kÖzÉpiskolai fizika ÁltalÁnos tanterv - kfki.hu anket/53 a eloadasai/honyek/beadott... ·...

KÖZÉPISKOLAI FIZIKA ÁLTALÁNOS TANTERV

Az általános fizika tantervet alapvetően a középiskolák 9., 10. és 11. osztályai számára készítettük, mindhárom évben heti 2 órás keretben, ami összesen 3×74 =222 tanítási órát jelent. Az iskolák helyi tantervei alapján ettől mind a korosztályokat, mind az óraszámokat illetően lehetséges eltérni.

A tananyagot összesen hat témakörre bontottuk, minden tanévben két témakör kerül feldolgozásra:

9. osztály: 1. témakör: Mozgások (44 óra)2. témakör: Energia (30 óra)

10. osztály: 3. témakör: Elektromosság (50 óra)4. témakör: Környezeti fizika (24 óra)

11. osztály: 5. témakör: Kommunikáció, információ, sugárzás (50 óra)6. témakör: Csillagászat (24 óra)

Minden témakört számozott fejezetekre bontottunk, és az egyes fejezeteket alfejezetekre, melyeket nevezzünk tanítási egységeknek (ezeket már nem számoztuk külön). Egy tanítási egység jelenthet egy tanítási órát, de a tanulóktól, illetve a tanár elképzelésétől, lehetőségeitől függően egy tanítási egységet kettő-három órában is meg lehet valósítani. Az általános tantervre (a humánnal megegyezően) jellemző, hogy a tanítási egységek ugyan logikus sorrendet alkotnak, de közöttük sokszor nincs alapvető egymásra épülés, ezért egyes tanítási egységeket tanári döntés alapján elhagyhatunk, illetve a humán és a reál tantervből más alfejezeteket átvehetünk, és az általános tantervbe beépíthetünk.

Az általános tanterv felépítése majdnem pontosan megegyezik a humán tantervvel, egyetlen új fejezet került csak be új anyagként (sztatika: „A mozdulatlanság feltételei” címmel a mechanika anyagba, vagyis a „Mozgások” témakörbe került). A humán tanterv témaköreiből megőrzött fejezetekben a tartalom csak kismértékben bővült. Mindezzel lehetségessé válik az átjárhatóság a humán és az általános tanterv szerint tanuló csoportok között, ha az iskola az órarendi és csoportszervezési egyéb feltételeket ehhez lehetővé teszi.

A lényeges különbség az általános tanterv és a humán tanterv között az, hogy a magasabb óraszám az általános tanterv szerint tanulók számára biztosítja, hogy megfelelő mennyiségben számítási feladatokat is elvégezhessenek, vagyis a legtöbb témakörben nemcsak kvalitatív ismeretekre tegyenek szert, hanem tudásukat kvantitatív módon is elmélyíthessék. A megfelelő szintű matematikai alapozás lehetővé teszi az általános tanterv szerint tanulók számára azt, hogy a siker reményében jelentkezzenek a középszintű fizika érettségi letételére. Az általános tanterv önmagában nem készít fel a középszintű fizika érettségire, csak megalapozza ehhez a tanulók tudását, a sikeres középszintű érettségihez külön érettségi felkészítő foglalkozásokra van szükség.

Az általános fizika tanterv magasabb óraszáma lehetőséget biztosít arra is, hogy a diákokkal csoportmunkában áltudományos tévképzeteket oszlassunk el. Ezek a javasolt tevékenységek között szerepelnek.

137

9. osztály:

A 9. osztály tananyaga két témakörre oszlik („Mozgások” és „Energia”), melyek tárgyalását hat, illetve öt fejezetre osztva javasoljuk. A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen.

1. témakör: Mozgások (44 óra)

1. fejezet: Közlekedés2. fejezet: A tömegvonzás3. fejezet: Tájékozódás égen-földön4. fejezet: Munka, energia, teljesítmény5. fejezet: A mozdulatlanság feltételei6. fejezet: Rezgések, hullámok

2. témakör: Energia (30 óra)

1. fejezet: Energia nélkül nem megy2. fejezet: A Nap3. fejezet: Energia-átalakító gépek4. fejezet: Atomenergia5. fejezet: Hasznosítható energia

138

1. témakör: Mozgások (44 óra)

Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák:

A témakörben feldolgozott ismeretek, jelenségek lefedik a mechanika: tömegpont kinematikája, dinamikája, munka, energia, statika, mechanikai rezgések, hullámok területeket. A mechanika segít az oksági gondolkodás kialakításában és megerősítésében. Ez a fejezet alapozza meg a jelenségek időbeli lefolyásának függvényekkel való leírását. A mindennapjainkban előforduló jelenségek (közlekedés, sport stb.) vizsgálatából kiindulva vezetjük be a fizikai fogalmakat, fogalmazzuk meg a törvényeket.

A mindennapi életünkből vett modern technikai eszközök (ABS, GPS stb.) megismerése is segíti a helyes fizikai világkép kialakulását. A bevezetett fizikai fogalmak, leírt természeti jelenségek, megismert törvényszerűségek, megértett alkalmazások is hozzájárulnak a természettudományos kompetencia fejlesztéséhez. A javasolt tevékenységek között kiemelt helyen van az internet, ami a digitális kompetenciák fejlődését segítik.

A világhálón tanári útmutatás alapján a legkülönbözőbb problémákhoz keresnek a diákok leírásokat, adatokat. Az adat- és információkeresés több területet céloz meg: fizika, technika, sport, biológia stb. A munka közben a diákok kritikai képességei fejlődnek, a projektmunkák elkészítése során az anyanyelvi kompetenciájuk erősödik.A csoportmunkák során a diákok vitakultúrája, empátiája nőhet.A közlekedéssel kapcsolatos problémák felvetése alternatív megoldások megismerését teszi lehetővé, egyéni álláspontok kialakításra ösztönöz. A sok, életközeli kérdésfelvetés a tanulókat közelebb viszi a technikai eszközökhöz. A környezettudatos, a természet épségét óvó magatartás kialakítása a cél.

A feldolgozás módja segíti a diákokat abban, hogy a modern technológiákat a környezet lehetőségeivel összhangban használhassák, és így a gazdasági élet tudatosabb szereplőivé váljanak.

A tananyagban található számolási feladatok, valamint adatgyűjtéssel és elemzéssel kapcsolatos feladatok fejlesztik az elemző, előítélet-mentes és kritikus gondolkodásmódot, támogatják a matematikai kompetenciák fejlődését.

A hétköznapjainkban megjelenő technikai eszközök működésén túl olyan természeti jelenségeket is megismernek a diákok, amelyek várhatóan nagy érdeklődést keltenek. Ennek kapcsán az önálló tanulás is motiválva van.

Témák, problémák, fogalmak

Követelmények, fejlesztendő

Javasolt tevékenységek

Kapcsolatok

139

kompetenciák1. fejezet: Közlekedés A tanuló ismerje a

kinematikai és dinamikai alapfogalmakat és törvényeket! A természettudományos világkép fejlesztése az oksági, valamint a kölcsönhatásban való gondolkodással kezdődik.

Ismeretterjesztő DVD megtekintése a fejezet legfontosabb tartalmaival kapcsolatban. (Autó haladása, gyorsítása, fékezése, kanyarodása. Közlekedésbiztonsági és kényelmi eszközök.)

Fizika: az általános iskolában megismert kinematikai fogalmak.

Technika: közlekedési eszközök.

Mozgó járművek

Járművek sebessége, gyorsítása, fékezése.Hány másodperc alatt éri el az autó a 100 km/h sebességet?Kinematikai alapfogalmak: tömegpont, vonatkoztatási rendszer, pálya, út, elmozdulás, sebesség, átlagsebesség, gyorsulás. Mozgásgrafikonok készítése, elemzése.Hogyan függ a fékút hossza a kezdősebességtől, illetve az útviszonyoktól?

