wyst´pujàcej w nim wielkoÊci; 2 nat´˝enia pràdu pobieranego ze êród∏a o pewnym oporze wewn´trznym; • budow´ dzielnika napi´cia; • treÊç I i II prawa • uzasadnia I prawo Kirchhoffa za pomocà Kirchhoffa; zasady zachowania ∏adunku; • konwencje dotyczàcà • buduje obwód dla sprawdzenia s∏usznoÊci znaków SEM i spadków I prawa Kirchhoffa; potencja∏ów na • korzysta z I prawa Kirchhoffa, aby oporach; wyznaczyç nat´˝enie pràdu w obwodzie; • uzasadnia II prawo Kirchhoffa za pomocà zasady zachowania energii; • stosuje II prawo Kirchhoffa do obliczenia nat´˝eƒ pràdów w obwodach rozga∏´zionych; • uzasadnia wzory na opór zast´pczy przy ∏àczeniu szeregowym i równoleg∏ym, korzystajàc z praw Kirchhoffa; Dzia∏ 4. Pole elektromagnetyczne 21. Elektromagnetyzm • regu∏´ prawej d∏oni umo˝liwiajàcà okreÊlenie kszta∏tu i zwrotu linii si∏ pola magnetycznego zwojnicy; • regu∏´ prawej r´ki (lub regu∏´ Êruby prawoskr´tnej) pozwalajàcà okreÊliç kszta∏t i zwrot linii pola magnetycznego przewodnika prostoliniowego; • regu∏´ lewej d∏oni (regu∏´ Fleminga); • zale˝noÊç si∏y elektrodynamicznej od nat´˝enia pràdu i d∏ugoÊci przewodnika w danym polu magnetycznym; • opisuje budow´ elektromagnesu; • wyjaÊnia rol´ rdzenia w elektromagnesie; • okreÊla kszta∏t i zwrot linii pola magnetycznego wokó∏ zwojnicy; • wyznacza bieguny magnetyczne zwojnicy z pràdem za pomocà ig∏y magnetycznej; • okreÊla kszta∏t i zwrot linii pola magnetycznego wokó∏ przewodnika prostoliniowego z pràdem; • opisuje doÊwiadczenie wykazujàce istnienie pola magnetycznego wokó∏ przewodnika z pràdem; • okreÊla ustawienie ig∏y w dowolnym punkcie pola magnetycznego na podstawie linii si∏ pola magnetycznego; • okreÊla kierunek i zwrot si∏y dzia∏ajàcej na przewodnik z pràdem w polu magnetycznym; • korzysta ze wzoru na si∏´ elektrodynamicznà w zadaniach obliczeniowych; 30 1 2 • definicj´ jednostki indukcji magnetycznej (g´stoÊci strumienia magnetycznego) – tesl´; • wzajemne oddzia∏ywanie prostoliniowych przewodników z pràdem; 3 • wyjaÊnia wzajemne oddzia∏ywanie prostoliniowych przewodników z pràdem; • omawia sposób zdefiniowania jednostki nat´˝enia pràdu – 1 ampera; • wyra˝a jednostk´ indukcji magnetycznej poprzez jednostki podstawowe uk∏adu SI; • okreÊla wzajemne oddzia∏ywanie dwóch zwojnic z pràdem o wspólnej osi; • wzór na si∏´ 22. Si∏a elektrodynamiczna elektrodynamicznà dzia∏ajàcà na przewodnik w polu magnetycznym; • wzór na si∏´ dzia∏ajàcà na poruszajàcà si´ czàstk´ na∏adowanà w polu magnetycznym; • stosuje regu∏´ Fleminga dla przewodników z pràdem i poruszajàcych si´ ∏adunków w polu magnetycznym; • oblicza wartoÊci si∏ dzia∏ajàcych na przewodniki z pràdem i ∏adunki poruszajàce si´ w polu magnetycznym; • uzasadnia ruch czàstki na∏adowanej po okr´gu w polu magnetycznym; • uzasadnia wzór na si∏´ dzia∏ajàcà na poruszajàcy si´ ∏adunek w polu magnetycznym; • wskazuje na si∏´ Lorentza jako na si∏´ doÊrodkowà dzia∏ajàcà na poruszajàcy si´ ∏adunek w polu magnetycznym; 23. Indukcja elektromagnetyczna • demonstruje zjawisko indukcji elektromagnetycznej za pomocà zwojnicy i magnesu; • wyjaÊnia poj´cie strumienia magnetycznego; • spoÊród podanych przyk∏adów wskazuje te, w których indukowany jest pràd elektryczny; • oblicza si∏´ elektromotorycznà indukcji dla pojedynczej ramki i zwojnicy usuwanej z pola magnetycznego; • okreÊla kierunek indukowanego pràdu w zwojnicy przy zbli˝aniu i oddalaniu magnesu, korzystajàc z zasady zachowania energii; • okreÊla kierunek pràdu w przewodniku prostoliniowym przy jego przemieszczaniu w polu magnetycznym na podstawie si∏y dzia∏ajàcej na elektrony; • okreÊla kierunek pràdu indukcyjnego, korzystajàc z regu∏y Lenza; • omawia budow´ transformatora; • zjawisko indukcji elektromagnetycznej; • definicj´ strumienia magnetycznego i jego jednostk´ – 1 weber; • prawo Faradaya dla indukcji elektromagnetycznej; • regu∏´ Lenza; 31 1 2 3 • wyjaÊnia dzia∏anie transformatora na podstawie zjawiska indukcji elektromagnetycznej; • wymienia inne zastosowania indukcji elektromagnetycznej; Dzia∏ 5. Drgania i fale 24. Drgania • poj´cie drgaƒ swobodnych i wymuszonych; • wielkoÊci: okres, cz´stotliwoÊç, amplituda; • zwiàzek mi´dzy okresem i cz´stotliwoÊcià; • definicj´ ruchu harmonicznego; • równanie po∏o˝enia w ruchu harmonicznym; • zwiàzek mi´dzy przyspieszeniem i po∏o˝eniem cia∏a w ruchu harmonicznym; • zjawisko drgaƒ t∏umionych; • zjawisko rezonansu; • poj´cie cz´stotliwoÊci drgaƒ w∏asnych; • opisuje eksperyment demonstrujàcy drgania swobodne; • interpretuje zale˝noÊç po∏o˝enia od czasu dla ruchu drgajàcego; • odczytuje okres i amplitud´ na podstawie zale˝noÊci wychylenia od czasu dla ruchu drgajàcego; • wyjaÊnia poj´cie fazy na podstawie zale˝noÊci po∏o˝enia od czasu dla ró˝nych drgaƒ; • oblicza ró˝nic´ faz dwóch drgaƒ; • wymienia przyk∏ady drgaƒ harmonicznych; • omawia zmiany po∏o˝enia, pr´dkoÊci i przyspieszenia od czasu w ruchu harmonicznym; • wskazuje na zwiàzek mi´dzy ruchem po okr´gu a ruchem harmonicznym; • oblicza po∏o˝enie na podstawie zale˝noÊci po∏o˝enia od czasu; • omawia zmiany energii na przyk∏adzie drgaƒ kuli zawieszonej na nici; • przedstawia graficznie zmiany energii potencjalnej, kinetycznej i ca∏kowitej w ruchu harmonicznym; • przedstawia graficznie zale˝noÊç po∏o˝enia i amplitudy od czasu dla drgaƒ t∏umionych; • wskazuje rol´ drgaƒ t∏umionych w amortyzatorach samochodowych; • demonstruje zjawisko rezonansu mechanicznego; • okreÊla warunki, jakie muszà zostaç spe∏nione, aby zasz∏o zjawisko rezonansu; • opisuje praktyczne przyk∏ady zjawiska drgaƒ wymuszonych i zjawiska rezonansu; 25. Fale • przyk∏ady drgaƒ; • wielkoÊci opisujàce ruch drgajàcy i falowy: cz´stotliwoÊç, • opisuje ruch falowy na przyk∏adzie liny, spr´˝yny, fal na wodzie; • interpretuje graficznà reprezentacj´ fali; • odczytuje wielkoÊci okreÊlajàce ruch falowy 32 2 wychylenie, amplituda, okres drgaƒ, ró˝nica faz, d∏ugoÊç i pr´dkoÊç rozchodzenia si´ fal; • przyk∏ady fal poprzecznych i pod∏u˝nych; • definicj´ nat´˝enia fali i jego jednostk´; • pr´dkoÊç dêwi´ku w powietrzu; 3 na podstawie reprezentacji graficznej fali; • wyjaÊnia ró˝nice mi´dzy falami poprzecznymi i pod∏u˝nymi; • wyjaÊnia, dlaczego polaryzacja jest zjawiskiem charakterystycznym dla fal poprzecznych; • omawia wykorzystanie zjawiska polaryzacji fal elektromagnetycznych; • uzasadnia fakt, ˝e fala biegnàca niesie energi´; • opisuje, jak zmienia si´ nat´˝enie fali ze wzrostem jej odleg∏oÊci od êród∏a; • uzasadnia zwiàzek mi´dzy szybkoÊcià rozchodzenia si´ fali a jej d∏ugoÊcià; • stosuje powy˝szy zwiàzek w zadaniach obliczeniowych; • opisuje zjawisko za∏amania si´ fal na wodzie; • przedstawia graficznie fale o ró˝nych cz´stotliwoÊciach i amplitudach; • opisuje eksperyment wyznaczajàcy cz´stotliwoÊç dêwi´ku; 26. Odbicie i za∏amanie • prawo odbicia; • prawo za∏amania; • definicj´ wspó∏czynnika za∏amania; • zjawisko ca∏kowitego wewn´trznego odbicia i poj´cie kàta granicznego; • zastosowanie Êwiat∏owodów; • zjawisko rozszczepienia Êwiat∏a; • przedstawia bieg promieni tworzàcych obraz w zwierciadle p∏askim; • stosuje prawo odbicia, by okreÊliç bieg promienia po odbiciu od powierzchni zwierciad∏a; • stosuje prawo Snella w celu okreÊlenia biegu promienia po za∏amaniu; • wyjaÊnia zjawisko ca∏kowitego wewn´trznego odbicia na podstawie prawa za∏amania; • wyjaÊnia dzia∏anie lornetki pryzmatycznej; • wyjaÊnia dzia∏anie Êwiat∏owodu; • wyjaÊnia zjawisko rozszczepienia Êwiat∏a i powstawanie t´czy, 27. Superpozycja fal • zasad´ superpozycji fal; • zjawisko interferencji i dyfrakcji; • warunki wzmocnienia i os∏abienia interferencyjnego; • wyjaÊnia zasad´ superpozycji fal na przyk∏adzie sk∏adania dwóch impulsów; • opisuje zjawisko interferencji fal na wodzie, fal dêwi´kowych, interferencj´ Êwiat∏a i mikrofal; • wyjaÊnia, dlaczego spójnoÊç dwóch êróde∏ 1 33 1 3 fal jest warunkiem wystàpienia zjawiska interferencji; • wyjaÊnia powstawanie obrazu interferencyjnego w doÊwiadczeniu Younga; • wyznacza d∏ugoÊç fali Êwiat∏a, wykorzystujàc interferencj´ Êwiat∏a; • uzasadnia wzór na d∏ugoÊç fali wynikajàcy z doÊwiadczenia Younga; • opisuje doÊwiadczenie demonstrujàce dyfrakcj´ fal na wodzie; • omawia dyfrakcj´ innych fal (Êwiat∏a, fal radiowych, mikrofal); • wytwarza na sznurze fale stojàce o ró˝nej d∏ugoÊci; • opisuje fal´ stojàcà, dla struny i dla s∏upa powietrza; • wyjaÊnia powstawanie fal stojàcych; • wyznacza d∏ugoÊç fali