Tantervjavaslat Vermes Miklós: Fizika könyveihez
A négyosztályos gimnáziumba a diákok az általános iskolában szerzett tárgyszerű fizikai ismeretekkel jönnek (bár ezek az ismeretek meglehetősen különbözőek lehetnek). Az általános iskolából hozott szemlélet és ismeretanyag esetenként könnyítheti a tanár dolgát, de a fizika fogalomrendszerének egységes felépítése azonban a gimnázium feladata és felelőssége.
A. Témakörök
Az új anyag közlésére a tanórák kb. kétharmada fordítható, a többi időt tanulói mérési gyakorlatok, feladatmegoldás, ismétlés és ellenőrzés töltheti ki. Az alábbiak a feldolgozásra ajánlott tananyag vázlatos tematikus felsorolását adják, az egyes címszavak után zárójelbe tett szám utal az adott témakör feldolgozására ajánlott órák számára.
9. osztály
Heti óraszám: 2, évi óraszám: 74
I. témakör: mechanika
1. téma: Kinematika (20 óra)
Alapfogalmak
Az egyenes vonalú egyenletes mozgás
Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás
A szabadesés
Mozgás a lejtőn
A körmozgás, az egyenletes körmozgás
A függőleges és vízszintes hajítás
2. téma: Dinamika (25 óra)
Az erő, az erők összegezése
Newton törvényei
A tömeg, a nehézségi erő, a súly, a súlytalanság. A rugóerő
A súrlódás
A közegellenállás
A testek egyensúlya
Az impulzus
Az impulzus-megmaradási törvény
Az egyenletes körmozgás dinamikája
A Newton-féle gravitációs törvény
Kepler törvényei
A mesterséges égitestek mozgása
Az űrhajózás
3. téma: Munka, energia (8 óra)
A munkavégzés fajtái
A mechanikai energia fajtái
A munkatétel
A mechanikai energia megmaradásának törvénye
A teljesítmény és a hatásfok
II. témakör: Hőtan I.
1. téma: Gázok (19 óra)
Halmazállapotok és tulajdonságaik
Az anyag részecskeszerkezete
A gázok hidegen: Boyle-Mariotte törvény
A gázok melegen: Gay-Lussac I. és II. törvénye
Az abszolút hőmérsékleti skála
Az egyesített gáztörvény
Az ideális gáz állapotegyenlete
A belső energia
A tágulási munka
A hőmennyiség
A fajlagos hőkapacitás, a hőkapacitás, a mólhő
A hőtan I. főtétele
Speciális állapotváltozások
A gázok kétféle fajhője
A hőtan II. és III. főtétele
Az ekvipartíció tétele
2. téma: Folyadékok (2 óra)