Egyszerű példákon tudja értelmezni a mozgás viszonylagosságát! Ismerje a sebesség és a gyorsulás fogalmát, jelentését.Ismerje a sebesség különböző mértékegységeit és átváltásait.Legyen képes út-idő és sebesség-idő grafikonokat készíteni, elemezni, abból a mozgás lefolyására következtetni.Ki tudja számítani az egyenes vonalú egyenletes mozgás esetében a sebességet, az utat, illetve a mozgás idejét a többi mennyiség ismeretében.Ismerje a sebesség és a gyorsulás fogalmak közötti különbséget.Képes legyen gyorsuló mozgások elemzésére a fogalmak helyes használatával.Ismerje a gyorsulás mértékegységét. Ismerje a féktávolság függését a sebességtől.

Járművek mozgásának megfigyelése, leírása.Érdekes sebességadatok gyűjtése az interneten, számolása: autók, focilabda, teniszlabda, jégkorong, sportolók.

Gyűjtőmunka: érdekes sebességek az állatvilágban.

Mérés Mikola csővel.Megfigyelés: ejtőzsinór. A négyzetes úttörvény vizsgálata.

Sebességrekordok gyűjtése.Út-idő és sebesség- idő grafikonok készítése, elemzése.

Egyszerű számításos feladatok megoldása.

Matematika: függvény fogalma, grafikus ábrázolás, egyenletrendezés. Internet: gyűjtőmunka.

Technikai eszközök: járművek legnagyobb sebességei.

Testnevelés, sport: érdekes sebességadatok. Biológia: élőlények mozgása, sebességei. Közlekedési szabályok.

140

Közlekedjünk takarékosan, kényelmesen, biztonságosan!

Milyen hosszú legyen a közlekedési lámpa sárga jelzése? A reakcióidő és féktávolság kapcsolata.Melyik a takarékos közlekedés: egyenletesen haladni vagy maximálisan felgyorsulni, azután vészfékezni?Közlekedjünk kényelmesen, biztonságosan: a tempomat, a távolságtartó radar, a tolató radar leírása.A közlekedésbiztonság növelése: gyűrődési zóna, légzsák.Az energiatakarékos közlekedés egyben a környezettudatos, a természet épségét óvó magatartást is kialakítja.

Képes legyen féktávolság kiszámítására. Tudja alkalmazni, hogy a sebesség-idő grafikon alatti terület számértéke a megtett utat adja.Ismerje a takarékos közlekedés technikáit!Tudja eldönteni, hogy melyik vezetési stílus a gazdaságosabb.Képes legyen egyszerű számításokat elvégezni az adott témakörben.Legyen képes megnevezni a közlekedésbiztonsági eszközöket.

Interneten való adatgyűjtés után vitassák meg, hogy legfeljebb mekkora lehet egy sikeres teniszező reakcióideje?

Projektmunka: a közlekedési lámpa sárga jelzése.Közlekedéstechnikai eszközök működési elvének megismerése.


Mozgásgrafikonok vizsgálata.

Fizika: kinematikai ismeretek alkalmazása.

Internet: adatgyűjtés.

Biológia: reakcióidő.

Közgazdaságtan: takarékosság.

Környezetvédelem.

Közlekedési szabályok:közúti sebességhatárok.

Technikai eszközök.

Matematika: függvény fogalma, grafikus ábrázolás, egyenletrendezés.

Gyorsítsuk az autót! (erők világa)

Az erő fogalma, mérése.Newton törvényeiInercia-rendszer.Milyen erők hatnak a járműre az egyenes úton?Milyen erők hatnak a jármű utasára?Speciális erőhatások (nehézségi erő, nyomóerő, fonálerő, súlyerő, súrlódási erők, rugóerő)Súlytalanság állapota.

Ismerje fel a mechanikai kölcsönhatásokban fellépő erőket! Ismerje az erő egységét!Tudja megfogalmazni Newton törvényeit!Tudjon példát és ellenpéldát inercia-rendszerre!Tudjon eredő erőt szerkeszteni, számolni.Ismerje a test súlya és a tömege közötti különbséget.Ismerje a súrlódás

Tudománytörténeti kutatómunka: Galilei és Newton munkásságának megismerése.

Mérési feladat: a rugóban ébredő erő függése a rugó feszítettségétől.Tapadási és csúszási súrlódási együttható mérése egyszerű eszközökkel.


Internet, könyvtár: adatgyűjtés.

Matematika: vektorok, művetek vektorokkal, egyenletrendezés. Technikai eszközök Fizika: kinematikai ismeretek alkalmazása.

141

hatását mozgásoknál. Ismerje a súrlódási erő nagyságát befolyásoló tényezőket. Értse a tapadási és a csúszási súrlódási erők közötti különbséget.

Kísérlet: A súlytalanság állapotának létrehozása egyszerű eszközökkel a tanteremben.

Vigyázz, kanyar! Mekkora sebességgel érdemes egy kanyarba behajtani?A forma1-es autózás érdekességei:miért vastagok a kerekek, miért alacsony az autó, miért fárad el a sofőr nyaka?A közlekedésbiztonság növelése: ABS, kipörgésgátló.Az egyenletes körmozgást leíró kinematikai jellemzők.Az egyenletes körmozgás dinamikai feltétele.

Tudja, hogy kisebb sugarú kanyarban, illetve csúszósabb úton csökkenteni kell a jármű sebességét!Ismerje az egyenletes körmozgást leíró kinematikai jellemzőket: pályasugár, kerületi sebesség, (fordulatszám, keringési idő, szögsebesség), centripetális gyorsulás.Legyen ismerete arról, hogy a technikai sportok eredményeinek hátterében a tudomány áll!Ismerje a közlekedésbiztonsági eszközöket.

Csoportmunka:A tapadás és a kanyar sugarának birtokában tegyünk ajánlást a legnagyobb, még biztonságos sebességre!Milyen lehetőségek vannak a sebesség növelésére? Kutatómunka: ismerjük meg a forma1-es műhelyeket, technikákat.


Csoportmunka:Állandó nagyságú sebességgel mozog egy jármű, vízszintes úton, völgy aljában, dombtetőn. Mekkora a jármű súlya a három esetben? Milyen feltétel mellett lesznek a jármű utasai a súlytalanság állapotában?

Fizika: kinematikai és dinamikai ismeretek mélyítése. Matematika: egyenletrendezés. Technika: közlekedésbiztonsági eszközök.

2. fejezet: A tömegvonzás A tömegvonzási

törvény megismerése tovább mélyíti az oksági gondolkozást, fejleszti a természettudományos kompetenciát.

Ismeretterjesztő DVD megtekintése a fejezet legfontosabb tartalmaival kapcsolatban.

Fizika: kinematikai és dinamikai ismeretek.

Földrajz: a Föld forgástengelye, a

142

hosszúsági és szélességi körök rendszere.

Eső testek Ejtési kísérlet (tanulói mérés): Kisméretű és nagyméretű labdák esési idejének mérése különböző magasságokból.A mérési adatok egyszerű elemzése.A nehézségi gyorsulás: g.A g függ a helytől!Az ejtőernyős mozgása – a közegellenállási erő. Newton tömegvonzási törvénye.

Legyen képes időtartamok mérésére, adatok rendszerezésére!Ismerje a szabadesés fogalmát.Ismerje a nehézségi gyorsulás közelítő értékét!Ismerje a nehézségi gyorsulás nagyságát meghatározó tényezőket.Ismerje, hogy a közegellenállási erő mitől függ.Ismerje a két test között ható Newton-féle tömegvonzási törvényt!

Videofilm: acélgolyó és tollpihe esése vákuumcsőben, illetve a Holdon.