dêwi´kowej; 2 • poj´cie spójnoÊci; • poj´cie ró˝nicy dróg optycznych; • zjawisko powstawania fali stojàcej; • poj´cia w´z∏ów i strza∏ek fali stojàcej; Dzia∏ 6. Kwanty, czàsteczki i atomy 28. Widma • poj´cie widma absorpcyjnego i emisyjnego; • zwiàzek energii fotonu z ró˝nicà energii poziomów energetycznych elektronu w atomie; • rodzaje promieniowania elektromagnetycznego; • pr´dkoÊç Êwiat∏a jako najwi´kszà pr´dkoÊç rozchodzenia si´ informacji; • zwiàzek mi´dzy pr´dkoÊcià i d∏ugoÊcià fali; • wyjaÊnia rol´ pud∏a rezonansowego w instrumentach muzycznych; • wyjaÊnia powstanie liniowego widma absorpcyjnego; • wyjaÊnia ró˝nice mi´dzy widmem emisyjnym a absorpcyjnym; • oblicza energi´, cz´stotliwoÊç i d∏ugoÊç fali emitowanego fotonu, znajàc ró˝nic´ poziomów energetycznych elektronu; • dowodzi istnienia dyskretnych poziomów energetycznych w atomie na podstawie widma liniowego; • stosuje zwiàzek mi´dzy pr´dkoÊcià i d∏ugoÊcià fali w celu obliczenia nieznanych wielkoÊci (równie˝ przy przejÊciu mi´dzy oÊrodkami o ró˝nej pr´dkoÊci rozchodzenia si´ promieniowania elektromagnetycznego); • analizuje widmo fal elektromagnetycznych; • pos∏uguje si´ jednostkami d∏ugoÊci: nanometr i mikrometr; 29. Fizyka kwantowa • zjawisko dyfrakcji elektronów; • zwiàzek d∏ugoÊci fali z kàtem ugi´cia wiàzki • wyjaÊnia na przyk∏adzie poj´cie modelu makroskopowego; • omawia modele makroskopowe: korpuskularny i falowy; 34 1 30. Metody pracy fizyków 2 elektronowej; • sta∏à Plancka; • zale˝noÊç energii fotonu od jego cz´stotliwoÊci (relacja Einsteina); • jednostk´ energii – 1 elektronowolt; • poj´cie cz´stotliwoÊci progowej i pracy wyjÊcia w zjawisku fotoelektrycznym; • równanie Einsteina dla zjawiska fotoelektrycznego; • równanie de Broglie’a; 3 • wyjaÊnia, co to znaczy, ˝e elektrony majà natur´ zarówno korpuskularnà, jak i falowà; • omawia zjawisko dyfrakcji elektronów na grafitowej folii; • omawia sposób wyznaczenia d∏ugoÊci fali elektronów z wykorzystaniem zjawiska dyfrakcji; • oblicza pr´dkoÊç elektronów po przejÊciu przez danà ró˝nic´ potencja∏ów; • planuje doÊwiadczenie pozwalajàce wyznaczyç odleg∏oÊci mi´dzy p∏aszczyznami w krysztale z wykorzystaniem dyfrakcji elektronów; • interpretuje zale˝noÊç Einsteina jako zwiàzek mi´dzy w∏aÊciwoÊciami czàstek i w∏aÊciwoÊciami fal; • pos∏uguje si´ zale˝noÊcià Einsteina, aby obliczyç energi´ lub cz´stotliwoÊç fotonów; • zamienia jednostki energii, elektronowolty, na d˝ule; • opisuje zjawisko fotoelektryczne; • wyjaÊnia, dlaczego w zjawisku fotoelektrycznym wyst´puje cz´stotliwoÊç progowa; • stosuje równanie Einsteina w zadaniach obliczeniowych; • wybiera odpowiedni model (korpuskularny lub falowy), by wyjaÊniç zachowanie si´ Êwiat∏a; • przedstawia hipotez´ de Broglie’a; • okreÊla, kiedy do opisu materii stosujemy model falowy, a kiedy model korpuskularny; • poj´cie determinizmu i indeterminizmu; • cechy metody indukcyjnej, hipotetyczno-dedukcyjnej i statystycznej; • efekty relatywistyczne wyst´pujàce przy pr´dkoÊciach zbli˝onych do pr´dkoÊci Êwiat∏a; • okreÊla przyczyny niepewnoÊci pomiarowych; • rozró˝nia teori´ od hipotezy; • okreÊla na podanym przyk∏adzie stosowanà metod´; • okreÊla zakres stosowania teorii fizycznych, np. mechaniki Newtona; 35 1 31. Porzàdek i chaos w przyrodzie 2 • poj´cie procesu termodynamicznego; • poj´cie entropii; • drugà zasad´ termodynamiki; 3 • wymienia przyk∏ady procesów odwracalnych i nieodwracalnych; • stosuje drugà zasad´ termodynamiki w celu uzasadnienia kierunku przebiegu zjawisk w przyrodzie; 32. Termodynamika • parametry makroskopowe okreÊlajàce stan materii; • przyk∏ady zmiany stanów skupienia; • poj´cie temperatury przemian fazowych; • poj´cie energii wewn´trznej; • sposoby zmiany energii wewn´trznej; • poj´cie ciep∏a w∏aÊciwego i ciep∏a przemian fazowych; • przedstawia kinetyczny model budowy materii; • wyjaÊnia ró˝nice we w∏aÊciwoÊciach cia∏ sta∏ych, cieczy i gazów, pos∏ugujàc si´ kinetycznym modelem materii; • wyjaÊnia zmiany stanów skupienia, stosujàc kinetyczny model budowy substancji; • interpretuje wykresy zale˝noÊci temperatury od czasu och∏adzania i ogrzewania z uwzgl´dnieniem przemian fazowych; • wyjaÊnia, dlaczego podczas