A folyadékok tulajdonságai
A folyadékok hőtágulása
10. osztály
Heti óraszám: 3, évi óraszám: 111
I. témakör: Hőtan II.
1. téma: Szilárd testek (3 óra)
Szilárd testek tulajdonságai
Szilárd testek lineáris és köbös hőtágulása
2. téma: Halmazállapot-változások (6 óra)
Olvadás, fagyás
Párolgás, lecsapódás
Telített gőzök
Forrás
Kalorimetrikus eljárások
II. témakör: Elektrosztatika (10 óra)
Elektromos alapjelenségek
Az elektromos megosztás
Az elektromos töltés
Az elektromos Coulomb-törvény
Az elektromos erőtér
Az elektromos térerősség, a feszültség és a potenciál
A kondenzátor
A kapacitás
Az elektromos erőtér energiája
III. témakör: Elektrodinamika (12 óra)
Az elektromos áram keletkezése
Az áramerősség és mérése
Ohm törvénye
Az ellenállás és mérése
Az ellenállás függése a vezető adataitól
A fogyasztók kapcsolása
Kirchhoff törvények
Az elektromos munka és teljesítmény
Az áram hőhatása
Az áram kémiai hatása
Galvánelemek
Ohm törvénye teljes áramkörre
Az elemi töltés
Az áramvezetés mechanizmusa félvezetőkben
A dióda és a tranzisztor
Vezetés gázokban
Vezetés vákuumban
IV. témakör: Elektromágnesség
1. téma: Magnetosztatika (5 óra)
Alapjelenségek
A mágneses erőtér
A mágneses erőtér jellemzői és szemléltetése
Az anyagok mágnesezhetősége
A Föld mágnessége
2. téma: Az áram mágneses hatása (10 óra)
Az egyenes vezető mágneses erőtere
A köráram mágneses erőtere
A tekercs mágneses erőtere
Vezetők egymásra hatása
A mágnesség magyarázata
Mozgó töltések mágneses erőtérben
Lorentz erő
Katódsugárzás
3. téma: Elektromágneses indukció (15 óra)
Alapjelenségek
Az indukált áram iránya: Lenz törvenye
Az indukált feszültség nagysága
Az önindukció
Az áramjárta tekercs energiája
4. téma: A váltakozó áram (10 óra)
A váltakozó áram előállítása
A váltakozó áram jellemző adatai
A váltóáramú ellenállások
A váltóáram munkája és teljesítménye
Generátorok, motorok
A transzformátor
A hálózati elektromos energia előállítása és szállítása
V. témakör: Rezgések és hullámok
1. téma: Mechanikai rezgések (8 óra)
A harmonikus rezgőmozgás keletkezése, jellemző adatai
A rezgőmozgás kinematikai leírása
A rezgőmozgás dinamikai leírása
A rezgésidő kiszámítása
A rezgőmozgás energiaviszonyai
A fonálinga
2. téma: Mechanikai hullámok (6 óra)
A hullámmozgás keletkezése és jellemző adatai
A hullámok fajtái: longitudinális és transzverzális
A hullámok visszaverődése, törése
A hullámok interferenciája
Állóhullámok
A hullámok elhajlása
A hullámok polarizációja
3. téma: Hangtan (6 óra)
A hang keletkezése, terjedése, jellemző adatai
Hangskálák
Húrok, sípok
A rezonancia
A Doppler-effektus
A hanglebegés
4. téma: Rezgőkörök (5 óra)
A párhuzamos rezgőkör
Az elektromágneses rezgések előállítása
Az elektromágneses rezgések fajtái
Rezgőkörök rezonanciája
A nyitott rezgőkör: az antenna
5. téma: Az elektromágneses hullámok (5 óra)
Az elektromágneses hullám fogalma, jellemzése
Az elektromágneses hullámok spektruma
Az elektromágneses hullámok gyakorlati alkalmazásai
A rádió és a televízió
6. téma: Optika I. (10 óra)
A fény tulajdonságainak vizsgálata
A fény terjedése
A fényvisszaverődés
A fénytörés és a Snellius-Descartes törvény
A teljes visszaverődés
A prizma
A színszóródás
A lencsék képalkotása
Lencsék és tükrök gyakorlati alkalmazása
11. osztály
Heti óraszám: 2, évi óraszám: 74
I. témakör: Hullámoptika
1. téma: Optika II. (11 óra)
A fény, mint hullám, a fényinterferencia
A fényelhajlás résen és rácson
Színképek, színképelemzés
Színkeverés
A poláros fény
A fénysebesség, mint határsebesség
1. téma: A fény kettős természete (5 óra)
Tömegnövekedés
A tömeg és energia kapcsolata
A fény hullámtermészetével nem magyarázható jelenségek
A fényelektromos jelenség
A fotocella
A fény részecske természete