Tanulói mérés: ejtési kísérletMérjük meg társunk reakcióidejét egy vonalzóval!

Tudománytörténeti kutatómunka: Eötvös Loránd tevékenysége.

Verseny a diákok közt: Alakítsunk minél lassabban, illetve gyorsabban eső struktúrát egy adott méretű papírlapból.

Projektmunka: különböző méretű golyók esési sebességének elméleti és gyakorlati vizsgálata. Melyik golyónak nagyobb az állandósult esési sebessége?


Fizika: kinematikai fogalmak és a dinamika törvényeinek mélyítése.

Matematika: egyenletrendezés; táblázat, grafikon készítése.

Biológia: reakcióidő.

Internet, könyvtár: tudománytörténeti kutatás.

Földrajz: a Föld forgástengelye, a hosszúsági és szélességi körök rendszere.

143

Készítsünk rakétát! Rakéták készítése, működtetése.Rakéták működési elve.Mire használhatók a rakéták?Miért költ olyan sok pénzt űrhajózásra néhány ország?A lendület fogalma, a lendület-megmaradás törvénye, zárt rendszer.

Legyen ötlete arra, hogyan lehet egyszerű rakétát készíteni!Ha a lehetőségek megengedik, akár projektmunkaként készítsen és működtessen rakétát!Ismerje a lendület fogalmát, valamint a lendület-megmaradás törvényét!Ismerje a rakéták alkalmazási területeit!Legyen ismerete arról, hogy egyes gazdag országok sok pénzt áldoznak az űrhajózásra.Egyszerű számításos feladatok megoldása.

Ismeretterjesztő film megtekintése a rakétákról.

Gyakorlati feladat: vizes rakéta készítése és kilövése a szabadban. Rakéta készítése kólából, teafilterből, szódapatronból stb. A rakétahatás elemzése konkrét példákon keresztül. A medúza úszása.

Gyűjtőmunka az internetről: rakéták alkalmazásai.

Kutatómunka: Milyen jellegű „űrmissziók” voltak eddig az emberiség történetében? Gagarin, Farkas Bertalan szerepe. Mikortól számítható az „űrkorszak”? Mik a további tervek?

Technikai eszközök: rakéták, harcászati rakéták alkalmazása. Biológia: állatok mozgásának elemzése (pl.: medúza).

Űrkutatás: az űrhajózás célja.

Matematika: egyenletrendezés.

144

Műholdak Mi a műholdak szerepe a mindennapjainkban?Geoszinkron (geostacionárius) műholdak szerepe a távközlésben, televíziós csatornák működésében. Nem geostacionárius műholdak (kémműholdak).Milyen pályán mozoghatnak a műholdak?Mekkora sebességgel mozognak a műholdak?Kozmikus sebességek: körsebesség, szökési sebesség.

Tudja, mit nevezünk műholdnak! Legyen ismerete arról, milyen típusú műholdak könnyítik meg életünket?Tudja, hogy különböző célú műholdak vannak, ezeket fel tudja sorolni, mint csillagászati, felderítő, időjárásjelző, helyzet-meghatározó (GPS), távközlési stb.A műholdak vizsgálata kapcsán képes legyen kiszámítani az egyenletes körmozgás jellemző mennyiségeit.

Kutatómunka: Milyen típusú műholdak könnyítik meg életünket?

Gyűjtőmunka az internetről: konkrét műholdak pályáinak jellemzői. Milyen távol vannak a Földtől? Mely országok rendelkeznek műholddal? (Mekkora ezekben az országokban az egy főre jutó GDP? Mely égitestek körül vannak műholdak? Milyen céllal?)

A körmozgás kinematikai és dinamikai leírásának elmélyítése egyszerű számításos feladatok megoldásán keresztül.

Fizika: egyenletes körmozgás kinematikája, dinamikája. Technika: távközlés.

Földrajz: a Föld forgástengelye, a hosszúsági és szélességi körök rendszere, 1 nap hossza. Matematika: egyenletrendezés.

3. fejezet: Tájékozódás égen-földön

A navigációs lehetőségek megismerése elősegíti az eligazodást az információs társadalomban. A tanuló rendszerben való gondolkozásának erősítése történik.

Ismeretterjesztő DVD megtekintése, ami áttekinti a fejezet lényegét.

Földrajz: a hosszúsági és szélességi körök rendszere.

Hol vagyunk a Földön?

Tájékozódás a földgömbön: Európa, hazánk, lakóhelyünk.Miért hasznos a Föld hosszúsági és szélességi köreinek rendszere? Földrajzi helymeghatározás a

Ismerje a hosszúsági és szélességi körök rendszerét, nevezetes hosszúsági és szélességi köröket!Tudja, Európa hol helyezkedik el a Földön, hazánk hol helyezkedik el Európában?

Térképek, illetve földgömb tanulmányozása.

Kontinensek, nevezetes nagyvárosok, földrajzi helyek meghatározása a földrajzi

Földrajz: a hosszúsági és szélességi körök rendszere. Fizika: kinematikai alapfogalmak.

Csillagászat:

145

Nap segítségével Mérjünk GPS-szel helyet, időt, sebességet!

Képes legyen a koordináták alapján helyek megtalálására a térképen!Képes legyen a földgömb két pontja közötti távolságot a koordináták ismeretében kiszámolni!Ismerje a földrajzi helymeghatározás egyszerű módját a Nap segítségével!Legyen képes a kinematikai alapfogalmak (hely, koordináták, sebesség) alkalmazására egyszerű számításos feladatok megoldásában.Legyen elképzelése a GPS működéséről! Tudja értelmezni a GPS adatait!

koordinátarendszer-ben (pl.: csoportmunka vagy vetélkedő időre)

Kiscsoportos projektmunka: Függőlegesen álló pálca (gnómon) árnyékának segítségével a Nap helyi delelésének szöge és ideje meghatározható, amiből következtethetünk az adott hely szélességi és hosszúsági körére.

Projektmunka: Eratoszthenész mérésének megismétlése, a Föld kerületének meghatározása.Távolságmérés a Google Earth segítségével a földrajzi koordinátákból.Egyéni vagy csoportos mérési feladat: mérjünk, helyet, időt, sebességet GPS-szel!

a Naprendszer szerkezete. Matematika: alapműveletek számokkal, szögekkel, egyenletrendezés. Technikai eszközök: GPS.

Tájékozódás égen-földön Hogy jutunk el „A-ból B-be”?Mit látunk az égbolton?A Google Earth és a Google Sky bemutatása, használata

Legyen elképzelése arról, hogy mire használhatók a Google Earth, Google Sky programok!Legyen jártas a koordináta-rendszerek használatában!Ismerjen néhány csillagászati alapfogalmat!Tudja, hogy a Sarkcsillag helye miért nem változik az égbolton! (Milyen

Tanulói projektmunka:A Google Earth és a Google Sky programok segítségével: Keressen meg adott helyeket, és olvassa le a helyek koordinátáit!Tervezzen egy hosszabb körutazást! Készítsen erről prezentációt!Keresse meg az ismertebb csillagképeket.

Földrajz: térképismeret.

Csillagászat: nevezetesebb csillagképek.

Matematika: alapműveletek.

146

periódusok jellemzik a Föld tengelyének pozícióját az ekliptika síkjához képest?)Ismerjen néhány csillagképet (Kis Medve, Orion, Cefeusz, Hattyú, stb.)

Otthoni megfigyelés: Ha lehetőség van rá, a szabad égbolton is figyeljük meg, amit a Google Sky-on látott.

Égitestek mozgása a Naprendszerben Hol a helyünk a Naprendszerben?A Naprendszer bemutatása.Hogyan mozognak a bolygók a Nap körül? A Naprendszer felfedezése.Hogyan mozog a Hold, miért látjuk mindig ugyanazon oldalát? Mi a fogyatkozások (bolygófedések, Nap előtti átvonulások) oka?Hogyan mozognak az üstökösök, meteorok?A bolygómozgás Kepler-féle törvényei.Miért vannak a napszakok, évszakok? A mozgásból származó jelenségek az égitesteken.