ogrzewania, topnienia i wrzenia musimy dostarczaç energi´ do substancji; • analizuje przyk∏ady zjawisk pod kàtem zmian energii wewn´trznej; • okreÊla zmiany energii wewn´trznej danego cia∏a na podstawie zmian jego temperatury; • oblicza energi´ dostarczonà podczas ogrzewania lub ozi´biania substancji; • oblicza energi´ dostarczonà lub odebranà podczas przemian fazowych w sta∏ej temperaturze; • omawia sposoby wyznaczania ciep∏a w∏aÊciwego substancji i ciep∏a parowania w temperaturze wrzenia dla wody; 33. Gaz idealny • zjawisko ruchów Browna; • poj´cie mola; • prawo przemiany izotermicznej i jego przedstawienie graficzne; • prawo przemiany izobarycznej i jego interpretacja graficzna; • prawo przemiany izochorycznej i jego przedstawienie graficzne; • przedstawia ruchy Browna jako dowód poprawnego funkcjonowania modelu kinetycznego materii; • wyjaÊnia zjawisko wywierania ciÊnienia przez gaz na Êcianki naczynia, u˝ywajàc modelu kinetycznego; • okreÊla zmiany ciÊnienia na podstawie zmian obj´toÊci w sta∏ej temperaturze; • okreÊla zmiany obj´toÊci na podstawie zmian temperatury przy sta∏ym ciÊnieniu; • okreÊla zmiany ciÊnienia na podstawie zmian temperatury przy sta∏ej obj´toÊci; • wyjaÊnia poj´cie zera bezwzgl´dnego; • zamienia temperatur´ w skali Celsjusza na 36 1 34. Struktura atomu 3 2 • model gazu idealnego; temperatur´ w skali Kelvina i odwrotnie; • równanie stanu gazu; • oblicza liczb´ moli na podstawie masy i masy molowej; • sta∏à gazowà R; • zwiàzek temperatury ze Êrednià energià kinetycznà czàsteczek; • jàdrowy model budowy atomu; • poj´cie nuklidu; • liczb´ masowà oraz ∏adunek elektronu, protonu, neutronu i czàstki α; • znaczenie liczby masowej i atomowej; • poj´cie izotopów; • opisuje doÊwiadczenia przeprowadzone przez Thomsona i Rutherforda; • omawia budow´ atomów wed∏ug Thomsona i Rutherforda; • wyjaÊnia, dlaczego Rutherford zaproponowa∏ planetarny model budowy atomu; • omawia doÊwiadczenia zwiàzane z odkryciem protonu i neutronu; • okreÊla liczb´ elektronów, protonów i neutronów na podstawie liczby masowej i atomowej pierwiastka; • podaje przyk∏ady izotopów; • wymienia zastosowanie izotopów promieniotwórczych; • wskazuje na oddzia∏ywanie silne jako na przyczyn´ stabilnoÊci jàdra atomowego; • okreÊla rzàd wielkoÊci protonu, jàdra atomowego i atomu; 35. Fizyka jàdrowa • zjawisko rozszczepienia i syntezy termojàdrowej; • poj´cie niedoboru masy; • zwiàzek mi´dzy masà i energià (równanie Einsteina); • zale˝noÊç energii wiàzania przypadajàcej na jeden nukleon od liczby nukleonów w jàdrze; • zasad´ zachowania masy i energii; • jednostk´ masy atomowej – 1 u (zunifikowana jednostka masy atomowej); • zapisuje równanie reakcji rozszczepienia uranu po zderzeniu z neutronem; • zapisuje przyk∏ad reakcji syntezy; • stosuje zasad´ zachowania liczby nukleonów i zasad´ zachowania ∏adunku w przemianach jàdrowych; • stosuje równanie Einsteina do wyznaczenia energii wiàzania; • wyjaÊnia zwiàzek mi´dzy energià wiàzania a stabilnoÊcià jàder; • wyjaÊnia, dlaczego w procesach rozszczepienia i syntezy wydziela si´ energia; • wyra˝a mas´ w jednostkach masy atomowej i kilogramach, a odpowiadajàcà masie energi´ w d˝ulach i elektronowoltach; 37 1 36. RadioaktywnoÊç 2 • rodzaje promieniowania jàdrowego; • w∏aÊciwoÊci promieniowania α, β i γ; • poj´cie sta∏ej rozpadu i aktywnoÊci próbki; • jednostk´ aktywnoÊci; • zwiàzek mi´dzy aktywnoÊcià próbki i liczbà atomów; • poj´cie okresu po∏owicznego rozpadu; • równanie rozpadu dla liczby atomów i aktywnoÊci danego pierwiastka; • zwiàzek mi´dzy sta∏à rozpadu a okresem po∏owicznego rozpadu; 3 • stosuje zasad´ zachowania liczby nukleonów i zasad´ zachowania ∏adunku dla rozpadów promieniotwórczych; • opisuje zachowanie si´ promieniowania α, β i γ w polu magnetycznym; • zapisuje reakcje rozpadu α, β i γ; • porównuje przenikliwoÊç poszczególnych rodzajów promieniowania; • omawia sposoby przechowywania i usuwania materia∏ów radioaktywnych oraz bezpiecznego pos∏ugiwania si´ nimi; • omawia zjawisko promieniotwórczoÊci naturalnej; • interpretuje graficznà zale˝noÊç liczby atomów pierwiastka promieniotwórczego w próbce od czasu rozpadu; • oblicza liczb´ atomów po up∏ywie czasu odpowiadajàcego wielokrotnoÊci okresu po∏owicznego rozpadu; • oblicza liczb´ atomów po up∏ywie danego czasu rozpadu, korzystajàc z kalkulatora; 37. Budowa i ewolucja WszechÊwiata • budow´ Uk∏adu S∏onecznego; • sposoby poznawania WszechÊwiata; • hipotez´ Wielkiego Wybuchu; • budow´ typowych gwiazd; • cykl ewolucyjny gwiazdy. • wymienia i charakteryzuje planety nale˝àce do Uk∏adu S∏onecznego; • pos∏uguje si´ mapà nieba, okreÊlajàc po∏o˝enie gwiazd na niebie; • omawia procesy ewolucji gwiazd na przyk∏adzie S∏oƒca; • omawia metod´ wyznaczania odleg∏oÊci astronomicznych. 