A foton
A foton energiája, tömege és impulzusa
A fotocella és napelem alkalmazása
2. téma: Az elektron kettős természete (5 óra)
Az elektron, mint részecske
Elektroninterferencia, elektrondiffrakció
Elektronhullám
Elektronmikroszkóp
Az anyaghullám
A kétféle anyag
3. téma: Atommodellek (12 óra)
Az elemi részek
Az elemi részek átalakulásai
Az atommodellek kísérleti alapjai, előremutató sajátságai és hibái
Thomson-féle atommodell
Rutherford-féle atommodell
Bohr-féle atommodell
A vonalas színkép keletkezése
A fény kisugárzása és elnyelése
Világító gázok
Az infravörös és ultraibolya sugárzások
A röntgensugárzás
A kvantummechanikai atommodell
III. témakör: Magfizika
1. téma: Az atommag szerkezete (4 óra)
A nukleonok
A nukleáris kölcsönhatás jellemzése
A tömegdefektus
Az izotóp elemek
2. téma: A radioaktivitás (9 óra)
A természetes radioaktivitás
A sugárzások fajtái és jellemző adatai
Kísérleti eszközök
A mesterséges radioaktivitás
A természetes és mesterséges radioaktivitás gyakorlati alkalmazásai
Radioaktív sugárzás környezetünkben, a sugárvédelem alapjai
3. téma: Maghasadás (4 óra)
A maghasadás jelensége
A láncreakció
Atombomba, atomreaktor
Az atomenergia felhasználásának előnyei és hátrányai
4. téma: Magfúzió (2 óra)
A magfúzió jelensége, a csillagok energiatermelése
A hidrogénbomba
IV. témakör: Csillagászat
1. téma: A Naprendszer (5 óra)
A csillagos égbolt látszólagos mozgása
A Naprendszer valóságos szerkezete
A Naprendszer tagjai
Föld, Hold, Nap
2. téma: A csillagok (5 óra)
A csillagok adatai
A csillagok születése; fejlődése és pusztulása
Kvazárok, pulzárok, neutron csillagok, fekete lyukak, galaktikák
3. téma: A kozmológia alapjai (2 óra)
Az univerzum tágulása
Hubble törvény
Ősrobbanás-elmélet
4. téma: Űrkutatás (3 óra)
A világűr megismerése, a kutatás irányai
Fakultatív fizika a gimnázium 11-12. osztályában
Heti óraszám: 2
A fizika iránt különösen érdeklődő és/vagy szakirányban továbbtanuló diák a fent részletezett kötelező fizika kurzus tananyagán felül a gimnázium utolsó két évében fakultatív tárgyként további fizikát is tanulhat.
A fakultatív fizika tantárgy feladata, hogy kiegészítve a mindenki számára kötelező anyagot, szélesítse a tanulók fizikai világképét és felkészítse őket a felsőfokú szakirányú továbbtanulásra. A fakultatív fizika tematikájára vonatkozóan a kerettanterv nem tesz megkötéseket, teljes egészében a helyi tanterv készítőinek hatáskörébe utalja, csupán néhány ajánlással kívánja segíteni ezt a munkát.
A fakultációs órák lehetőséget adnak a törzsanyag kiegészítésére nehezebb matematikai számítások bemutatásával, ill. olyan .bonyolultabb, de szemléletformáló kísérletek, mérések elvégzésével, diszkutálásával, amelyek, a mindenki számára kötelező tananyagból időhiány miatt kimaradnak.
A fakultációs órákon, mintegy kitekintésként, lehetőség van egy-egy, a kötelező gimnáziumi tananyagban nem szereplő témának, pl. speciális relativitáselmélet, stb. feldolgozására.
Az érettségi évében a fakultáció jó alkalmat kínál a teljes gimnáziumi tananyag feladatokon keresztül történő rendszerező átismétléséhez, egyben a felvételi vizsgára való felkészítésére is.
B. Követelmények I. Fejlesztési követelmények 1. Ismeretszerzési, feldolgozási és alkalmazási képességek
A tanuló legyen képes a fizikai jelenségek, folyamatok megfigyelésére, megértésére. Tudja a kísérletek, mérések eredményeit különböző formában rögzíteni, illetve azokat leolvasni.
A tanuló legyen képes értelmesen elmondani és megmagyarázni a fizikai jelenségeket, törvényeket.
Tudjon egyszerű kísérleteket elvégezni.
Legyen jártas a mértékegységek használatában
Tudja használni a lexikonokat, a képlet- és táblázatgyűjteményeket, a számítógépes fizikai információkat.