Tudja felsorolni a Naprendszer bolygóit!Ismerje a bolygók mozgását a Földről nézve.Ismerje a mozgást értelmező legfontosabb modelleket:geocentrikus világkép (Ptolemaiosz modellje), heliocentrikus világkép (Kopernikusz), a nagy csillagász megfigyelései (Tycho de Brahe), Kepler modellje. Ismerje az egyes elképzeléseket megalapozó legfontosabb feltevéseket, azok tudománytörténeti vonatkozásait.Tudja megfogalmazni és értse a bolygómozgás Kepler-féle törvényeit!Legyen képes megmagyarázni a Hold Föld körüli mozgása alapján a Hold fázisait, a fogyatkozásokat. A Hold tengelykörüli forgásának és keringésének kapcsolatát.Legyen ismerete arról, hogy az üstökösök és

Planetárium meglátogatása.

Érdekes sebességértékek kiszámítása:a Föld sebessége a Nap körül, Hold sebessége a Föld körül, a Föld tengelyforgásából származó sebessége az Egyenlítő mentén és Budapesten stb.

Más bolygók érdekes mozgásadatainak tanulmányozása (keringési idő, sebesség, a Naptól mért távolság), kapcsolatok keresése.

A Nap körüli bolygómozgás modellezése gumilepedővel.Egyszerű égbolt készítése gömblombik segítségével.

Kutatómunka: Hell Miksa és Sajnovics János Vardö-szigeti expedíciója – Vénuszátvonulás, a teljes napfogyatkozások szerepe a történelemben.A meteorrajok és az

Fizika: kinematikai alapfogalmak. Csillagászat: a Naprendszer szerkezete, az égitestek mozgása. Földrajz: a Föld forgása. Technikai eszközök: távcső.

147

meteorok pályája elnyúlt ellipszis.Ismerje a napszakok, évszakok magyarázatát.

üstökösök kapcsolata.Nagy meteorhullás megfigyelések a történelemben.Mely bolygókon vannak évszakok.

4. fejezet: Munka, energia, teljesítmény

Az energia fogalmának mélyítése a természettudomá-nyos kompetenciát erősíti, valamint segít eligazodni a technikai környezetünkben.


Fizika: kinematikai és dinamikai ismeretek.

Technika: járművek, gépek.

Munka, energia Mechanikai munka fogalma.Milyen formában tárolhatunk mechanikai energiát?A helyzeti energia, mozgási energia, rugalmas energia.A mechanikai energia-megmaradás tétele.

Tudja, hogy a munka fogalma más a mindennapokban, mint a fizikában!Ismerje a fizikai munka kiszámítási módját, amikor az állandó erő és az elmozdulás egyirányú! Ismerje a munka egységét!Ismerje a mechanikai energia lehetséges formáit, kiszámítási módjait!Ismerje fel azokat a jelenségeket, amikor igaz a mechanikai energia-megmaradás tétele.Tudja alkalmazni a mechanikai energia-megmaradás tételét egyszerű számításos feladatokban.

Hétköznapi példák alapján a munka fogalmának elmélyítése. Gyűjtőmunka: A hétköznapi életből mechanikai energiák megjelenése (autó, rugós játékpisztoly, lendkerekes játékautó, a magasugró stb.). Tudja elemezni néhány egyszerű példán keresztül a mechanikai energiák átalakulásait: feldobott labda, ugróbéka stb. Egyszerű számításos feladatok megoldása.

Fizika: az erő és elmozdulás fogalmainak felidézése, elmélyítése.

Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés. Technikai eszközök.

Kilowatt és lóerő Mit jelent az autók teljesítménye?Mitől függ a motor teljesítménye, nyomatéka?Forgatónyomaték fogalma.Mit jelent az, amikor megadják a motorok „nyomatékát”

Ismerje a teljesítmény fogalmát, illetve egységeit, mértékegységeinek átváltását!Ismerje a forgatónyomaték fogalmát, egységét.Legyen elképzelése az autó teljesítménye,

Gyűjtőmunka: különböző járművek, élőlények, sportolók teljesítménye. Gépek, élőlények teljesítményének összehasonlítása: hány lóerős egy ember, egy ló, autó

Technikai eszközök: autók adatai.

Biológia: élőlények mozgása, teljesítménye.

Testnevelés, sport: sportolók teljesítménye.

148

valamilyen fordulatszámon? Mekkora a hatásfoka gépeinknek?

nyomatéka és fordulatszáma közötti kapcsolatról!Ismerje és alkalmazza a hatásfok fogalmát.

stb.? Mérési feladat: lépcsőn felfutó ember teljesítményének meghatározása mérési adatok alapján. Autó sebesség-fokozataihoz tartozó nyomatékgörbék értelmezése, elemzése.

Gyűjtőmunka: különböző járművek hatásfoka.

Internet: adatgyűjtés. Technikai eszközök: autók, motorok.

5. fejezet: A mozdulatlanság feltételei

A pontszerű és merev test egyensúlyának vizsgálata a természettudomá-nyos kompetencia mellett, a kritikai és elemzőképességet is erősíti.


Fizika: erő fogalma.

Matematika: műveletek vektorokkal.

Technika: erőátviteli eszközök.

Pontszerű és merev test egyensúlya

Helyzetek, amikor ugyanaz a test egyszer „pontszerű”, másszor „merev”.Mi a feltétele egy test egyensúlyának?Hol támasszunk alá egy testet, hogy az egyensúlyban legyen?Hogyan egyensúlyoz a kötéltáncos?Milyen egyensúlyi helyzetek vannak?

Legyen képes a tömegpont, illetve a merev test modell alkalmazására a probléma jellegének megfelelően.Tudja értelmezni dinamikai szempontból a testek egyensúlyi állapotát.Ismerje az egyensúly és a nyugalom közötti különbséget, feltételeit.Ismerje a súlyvonal, súlypont fogalmakat.Tudja az egyensúlyi helyzetek közötti különbségeket (stabil, labilis, indifferens, metastabil helyzet).

Kísérlet: Azonos hosszúságú fonalak egy-egy végét rögzítsük egy 1-2 kg-os testhez. A fonalak másik végét, azonos magasságban, lassan távolítsuk egymástól.A forgatónyomaték kísérleti vizsgálata egyszerű eszközökkel: pl.: az ablakok és ajtók nyitása kilinccsel vagy tapadókorongos erőmérővel.Tanulói kísérletek a különböző egyensúlyi helyzetek szemléltetésére gyufásdobozzal, ceruzával, keljfeljancsival, labdával, pohárral.

Fizika: az erővektor és a forgatónyomaték fogalmak mélyítése

Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés

149

Kettőskúp mozgása a felemás lejtőn.Tudjon egyszerű számítási feladatokat megoldani.

Többet ésszel, mint erővel

Hogyan érhető el, hogy az erő irányát kedvezőbbé tegyük?Kevesebb erővel is lehet munkát végezni? Mi ennek az ára?Miért lehetséges erősíteni 1 kg-os súllyal?

Tudja, hogy az egyszerű gépek használatával kedvezőbbé tehető a munkavégzés.Ismerje a következő egyszerű gépeket: egyoldalú és kétoldalú emelő, álló és mozgócsiga, csigasor, hengerkerék, a lejtő, a csavar és az ék.Tudjon minél több példát mondani a hétköznapokból az egyszerű gépek használatára (háztartás, építkezés a történelem folyamán, sport stb.)Értelmezze a különböző egyszerű gépek működését.

Gyűjtőmunka: keressen példákat az egyszerű gépek alkalmazására a hétköznapokban.