38 V. Propozycja rozk∏adu materia∏u Rozk∏ad materia∏u zosta∏ sporzàdzony do realizacji nauczania fizyki w wymiarze 4 godzin w ca∏ym cyklu kszta∏cenia. Przy nauczaniu fizyki w wymiarze 3 godzin tygodniowo w ca∏ym cyklu kszta∏cenia mo˝na pominàç tematy zapisane kursywà. Rozk∏ad zawiera propozycj´ realizacji Êcie˝ek edukacyjnych. Przyj´to nast´pujàce oznaczenia: EF – edukacja filozoficzna, EEk – edukacja ekologiczna, EM – edukacja czytelnicza i medialna, EZ – edukacja prozdrowotna. W nawiasach zosta∏y okreÊlone treÊci nauczania Êcie˝ek podane w Podstawie programowej. Rozk∏ad zawiera 103 tematy lekcji przy 3-godzinnej i 133 tematy przy 4-godzinnej realizacji materia∏u nauczania fizyki. Zagadnienia Dzia∏ 1. Ruch i si∏y 1. Kinematyka – opis ruchu 2. Ruch przyspieszony Âcie˝ki edukacyjne Temat lekcji 1. Opis ruchu 2. Rejestracja ruchu 3. Graficzne metody opisywania ruchu 4. Przyspieszenie w ruchu zmiennym 5. Pomiar szybkoÊci i przyspieszenia 6. Równania ruchu ze sta∏ym przyspieszeniem 7. Zastosowanie równaƒ ruchu ze sta∏ym przyspieszeniem 8. Ruch ze zmiennym przyspieszeniem 3. Dynamika – przyczyny ruchu 9. Si∏a i przyspieszenie 10. Przyspieszenie wywo∏ane ci´˝arem cia∏a 11. Pomiar przyspieszenia ziemskiego 12. Masa i bezw∏adnoÊç 13. Ruch z uwzgl´dnieniem oporów 4. Wektory 14. 15. 16. 17. 18. 5. Si∏y, momenty i ciÊnienie 19. Obrót jako skutek dzia∏ania si∏ 20. Moment pary si∏ 21. CiÊnienie Dodawanie wektorów Sk∏adowe wektora Ruch po równi pochy∏ej Rzut pionowy i poziomy Rzut ukoÊny 39 EF – omawiamy poglàdy Arystotelesa na istot´ ruchu (treÊci Êcie˝ki EF p. 4) 1 6. Praca, energia i moc 22. 23. 24. 25. 3 EEk – poruszamy problemy zwiàzane z produkcjà energii (treÊci Êcie˝ki EEk p.1, 3) 2 Wykonywanie pracy Rodzaje energii Przemiany energii Moc 26. Si∏y w czasie jazdy samocho7. Si∏y, pojazdy dem i bezpieczeƒstwo 27. Si∏y przy holowaniu 28. Bezpieczeƒstwo ruchu 8. Odkszta∏cenia cia∏ sta∏ych 29. 30. 31. 32. Rozciàganie spr´˝yny Odkszta∏cenia materia∏ów Opis odkszta∏ceƒ Energia potencjalna spr´˝ystoÊci 9. Praca i energia 33. Zmiana energii poprzez wykonanie pracy 34. Zasada zachowania energii 10. Zderzenia i odrzut 35. P´d cia∏a 36. Zderzenia cia∏ i zjawisko odrzutu 37. P´d cia∏a w zjawiskach makroskopowych i mikroskopowych 38. Zwiàzek p´du z zasadami dynamiki 11. Ruch po okr´gu 39. Ruch po okr´gu 40. Si∏a i przyspieszenie w ruchu po okr´gu 41. Prawo powszechnej grawitacji Dzia∏ 2. Pole grawitacyjne i elektryczne 12. Pole grawitacyjne 42. Nat´˝enia pola grawitacyjnego 43. Pomiar przyspieszenia ziemskiego 13. Pole elektryczne 44. Wytwarzanie i badanie pola elektrycznego 45. Nat´˝enie pola elektrycznego 46. Wyznaczenie ∏adunku elementarnego 47. Prawo Coulomba 14. Kondensatory 48. PojemnoÊç kondensatora 49. Energia na∏adowanego kondensatora 40 EZ – zachowanie bezpieczeƒstwa swojego i innych uczestników ruchu podczas jazdy samochodem (treÊci Êcie˝ki EZ p. 1, 4) 1 2 50. ¸àczenie kondensatorów 51. ¸adunek i energia przy ∏àczeniu kondensatorów 52. Roz∏adowanie kondensatora Dzia∏ 3. Ruch elektronów 15. Pràd elektryczny 53. Ruch ∏adunków elektrycznych 54. Nat´˝enie pràdu i ∏adunek elektryczny 16. Opór i opór w∏aÊciwy 55. Opór elektryczny 56. Pomiar oporu 57. Badanie zale˝noÊci oporu przewodnika od temperatury 58. Zale˝noÊç oporu przewodnika od jego rozmiarów 17. Napi´cie, energia i moc 59. Zwiàzek napi´cia z energià elektrycznà 60. Moc pràdu elektrycznego 61. Obliczanie energii elektrycznej 18. Obwody pràdu 62. Szeregowe i równoleg∏e obwody elektryczne sta∏ego 63. Amperomierze i woltomierze 19. Praktyczne obwody elektryczne 64. Opór wewn´trzny 65. Wyznaczanie