Legyen kellő kritikai érzéke a nem tudományosan alátámasztott szenzációkkal szemben.
Értékelje a természet szépségeit és védje azokat.
2. Tájékozottság az anyagról, térben és időben
Ismerje a környezetünkben előforduló természetes és mesterséges anyagok tulajdonságait.
Legyen gyakorlata a mindennapi életben előforduló távolságok és időtartamok becslésében.
3. Tájékozottság a természettudományos megismerésről, a természettudományok fejlődéséről
Tudja a tanuló, hogy a természet megismerése hosszú folyamat. Ismerje a legfontosabb törvények alkotóit, a kiemelkedő magyar fizikusok, mérnökök munkásságát.
II. Elvárt fizikai ismeretanyag a gimnázium végén
Mechanika
Fogalmak, jelenségek: vonatkoztatási rendszer, elmozdulás, sebesség, szögsebesség, gyorsulás, szöggyorsulás, erő, forgatónyomaték, tömeg. Tehetetlenségi nyomaték, mozgásmennyiség, forgásmennyiség, zárt rendszer, munka, energia, teljesítmény, hatásfok, hullámmozgás és jellemzői.
Törvények: Newton törvények, erő törvények (gravitáció, súrlódás, közegellenállás, lineáris rugalmas erőtörvény), megmaradási törvények (energia, impulzus, impulzusrnomentum).
Elektromosságtan
Fogalmak, jelenségek: elektromos töltés, elemi töltés, elektromos és mágneses dipólus, elektromos és mágneses térjellemzők, kapacitás, elektromos áram, elektromotoros erő, kapocsfeszültség, ellenállás, elektromos szigetelök, vezetők, elektromos munka és teljesítmény, mozgási és nyugalmi indukció, váltóáram, váltóáramú ellenállások, elektromágneses rezgőkör, rezonancia, elektromágneses hullámok.
Törvények: Coulomb törvény, Ohm törvény, Kirchhoff törvények, Maxwell egyenletek speciális esetei(Gauss törvény, gerjesztési törvény, indukció törvény), Lorentz- féle erötörvény, Lenz törvény
Fénytan
Fogalmak, jelenségek: fénysugár, terjedési sebesség, leképezés, valódi ill. virtuális kép, valódi, ill. virtuális tárgy, fényinterferenci a, elhajlás, polarizáció, színkép, a fény kettős természete, foton, elektromágneses spektrum.
Törvények: fényvisszaverődés, fénytörés, tükrök és lencsék leképzési törvénye, Huygens-Fresnel elv.
Termodinamika
Fogalmak, jelenségek: ideális gáz, állapotjelzők, az ideális gáz állapotváltozásai, belső energia, tágulási munka, hőmennyiség, halmazállapot-változások, hőterjedés, kinetikus gázmodell.
Törvények: gáztörvények, állapotegyenlet, a termodinamika főtételei, az ekvipartíció tétel.
Atomfizika
Fogalmak, jelenségek: atomi részecskék, elektronburok, az elektron részecske-, és hullámtermészete, atommodellek.
Törvények: Pauli elv, Hund szabály, határozatlansági elv, a hidrogénatom energiaszintjei (Rydberg formula).
Magfizika
Fogalmak, jelenségek: atommag, elemi részecskék, természetes és mesterséges radioaktivitás, izotópok, kötési energia, maghasadás, magfúzió.
Törvények: tömeg-energia ekvivalencia.
Csillagászat
Fogalmak, jelenségek: bolygók, csillagok, csillagrendszerek, táguló világegyetem, csillagfejlődés.
Törvények: Kepler törvények, Hubble
A középszintű fizikaoktatás ajánlott segédanyagai:
Dr. Vermes Miklós: Fizika I.-II.
Dr. Vermes Miklós: Tanári kézikönyv
Dr. Vermes Miklós: Mechanika-példatár
Moór Ágnes: Középiskolai fizikai példatár
Tasnádi-Juhász-Horváth: Fizika körülöttünk |