Kutatómunka: milyen egyszerű gépeket készített Arkhimédesz.Tanulói kísérletek a különböző egyszerű gépek szemléltetésére.

Tudjon egyszerű számítási feladatokat megoldani.

Fizika: az erővektor és a forgatónyomaték fogalmának, valamint a statika törvényeinek mélyítése.

Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés.

Sport: kondicionáló gépek.


6. fejezet: Rezgések, hullámok A mechanikai

rezgések és hullámok megismerése tovább fejleszti a természettudomá-nyos kompetenciákat, valamint alapot ad a későbbi fejezetekben megjelenő alkalmazásokhoz.


Fizika: egyenletes körmozgás kinematikája dinamikája.

Technikai eszközök: időmérő szerkezetek.

Földrajz: földrengések.

150

Hogyan mérjünk időt? Periodikus jelenségek megfigyelése:

egyenletes körmozgás (ismétlés),rugóhoz erősített test rezgése, fonálinga mozgása.

A harmonikus rezgőmozgás jellemzői.A harmonikus rezgőmozgás és az egyenletes körmozgás kapcsolata kísérleti tapasztalat alapján. A fázis.

Tudja, hogy az idő mérése periodikus mozgás segítségével történik. Ismerje a periodikus jelenségek leírására használt fogalmakat: periódusidő (rezgésidő), frekvencia!Képes legyen a harmonikus rezgőmozgás jellemzőit felsorolni! Értse az egyensúlyi helyzet, a kitérés, az amplitúdó jelentését!Ismerje a kitérés-, sebesség-, gyorsulás-idő függvények ábrázolását, kapcsolatát.A tanuló tudjon minél több példát mondani a mindennapi életből, ahol rezgésekkel lehet találkozni!

Gyűjtőmunka: az időmérés technikáinak megismerése: ingaóra, rugósóra, kvarcóra, atomóra.

Mérési feladat: Különböző tömegű testeket helyezzünk különböző rugókra, majd hozzuk rezgésbe. Mérjük a rezgésidőt! Hogyan függ a rezgésidő a test tömegétől, a rugótól?

Mérési feladat: Mérjen különböző hosszúságú fonálingák lengésidejét! Hogyan függ a mért lengésidő a fonál hosszától?

Projektmunka: A XVIII. század elején angol flotta egy egész hajóraja szenvedett navigációs hiba miatt hajótörést. A katasztrófa hátterében az ingaóra áll. Miért pontatlan az ingaóra?

Fizika: egyenletes körmozgás kinematikája, dinamikája.

Technikai eszközök: időmérő szerkezetek.

Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés, táblázat és grafikon készítése.

151

Rezonancia-katasztrófák

A rezgő rendszer energiája.Hogyan változik a rugón rezgő, magára hagyott test amplitúdója?Csillapodó rezgések vizsgálata.Kényszerrezgések vizsgálataA rezonancia jelenségeMiért dőlt össze a Tacoma-híd?(rezonancia-katasztrófák)

Ismerje a kitérés-, sebesség-, gyorsulás-idő függvények ábrázolását, kapcsolatát.Tudja, hogy a valóságos szabad rezgések amplitúdója időben csökken! Legyen elképzelése arról, hogy mi pótolja működés közben a környezetbe szökő energiát az ingaóránál és a kvarcóránál?Tudjon megemlíteni rezonanciajelenségeket!

Csillapodó rezgés megfigyelése.Projektmunka:Milyen a modern autó lengéscsillapítója? Gyűjtsünk olyan jelenségeket, amelyekben a célunk a rezgés fenntartása, illetve csillapítása.Rezonancia-görbe elemzése.

Fizikatörténeti kutatómunka: Christiaan Huygens munkássága.

Film: A Tacoma-híd katasztrófája.

Fizika: a rezgőmozgás jellemzőinek ismerete. Matematika: grafikonelemzés. Technikai eszközök: hidak, mozgó alkatrészek stb. Internet, könyvtár: fizikatörténeti kutatómunka.

La Ola – mexikói hullám Mechanikai hullám kialakulása: lökéshullám, hullámvonulat.Milyen gyorsak a hullámok?Mechanikai hullámok a hordozó közeg térbeli kiterjedése szerint.Hullámtani alapfogalmak: hullámhossz, frekvencia és a terjedési sebesség, valamint a közöttük fennálló összefüggés.

Tudjon felsorolni többfajta mechanikai hullámot!Ismerje a hullámhossz fogalmát, a hullámhossz, a frekvencia és a terjedési sebesség közötti kapcsolatot.

Projektmunka: Keressünk az interneten olyan filmet, amin stadionban kialakuló mexikói hullám látható. Végezzünk becslést a hullám terjedési sebességére!

Gyűjtőmunka: keresünk az interneten hullámok terjedési sebességét.

Projektmunka: járjunk utána, hogyan függ a vízhullám terjedési sebessége a vízmélységtől! Esetleg végezzünk méréseket!

Fizika: mechanikai rezgések.

Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés.

Internet: gyűjtőmunka a projektmunkákhoz.

Hullámjelenségek

Mi történik egy hullámmal, ha egy új közeg határához ér?Visszaverődés, törés

Le tudja írni a jellegzetes hullámjelenségeket, mint törés,

Kísérletek vizes káddal, kötéllel, nagy rugóval.

Fizika: rezgések.

152

Mindig egyenes vonalban terjed a hullám? Elhajlás.Hullámok találkozása:Interferencia, állóhullám.

visszaverődés, elhajlás, interferencia, állóhullámok.Tudjon példákat mondani hullámjelenségekre a hétköznapi életből.

Projektmunka: Hogyan mozognak a vízrészecskék a vízhullámban? (Körkörös mozgás)

Gyűjtőmunka: hullámjelenségek a hétköznapi életből.

Földrengések világa Miért alakulnak ki a földrengések?Hogyan lehet mérni, illetve előre jelezni a földrengéseket?S és P hullámok, felületi hullámok.Hogyan épül a földrengésbiztos épület?Tengerrezgések, cunamik.Hullámfajták az energiaterjedés szempontjából.

Legyen elképzelése a földrengés okára vonatkozóan!Ismerje a földrengések eloszlását a Földön!Ismerje a földrengéshullámok fajtáit és hatásait!Legyen tudomása, hogy a földrengésnek lehet másodlagos hatása is.Ismerje a természeti katasztrófák idején helyes magatartást!Meg tudja különböztetni a hosszanti (longitudinális) és keresztirányú (transzverzális) hullámokat!

Projektmunka: Járjunk utána, és jelöljük egy térképen hol voltak földrengések az elmúlt 24 órában! Vajon miért a talált helyeken voltak a földmozgások? Film: katasztrófák során bekövetkező pusztításról. Tanulói kísérlet: Hozzunk létre slinky-vel hosszanti és keresztirányú hullámokat!

Fizika: mechanikai hullámok.

Földrajz: földrengések, lemeztektonika.

Internet: gyűjtőmunka a projektmunkákhoz.

153

2 . t émakör : Energia (30 óra)


A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak széleskörűen járják körül az energiával kapcsolatos problémákat. A globális problémákat is érintő témát egy minden embert érintő tevékenységgel, a táplálkozással kezdjük, majd a közlekedésünkhöz használatos járművek energiaigényeinek tárgyalásával folytatjuk.

Ezt követően tárgyaljuk a napenergia problémakörét, amit összekapcsolunk a hőterjedés különböző mechanizmusainak leírásához. Ez a téma számos, a mindennapi életben fontos terület kompetencia fejlesztésével jár, hiszen kitérünk a mai korszerű házak építési módjaira, az öltözködésre, a fűtés, hűtés, hajtás, sütés, főzés helyes megoldásaira.