SEM i oporu wewn´trznego 66. Dzielniki napi´cia 20. Prawa Kirchhoffa 67. I i II prawo Kirchhoffa 68. Zastosowanie praw Kirchhoffa 69. Obliczenia w obwodach zawierajàcych rozga∏´zienia Dzia∏ 4. Pole elektromagnetyczne 21. Elektromagnetyzm 70. Pole magnetyczne 71. Przewodnik z pràdem w polu magnetycznym 72. Oddzia∏ywania przewodników z pràdem 22. Si∏a elektrodynamiczna 73. Ruch czàstek na∏adowanych w polu magnetycznym 41 3 1 2 74. Analiza ruchu czàstki na∏adowanej w polu magnetycznym 23. Indukcja elektromagnetyczna 75. Wytwarzanie pràdu indukcyjnego 76. Obliczanie strumienia magnetycznego 77. Si∏a elektromotoryczna indukcji 78. Kierunek pràdu indukcyjnego Dzia∏ 5. Drgania i fale 24. Drgania 79. Drgania swobodne i wymuszone 80. Opis drgaƒ 81. Ruch harmoniczny 82. Graficzny opis drgaƒ harmonicznych 83. Drgania gasnàce 84. Rezonans 25. Fale 85. Wytwarzanie fal poprzecznych i pod∏u˝nych 86. Polaryzacja fal poprzecznych 87. Energia i szybkoÊç fal 88. Fale na wodzie 89. Badanie dêwi´ku 26. Odbicie i za∏amanie 90. Odbicie Êwiat∏a 91. Za∏amanie Êwiat∏a 92. Optyka Êwiat∏owodów 27. Superpozycja fal 93. Interferencja fal 94. Natura Êwiat∏a 95. Opis zjawiska interferencji Êwiat∏a 96. Wyznaczenie d∏ugoÊci fali Êwiat∏a 97. Dyfrakcja fal 98. Fale stojàce 99. Wyznaczenie d∏ugoÊci fal dêwi´kowych Dzia∏ 6. Kwanty, czàstki i atomy 28. Widma 100. Widma liniowe 101. Promieniowanie elektromagnetyczne 42 3 1 29. Fizyka kwantowa 2 102. Modele makroskopowe: korpuskularny i falowy 103. Fale elektronowe 104. Czàstki Êwiat∏a 105. Zjawisko fotoelektryczne 106. Fale materii 30. Metody pracy fizyków 107. Dok∏adnoÊç pomiarów fizycznych 108. Zasada nieoznaczonoÊci 109. Zakres stosowalnoÊci teorii fizycznych 110. Efekty relatywistyczne 111. Metody badawcze fizyki 31. Porzàdek i chaos w przyrodzie 112. Procesy termodynamiczne 113. Kierunek przebiegu procesów w przyrodzie 3 EF – prawdziwoÊç i zakres stosowalnoÊci teorii fizycznych, granice naszego poznania, kryteria prawdziwoÊci poznania (treÊci Êcie˝ki EF p. 8) 32. Termodynami- 114. Kinetyczny model budowy ka materii 115. Zmiany stanów skupienia 116. Energia wewn´trzna i jej zmiany 117. Ciep∏o w∏aÊciwe i ciep∏o przemian fazowych 118. Wyznaczanie ciep∏a w∏aÊciwego 33. Gaz idealny 119. CiÊnienie w gazie 120. Przemiany gazowe 121. Równanie stanu gazu 34. Struktura atomowa 122. Budowa atomu 123. Sk∏ad jàdra atomowego 124. Izotopy promieniotwórcze i ich wykorzystanie 35. Fizyka jàdrowa 125. Procesy nuklearne: rozszczeEEk – wady i zalety energetyki pienie i synteza jàdrowej (treÊci Êcie˝ki EEk p.1, 3) 126. Energia wiàzania i stabilnoÊç jàdra 127. Równowa˝noÊç masy i energii 43 1 36. RadioaktywnoÊç 2 128. PromieniotwórczoÊç naturalna 129. Ochrona przed promieniowaniem 130. Rozpad promieniotwórczy 3 EM – informacje na temat energetyki jàdrowej uczniowie zdobywajà z Internetu, a nast´pnie przygotowujà referat (treÊci Êcie˝ki EM p. 1, 10) 37. Budowa i ewolucja WszechÊwiata 131. Obserwacje nieba 132. Budowa WszechÊwiata 133. Budowa i ewolucja gwiazd EM – poszukiwanie przez uczniów informacji w Internecie, prezentacja zebranych informacji (treÊci Êcie˝ki EM p. 1, 3, 10) 44 VI. Sprawdzanie i ocenianie osiàgni´ç ucznia Sprawdzanie i ocenianie osiàgni´ç ucznia reguluje szkolny i przedmiotowy system oceniania. Tworzàc ten system, nale˝y pami´taç, ˝e jego g∏ównym celem jest wspieranie rozwoju osobowego i intelektualnego ucznia, czemu ma s∏u˝yç trafne, rzetelne, jawne i obiektywne ocenianie. Uczeƒ poddany sprawdzaniu i ocenianiu osiàgni´ç powinien mieç zapewnionà: 1. znajomoÊç zakresu podlegajàcego ocenie; 2. znajomoÊç wymagaƒ na poszczególne stopnie nauczania; 3. znajomoÊç form i metod oceniania; 4. systematycznoÊç sprawdzania i oceniania osiàgni´ç; 5. znajomoÊç swoich sukcesów i braków w wiadomoÊciach i umiej´tnoÊciach; 6. mo˝liwoÊç samokontroli swoich osiàgni´ç; 7. mo˝liwoÊç doskonalenia swoich metod uczenia si´; 8. mo˝liwoÊç poprawy swoich osiàgni´ç; 9. aktywnoÊç w procesie tworzenia systemu oceniania. Rodzice i opiekunowie ucznia powinni: 1. znaç system oceniania; 2. znaç wymagania edukacyjne; 3. byç na bie˝àco informowani o osiàgni´ciach ucznia. Nauczyciel, dzi´ki prawid∏owemu systemowi oceniania, b´dzie móg∏: 1. dokonaç oceny poziomu nauczania i stopnia realizacji za∏o˝onych celów; 2. dostosowywaç szybkoÊç realizacji procesu dydaktycznego do mo˝liwoÊci uczniów; 3. doskonaliç metody i formy nauczania; 4. modyfikowaç szczegó∏owe cele kszta∏cenia; 5. w sytuacji koniecznej dokonaç zmiany programu nauczania; 6. wspó∏pracowaç z rodzicami i uczniami, aby osiàgnàç zamierzone cele. Przedmiotem oceniania osiàgni´ç edukacyjnych powinny byç wiadomoÊci, umiej´tnoÊci oraz kszta∏towane postawy. WiadomoÊci obejmujà zarówno zapami´tanie poj´ç, faktów i zjawisk, definicji, praw i zasad, za∏o˝eƒ modeli i teorii, jak równie˝ ich zrozumienie. Oznacza to, ˝e uczeƒ powinien przedstawiaç wiadomoÊci w innej formie, ni˝ zosta∏y podane, streÊciç je lub uporzàdkowaç, wykorzystaç do prostego wnioskowania. Umiej´tnoÊci mogà byç sprawdzane w sytuacjach typowych i nietypowych (problemowych). Sprawdzanie w sytuacjach typowych oznacza, ˝e uczeƒ wykorzystuje wiadomoÊci w sytuacjach praktycznych wed∏ug çwiczonych na lekcjach schematów. Sytuacje problemowe to takie, w których uczeƒ dokonuje analizy nieznanych mu zjawisk, formu∏uje samodzielnie problemy badawcze i plany dzia∏ania, znajduje oryginalne rozwiàzania. WiadomoÊci i umiej´tnoÊci przedmiotowe zosta∏y przedstawione w rozdziale „Zamierzone osiàgni´cia ucznia”. Sprawdzaniu i ocenianiu powinny byç poddawane nie tylko wiadomoÊci i umiej´tnoÊci przedmiotowe, ale równie˝ umiej´tnoÊci kluczowe charakterystyczne dla wszystkich przedmiotów, zawarte w Podstawie programowej kszta∏cenia ogólnego. Sà to ni˝ej wymienione umiej´tnoÊci: 45 1. planowanie, organizowanie i ocenianie w∏asnej nauki, przyjmowanie za nià odpowiedzialnoÊci; 2. skuteczne porozumiewanie si´ w ró˝nych sytuacjach, prezentacja w∏asnego punktu widzenia i uwzgl´dnianie poglàdów innych ludzi, poprawne pos∏ugiwanie si´ j´zykiem ojczystym, przygotowanie do publicznych wystàpieƒ; 3. efektywne wspó∏dzia∏anie w zespole, budowanie wi´zi mi´dzyludzkich, podejmowanie indywidualnych i grupowych decyzji, skuteczne dzia∏anie na gruncie zachowania obowiàzujàcych norm; 4. rozwiàzywanie problemów w twórczy sposób; 5. poszukiwanie, porzàdkowanie i wykorzystywanie informacji z ró˝nych êróde∏, efektywne pos∏ugiwanie si´ komputerami i metodami informatyki; 6. odnoszenie do praktyki zdobytej wiedzy oraz tworzenie potrzebnych doÊwiadczeƒ i nawyków; 7. rozwijanie sprawnoÊci umys∏owych oraz osobistych zainteresowaƒ; 8. przyswajanie sobie metod i technik negocjacyjnego rozwiàzywania konfliktów i problemów spo∏ecznych. Sprawdzanie i ocenianie osiàgni´ç ucznia powinno uwzgl´dniaç: 1. Wst´pne diagnozowanie osiàgni´ç uczniów rozpoczynajàcych nauk´. Jest to bardzo istotne zagadnienie, gdy˝ w programie wyst´pujà równie˝ zagadnienia przewidziane do realizacji w gimnazjum. Nauczyciel na podstawie tego badania okreÊli stopieƒ znajomoÊci tych zagadnieƒ przez uczniów i dostosuje w∏asne dzia∏ania do zaistnia∏ej sytuacji. 2. Sprawdzanie kszta∏tujàce (bie˝àca kontrola osiàgni´ç ucznia). Ta forma sprawdzania jest bardzo wa˝na na lekcjach fizyki. Nauczanie tego przedmiotu wymaga od ucznia systematycznoÊci. Realizowane na lekcjach fizyki zagadnienia sà ÊciÊle ze sobà powiàzane. Prowadzenie systematycznej kontroli osiàgni´ç pozwoli na szybkie wykrycie trudnoÊci i podj´cie prób ich przezwyci´˝ania dzi´ki dostosowaniu metod nauczania do mo˝liwoÊci uczniów. 3. Sprawdzanie sumujàce. Ocenianie to obejmuje pewnà zrealizowanà cz´Êç programu lub pewien okres nauki, np. semestr lub rok. Informuje uczniów i rodziców o stopniu opanowania danej partii materia∏u. Pozwala nauczycielowi dokonaç Êwiadomego wyboru dalszej strategii w kolejnym etapie nauczania. Formy kontroli Wymóg trafnoÊci, rzetelnoÊci i obiektywnoÊci oceniania sprawia, ˝e musimy stosowaç ró˝norodne formy sprawdzania osiàgni´ç uczniów. B´dziemy wi´c stosowaç tradycyjnà odpowiedê ustnà pojedynczego ucznia, udzia∏ ucznia w dyskusji zbiorowej, kartkówki, sprawdziany. W ostatnich latach obserwujemy ciàg∏e zmniejszanie liczby godzin przeznaczonych na realizacj´ fizyki, dlatego te˝ mamy coraz mniej czasu na tradycyjne odpytywanie ucznia przy tablicy. Przy realizacji tego programu