Az energia-munka átalakítás gyakorlati kérdéseinek tárgyalása elősegíti az energia-megmaradás törvényének elmélyítését, és így elvezet a termodinamika első főtételének megismeréséhez.

A megújuló energiák, illetve az atomenergia felhasználhatóságának megismerése fejleszti a környezettudatos életmód kialakítását, fejleszti a tanulók döntéshozatali kompetenciáját olyan esetekben, amikor sokféle ellentétes érdek ütközik. Ennek a témakörnek a végén a termodinamika második főtételének tárgyalása, a természeti folyamatok irányának megmutatása, a folyamatokban, jelenségekben mindig jelenlévő irreverzibilitás kimutatása nagymértékben fejleszti a természettudományos gondolkodásmódot.


Törekednünk kell arra, hogy az általános tantervű osztályokban a tanulók a fenti témaköröket ne csak kvalitatív módon, hanem kvantitatívan is tudják tárgyalni, vagyis legyenek képesek egyszerűbb számítási feladatok elvégzésére is, ami a matematikai kompetenciájukat fejlesztheti.

154



kompetenciák


Kapcsolatok

1. fejezet:

Energia nélkül nem megy

A helyes életvitelhez szükséges gondolkodásmód fejlesztése a tudatos, egészséges táplálkozás, valamint a közlekedéshez szükséges energiák megismerésének segítségével. Takarékosságra való nevelés.

DVD film megtekintése, amely bemutatja az energiafelhaszná-lás számos módját.

Biológia:

táplálkozás.

Technika:

közlekedés, járművek.

A korábban megismert energiafajták áttekintése

A tanuló lássa egységesebben az eddigi tanulmányaiban megismert energiafajtákat.

Csapatverseny keretében gyűjtsék a különböző energiafajtákat, és minél több információt azokról.

Fizika, kémia:

energia fogalom.

Mennyit együnk?

Miért kell ennünk?

Mire fordítjuk az elfogyasztott élelmiszerekben lévő energiát?

A hőközlés és az égéshő fogalma.

Milyen mértékegységei vannak az energiának?

A táplálkozással kapcsolatos energiafajták felismerése, ezek átalakulási folyamatainak ismerete.

Az energia fogalmának kvantitatív ismerete.

Mértékegységek átváltása.

Ismerje a hőközlés, az

Beszélgetés kis csoportokban, majd a hallottak közös megbeszélése.

Adatgyűjtés az élelmiszerek csomagolásán található információk alapján, internetes

Fizika:

a mechanikai és elektromos energia fogalom korábbról ismert.

Kémia:

kémiai energiák, a táplálék megemésztése kémiai folyamatokon

155

Mit nevezünk kalóriának?

A fajhő fogalma.

Az élelmiszerek energiatartalma.

Mitől hízunk, mitől fogyunk?

Fizikatörténet (Joule): „A hő mechanikai egyenértéke, a kalória értelmezése.”

égéshő és a fajhő fogalmát.

A tanuló legyen képes egyszerűbb kalorimetriai számítási feladatokat megoldani.

adatgyűjtés.

DVD megtekintése az egészséges táplálkozásról.

A fajhő mérése:termoszban tárolt meleg víz és jég közös hőmérsékletének kiszámítása, az eredmény összevetése a mérési tapasztalattal.

Csoportmunkában oszlassanak el olyan áltudományos tévképzeteket, mint amilyen a π-víz vagy az oxigénnel dúsított víz fogyasztásának esetleges pozitív hatása.

Biológia:

a táplálkozás alapvető biológiai folyamat.

Mi hajtja a járműveinket?

Milyen energiaforrásokat használnak a járművek?

Mekkora a járművek teljesítménye?

Mekkora a járművek hatásfoka?

A hatásfok fogalma.

Benzin vagy dízel?

Az energia átalakulás folyamatainak mélyebb ismerete.

A teljesítmény és a hatásfok fogalmának kvantitatív ismerete.

A tanuló ismerje az átlagos teljesítmény és a pillanatnyi teljesítmény kiszámításának módját.

Járműveket bemutató DVD megtekintése.

Internetes adatgyűjtés a járművek „leg”-jeiről.

Kiscsoportos beszélgetés arról,

Fizika:

a mechanikai energia fogalom korábbról ismert.

Kémia:

az üzemanyagok energiája kémiai eredetű.

156

Mi az a kerozin?

Mi mennyibe kerül?

Mennyi az adótartalma?

ki milyen autót szeretne magának (ár, fenntartási költségek).

Látogatás a Közlekedési Múzeumban.

Különleges meghajtású járművek

Elektromos autó.

Mi az a hibrid hajtás?

Hidrogén meghajtás.

Mit jelent a tüzelőanyag cellás meghajtás?

Napelemes autó és repülőgép.

Új járműmeghajtási megoldások ismerete.

A tanuló legyen képes ismert adatok segítségével kiszámítani a különböző meghajtású járművek energia-átalakítási hatásfokát.

Egyéni projekt munka: a különböző alternatív jármű meghajtási módszerek bemutatása.

Kémia:

elektrolízis.

2. fejezet:

A Nap A Nap, mint a legfontosabb energiaforrásunk megismerése nemcsak a természettudományos ismereteinket gyarapítja, hanem erősíti a környezettudatos életvitel elsajátítását is.

DVD film a Napról, mint legfontosabb energiaforrásunk-ról.

Biológia:

élet.

Földrajz, csillagászat:

a Nap a mi csillagunk.

Legfontosabb energiaforrásunk a Nap

Mi a kapcsolat a különböző energiaforrások és a Nap között?

A hősugárzás ismerete. Napenergiáról szóló DVD film

Biológia:

157

Hogyan áramlik az energia a Napból a Föld felé?

A hősugárzás jellemzői.

Mit jelent a napállandó?

Mit nevezünk albedónak?

A napállandó jelentésének ismerete.

A napenergia felhasználási lehetőségeinek környezettudatos ismerete.

Az albedó jelentésének ismerete.

A tanuló legyen képes számítási feladatok elvégzésére a Napból felénk áramló energia mennyiségének kiszámításához.

megtekintése.

Csoportmunka: az egyes csoportok feldolgozzák az egyes energiaforrások kapcsolatát a Nappal, majd közösen megbeszélik a tapasztalatokat.

Tanulói kísérlet: napfény fókuszálása papírlapra gyűjtőlencsével.

az „éltető Nap” nélkül nincs élet a Földön.

Irodalom, történelem, művészettörténet:

a Nap kitüntetett szerepe a mitológiában és a művészetekben.

A napenergia felhasználása

Hogyan és mire tudjuk használni a napenergiát?

Napkollektor, napelem, napkohó, napkémény, naptó.

A hősugárzás és hőelnyelődés törvényszerűségei.

Az üvegházhatás.

Energia átalakítási folyamatok ismerete napenergia esetén.

A hősugárzás és hőelnyelődés törvényeinek kvalitatív és kvantitatív ismerete.

Az üvegházhatás jelenségének ismerete.

Projektmunka: a tanulók mutassák be posztereken a napkollektor, napelem, napkohó, napkémény, naptó működését.

Frontális tanári munka: a hősugárzás, hőelnyelődés törvényeinek megtanítása.

Tanulói kísérletek a hőkisugárzás és a hőelnyelődés témakörében.

Technikai, technológiai, anyagtudományi ismeretek.

Fizika:

sugárzások.

A hőterjedés formái

158

Hővezetés, hőáramlás, hősugárzás.

Melyek a jó hővezető anyagok, és melyek a jó hőszigetelők?

Hol találkozunk természetes és hol mesterséges hőáramlással?

Milyen technikai eszközeinkkel tudjuk láthatóvá, mérhetővé tenni a hősugárzást?

Hogyan öltözködjünk?

A hővezetés, hőáramlás és hősugárzás alapvető különbségeinek és jellemzőinek ismerete.