szczególnego znaczenia nabierajà kartkówki. Materia∏ nauczania jest podzielony na zagadnienia obejmujàce oko∏o 3–4 lekcji. Po zrealizowaniu tematu mo˝emy przeprowadziç kartkówk´ w postaci zadaƒ otwartych lub w postaci testu zawierajàcego zadania zamkni´te. Dzi´ki temu zarówno nauczyciele, jak i uczniowie otrzymajà informacj´ o osiàgni´ciach i podejmà dzia∏ania zapobiegajàce niepowodzeniom szkolnym. PowinniÊmy obserwowaç i oceniaç udzia∏ ucznia w planowanych i przeprowadzanych eksperymentach, przygotowane przez niego prace domowe, referaty i projekty 46 badawcze, stosowanie technologii komputerowej w rozwiàzywaniu problemów badawczych. Uwzgl´dniamy umiej´tnoÊci wspó∏pracy ucznia w grupie, jego zaanga˝owanie, pomys∏owoÊç w rozwiàzywaniu problemów i umiej´tnoÊç prezentowania swoich osiàgni´ç, umiej´tnoÊç korzystania z ró˝nych êróde∏ informacji. Ocenianie musi byç oparte na jawnych kryteriach oraz normach wymagaƒ ustalonych przed rozpocz´ciem nauczania. Oceniajàc ucznia, mo˝emy stosowaç kryterium merytoryczne, strukturalne i j´zykowe. Normy wymagaƒ obejmujà normy jakoÊciowe i iloÊciowe. Normy jakoÊciowe muszà zawieraç opis wiadomoÊci i umiej´tnoÊci sk∏adajàcych si´ na dany poziom wymagaƒ odpowiadajàcy ocenie szkolnej (B. Niemierko, Mi´dzy ocenà szkolnà a dydaktykà, WSiP, Warszawa 1999). Nale˝y je opracowaç na podstawie zamieszczonych w programie „Zamierzonych osiàgni´ç ucznia”. Normy iloÊciowe informujà ucznia, jaki procent mo˝liwych do uzyskania punktów lub zaliczonych zadaƒ jest wymagany do osiàgni´cia danego poziomu wymagaƒ. 47 VII. Podstawa programowa – treÊci nauczania 1. Ruch, jego powszechnoÊç i wzgl´dnoÊç. Poj´cie ruchu w historii filozofii i w naukach przyrodniczych. Ruch w ró˝nych uk∏adach odniesienia. Maksymalna szybkoÊç przekazu informacji w przyrodzie i jej konsekwencje. Efekty relatywistyczne. 2. Oddzia∏ywania w przyrodzie. Rodzaje oddzia∏ywaƒ w mikro- i makroÊwiecie. Pola si∏ i ich wp∏yw na charakter ruchu. 3. Makroskopowe w∏asnoÊci materii a jej budowa mikroskopowa. Model oscylatora harmonicznego i jego zastosowanie w opisie przyrody, ruch drgajàcy (amplituda, okres, cz´stotliwoÊç, przemiany energii). Mikroskopowe modele cia∏ makroskopowych o ró˝norodnych w∏asnoÊciach mechanicznych, elektrycznych, magnetycznych, optycznych oraz ich zastosowanie w urzàdzeniach codziennego u˝ytku. 4. Porzàdek i chaos w przyrodzie. Procesy termodynamiczne, ich przyczyny i skutki. Procesy odwracalne i nieodwracalne, druga zasada termodynamiki, entropia, statystyczny charakter makroskopowych prawid∏owoÊci w przyrodzie. 5. Âwiat∏o i jego rola w przyrodzie. Âwiat∏o jako fala, d∏ugoÊç fali, szybkoÊç rozchodzenia si´ fali, interferencja i dyfrakcja, widmo fal elektromagnetycznych, barwa, odbicie i za∏amanie Êwiat∏a, rozszczepienie Êwiat∏a bia∏ego, polaryzacja Êwiat∏a. Kwantowy model Êwiat∏a, zjawisko fotoelektryczne i jego zastosowania. Budowa atomu, analiza spektralna, laser i jego zastosowania. 6. Energia i jej przemiany, transport energii. Przeglàd poznanych form energii. Równowa˝noÊç masy i energii. Elementy fizyki jàdrowej. Energetyka jàdrowa, reaktory a broƒ jàdrowa. PromieniotwórczoÊç, jej zastosowania i zagro˝enia. Transport energii w ruchu falowym. Konwekcja. Przewodnictwo cieplne. Przewodnictwo elektryczne. 7. Budowa i ewolucja WszechÊwiata. Czas – przestrzeƒ – materia – energia. Czàstki elementarne a historia WszechÊwiata. Obserwacyjne podstawy kosmologii. Modele kosmologiczne. Galaktyki i ich uk∏ady. Ewolucja gwiazd. 8. JednoÊç mikro- i makroÊwiata. Fale materii, dowody eksperymentalne falowych cech czàstek elementarnych, dualizm falowo-korpuskularny. Pomiar makroskopowy w fizyce a pomiary w mikroÊwiecie kwantowym, niepewnoÊci pomiarowe a zasada nieoznaczonoÊci. 9. Fizyka a filozofia. Zakres stosowalnoÊci teorii fizycznych. Determinizm i indeterminizm w opisie przyrody. Elementy metodologii nauk, metoda indukcyjna i hipotetyczno-dedukcyjna, metody statystyczne. 10. Narz´dzia wspó∏czesnej fizyki i ich rola w badaniu mikro- i makroÊwiata. Laboratoria i metody badawcze wspó∏czesnych fizyków. Wspó∏czesne obserwatoria astronomiczne. Osiàgni´cia naukowe minionego wieku i ich znaczenie. 48