A tanuló legyen képes egyszerűbb számítási feladatok elvégzésére a hőterjedés különböző eseteiben.

Csoportos vagy tanári kísérletezés, a kísérletek elemzése.

Éjjellátó készülék bemutatása.

Projektmunka: A Golf-áramlat működésének magyarázata a hőáramlás alapján.

Kiselőadások: Milyen a helyes és a helytelen öltözködés? Milyen speciális anyagok jelennek meg a sportolók öltözetében?

Kémia:

anyagok.

Fizika:

sugárzások.

Biológia:

hőháztartás, öltözködés.

Milyen házat építsünk?

A hővezetés, hőáramlás és a hősugárzás megjelenése egy lakóház működésében.

Ökoház.

Hogyan építhetünk energiatakarékos lakóházat?

A hővezetés, hőáramlás és hősugárzás tulajdonságainak mélyebb ismerete.

A környezettudatos, energiatakarékos gondolkodásmód fejlesztése.

A tanuló legyen képes ismert adatok segítségével energia-felhasználási és gazdaságossági számításokat végezni

DVD filmeken bemutatjuk, hogy milyenek az energiagazdálko-dás szempontjából rosszul megépített, illetve jól megépített házak.

Projektmunka: tervezzünk ökoházat!

Kémia:

anyagok.

Fizika:

sugárzások.


159

különböző építésű lakóházak esetén.

Tanulói mérések különböző hőszigetelő anyagok segítségével.

Épületek külső felületének vizsgálata infra-hőmérő segítségével.

Csoportmunkában oszlassanak el olyan áltudományos tévképzeteket, mint amilyen például a gravomágneses falszárítás.

3. fejezet:

Energia-átalakító gépek

A tanulók ismerjék fel, hogy a társadalmi-gazdasági fejlődés mai fokán milyen sok energia-átalakító gép szolgálja a kényelmünket. Ennek a témának a tárgyalása fejleszti a környezettudatos életvitelhez szükséges gondolkodásmódot.

DVD film megtekintése olyan gépekről, amelyek könnyebbé, kényelmessé, kellemessé teszik az életünket.

Fizika, kémia, biológia, földrajz, közgazdaságtudomány: az energia fogalma.

Fűtés, hűtés, hajtás

Fűtő és hűtő rendszerek.

Talajszonda, talajkollektor, hőszivattyú.

Hőerőgépek a gyakorlatban (Stirling-gép,

Az energia-munka átalakítás alapvető törvényszerűségeinek, a hőtan első főtételének, a hasznosítható energia fogalmának ismerete.

Egyszerű számolási feladatok elvégzése a

Kiselőadások a különféle fűtő, hűtő és meghajtó gépekről.

Internetes animációk használata és

Fizika:

az energia-megmaradás tétele.

Közgazdaságtan: megtérülési idő.

160

robbanómotorok).

A hőtan első főtétele.

Hőerőgépek története.

hőtan első főtételének témaköréből.

értelmezése.

Működő Stirling-gép modell bemutatása.

Sütő- és főzőkészülékek a konyhában

Hogyan sütöttek és hogyan főztek a régi korokban?

Hogyan működnek a mai konyhák sütő- és főzőkészülékei?

Milyen változások várhatók a „konyhatechnikában” a közeljövőben?

A gáztűzhely és a villanytűzhely ismerete.

A mikrohullámú sütő működésének ismerete.

Az indukciós tűzhely működési elvének ismerete.

Kirándulás alkalmával főzés tábortűzön bográcsban „háromláb” és „bográcsház” segítségével (a két módszer összehasonlító elemzése).

Biológia:

táplálkozás.

Kémia: élelmiszerkémia.

Megújuló energiák

Vízi energia, szélenergia, árapály energia, bioenergia hasznosítása: vízi erőművek, szélkerekek, víz alatti „szélkerekek”, biodízel, biomassza, biogáz.

Az energia-munka átalakítás alapvető törvényszerűségeinek további elmélyítése.

Környezeti-energetikai kérdésekben történő eligazodási képességek javítása.

A tanuló legyen képes megadott numerikus adatok segítségével számításokat végezni a megújuló energiák hasznosítása témakörében, különös tekintettel a megtérülési idő kiszámítására.

Csoportmunka: a különböző megújuló energiafajták sajátosságainak, előnyeinek, hátrányainak megismerése kisebb csoportokban, amit közös megbeszélés követ.

Fizika:


Közgazdaságtan: beruházás megtérülése.

Biológia:

ökológiai problémák.

4. fejezet: Atomenergia

Tudósi-politikusi felelősség

DVD film megtekintése az

Történelem, politológia, közgazdaságtan:

161

jelentőségének ismerete.

Környezettudatos gondolkodásmód fejlesztése.

atomenergiáról. az atomenergia felhasználása békés és katonai célokra.

Az atommag energiája

A nukleáris energia felhasználásának kérdései.

Hogyan számítható ki az atommag átalakulásokkor felszabaduló energia nagysága?

A tömeghiány fogalma.

Az atomfegyverek típusai, kipróbálásuk, az atomcsönd egyezmény.

A tömeghiány fogalmának ismerete.

A tömeg-energia egyenértékűségének ismerete.

A tanuló legyen képes numerikusan kiszámítani atommag-átalakulásokkor a tömeghiányt és a felszabaduló energia nagyságát.

DVD filmek megtekintése az atomfegyverekről.

Számítási feladatok elvégzése szaktanári segítséggel.

Biológia:

sugárzások biológiai hatásai, ökológiai problémák.

Történelem:

a Hirosimára és Nagaszakira ledobott két atombomba története, politikai háttere, későbbi következményei.

Fizika:

sugárzások.

Az atomenergia békés felhasználása

Az atomreaktorok típusai, fejlődésük.

Mi jellemzi a legújabb atomreaktor generációt?

Épüljön-e Magyarországon új reaktor blokk?

A biztonság és a kockázat józan megítélésének elsajátítása.

A tanuló legyen képes a Paksi Atomerőmű energiatermelő blokkjainak adataiból megbecsülni az erőmű

Döntéshozók, társadalmi szervezetek vitájának modellezése a diákok részvételével.

Gazdaságföldrajz: energiaforrások.

Biológia:


162

Radioaktív hulladékok elhelyezésének problémái.

által előállított elektromos energia nagyságát.

Atomreaktor működését bemutató számítógépes animáció használata.

5. fejezet: Hasznosítható energia Környezettudatos

gondolkodásmód fejlesztése.

DVD film megtekintése a Föld energiagondjairól, továbbá a megoldás lehetőségeiről.

Közgazdaságtan: energia felhasználás.

Fizika:

termodinamikai folyamatok.

Energiagondok

Mennyi energiára van szüksége az emberiségnek?

Hogyan oszlik meg az energia felhasználása az egyes földrészeken, illetve különböző országokban?

Milyen módon állítható elő hasznosítható energia?

Hasonlítsuk össze a megújuló és a nem megújuló energiákat!

Milyen erőművek épüljenek a közeljövőben Magyarországon?

Az energia globális jelentőségének felismerése.

A nagy számokkal, prefixumokkal történő számítási műveletek elsajátításának fejlesztése.

A tanuló legyen képes megtervezni, hogy a különböző adottságú európai országokban milyen lenne az energiatermelés ideális összetétele.

DVD filmek megtekintése, internetes anyagok feldolgozása egyéni projektmunka keretében.

Döntéshozók, társadalmi szervezetek vitájának modellezése a diákok részvételével.

Csoportmunkában oszlassanak el olyan áltudományos tévképzeteket, mint az örökmozgók létrehozásának reális lehetősége, a zérusponti energia megcsapolása stb.

Fizika:


Gazdaságföldrajz:

a Föld energiaforrásai.

Biológia:


Megfordítható és

163

nem megfordítható folyamatok

Létezik tökéletesen megfordítható folyamat?Folyamatok sütés-főzés közben.A hőtan második főtétele.Clausius és Boltzmann munkásságának jelentősége az entrópia fogalmának kialakulásában. Rend és rendezetlenség fogalma.

Az irreverzibilitás felismerése különböző folyamatokban.A hőtan második főtételének ismerete, a második főtétel legalább kétféle megfogalmazása.

Tanulói kísérletek megfordítható és nem megfordítható folyamatokra.

Tanulói projektmunka: Mitől nő a rend és mitől nő a rendetlenség?

Kémia: reverzibilis és nem-reverzibilis folyamatok.

Biológia: az élet, mint speciális folyamat, ahol a rend növekszik.

164

10. osztály:

A 10. osztály tananyaga két témakörre oszlik („Elektromosság” és „Környezeti fizika”), amelyek tárgyalását három, illetve négy fejezetre osztva javasoljuk. A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen.

3. témakör: Elektromosság (50 óra)

1. fejezet: Elektromos töltések világa2. fejezet: Elektromos áram3. fejezet: Elektromágneses indukció

4. témakör: Környezeti fizika (24 óra)

1. fejezet: „Azért a víz az úr!”2. fejezet: A repülés3. fejezet: Kölcsönhatásban a környezetünkkel4. fejezet: A hangok világa

165

3. témakör: Elektromosság (50 óra)


A témakörben feldolgozott ismeretek, jelenségek lefedik az elektrosztatika, elektromos egyenáram, magnetosztatika, illetve az elektromágneses indukció területeket. Ki kell hangsúlyozni, hogy a korábban külön diszciplínaként kezelt két terület, az elektromosság és a mágnesesség között szoros kapcsolat van. A mindennapjainkban használt modern technikai eszközök (fénymásoló, LED stb.) vizsgálatából kiindulva vezetjük be az új fizikai fogalmakat, fogalmazzuk meg a törvényeket. Rengeteg elektromos készülék vesz minket körül. Működésük megismerése nemcsak intellektuális igényünket elégítik ki, hanem segítik a helyes fizikai világkép kialakulását is.

A bevezetett fizikai fogalmak, leírt természeti jelenségek, megismert törvényszerűségek, megértett alkalmazások is hozzájárulnak a természettudományos kompetencia fejlesztéséhez. A javasolt tevékenységek között kiemelt helyen van az internet, ami a digitális kompetenciák fejlődését segítik. A világhálón tanári útmutatás alapján a legkülönbözőbb problémákhoz kereshetnek a diákok leírásokat, adatokat. Az adat- és információkeresés több területet céloz meg: fizika, technika, sport, biológia stb. Munka közben a diákok kritikai képességei fejlődnek, a projektmunkák elkészítése során az anyanyelvi kompetenciájuk is erősödik.

A csoportmunkák során a diákok vitakultúrája, empátiája nőhet. A sok életközeli kérdésfelvetés a tanulókat közelebb viszi a technikai eszközökhöz. A környezettudatos, a természet épségét óvó magatartás kialakítása a cél. A feldolgozás módja segíti a diákokat abban, hogy a modern technológiákat a környezet lehetőségeivel összhangban használhassák, és így a gazdasági élet tudatosabb szereplőivé váljanak.


A hétköznapjainkban megjelenő technikai eszközök működésén túl olyan természeti jelenségeket is megismernek a diákok, amelyek várhatóan nagy érdeklődést keltenek. Ez az önálló tanulást is motiválja.

166



kompetenciák


Kapcsolatok

1. fejezet: Elektromos töltések világa

Az elektrosztatika fogalmainak megismerése a természettudomá-nyos kompetenciát erősíti, valamint segít eligazodni a technikai környezetünkben.


Látványos tanári elektrosztatikai kísérletek.

Fizika: erő, kölcsönhatás törvénye.

Kémia, atomfizika: az atom összetétele. Technikai eszközök.

Vigyázz, szikrázik!

Hogyan kerülhetnek elektromos állapotba az anyagok? Milyen a jó szigetelő, illetve vezető anyag? Hogyan tudjuk „földelni” a testeket? Elektrosztatikai alapfogalmak, alapjelenségek, az elektromos töltés fogalma.Az elektromos töltésmegmaradás törvénye.

Ismerje az elektrosztatikus alapjelenségeket: dörzselektromosság, töltött testek közötti kölcsönhatást. Tudjon felsorolni jó szigetelő és jó vezető anyagokat. Ismerje az elektromos állapot kimutatásának lehetőségeit! Legyen elképzelése a dörzselektromosság atomfizikai hátteréről, a „földelés” lényegéről. Tudja, hogy a földelés fontos biztonsági intézkedés!

Tanári, illetve tanulói elektrosztatikai alapkísérletek: Dörzsöléssel hozzon elektromos állapotba testeket.Vizsgálja elektroszkóppal a töltött testeket. Adagoljon, felezzen töltést!Vizsgálja meg hétköznapi anyagaink vezetőképességét.

DVD-film megtekintése a földelés hétköznapi alkalmazásáról.

Kutatómunka: Elektromosság ismerete a középkorban.

Fizika: erő, kölcsönhatás törvénye. Kémia/atomfizika: az atom összetétele. Technika eszközök.

Hogyan működik a fénymásoló és a lézernyomtató?

Hogyan másoltak régen, hogyan másolunk ma? Hogyan jut a festékpor a fénymásoló papíron a megfelelő helyre? (Az elektrosztatikusan feltöltött toner-por mozgatásának bemutatása.)

Legyen elképzelése a fénymásoló és a nyomtató működéséről! Ismerje a ponttöltésre vonatkozó Coulomb-törvényt! Tudja az elektromos töltés egységét.

Gyűjtőmunka: fénymásolók és nyomtatók típusai, illetve működési elvük.

Kutatómunka: mekkora az elektromos töltése az elemi részecskéknek: neutron, proton,

Fizika: fénytan. Kémia: festékanyagok. Technikai eszközök: fénymásoló, nyomtató.

167

Ponttöltések közötti erőhatás, Coulomb-törvény.

Legyen ismerete arról, hogy 1 coulomb igen nagy töltés!

elektron, pozitron, antiproton.

Fizikatörténeti kutatómunka: Charles Augustin de Coulomb francia fizikus munkássága.

Internet: fizikatörténeti kutatómunka. Fizika: atomfizika: elemi részecskék.

Az elektromos tér jellemzése

Melyik az erősebb elektromos tér?Mit olvashatunk le az erővonalképről?Hogyan helyezkednek el a töltések a vezetőn?Milyen a térerősség a vezető belsejében és a felszínén?Elektromos térerősség, erővonal, árnyékolás, csúcshatás.

Alkalmazza az elektromos tér jellemzésére használt fogalmakat.Ismerje a ponttöltés által keltett elektromos tér, valamint a homogén elektromos tér szerkezetét.Ismerje a csúcshatást és az elektromos tér árnyékolását.

Kísérletek: elektromos erővonalak ábrázolása búzadarával olajon, csúcshatás (Segner-kerék), árnyékolás (Faraday-kalitka).Elektrosztatikai kísérletek megfigyelése, értelmezése.

Gyűjtőmunka: keressünk olyan hétköznapi jelenségeket, amelyek kötődnek elektrosztatikai jelenségekhez.

Fizikatörténeti kutatómunka: Faraday angol fizikus munkássága.

Fizika: elektrosztatikai alapjelenségek.


Milyen a villámok világa?

Hogyan keletkeznek a villámok? Milyen fajtái vannak? Mennyire veszélyesek? Mit tehetünk villámlás esetén? Hogyan működnek a villámhárítók? Hányféle villámhárító- típus létezik? Feszültség.

Ismerje a villámok keletkezési körülményeit, fajtáit, veszélyeit! Ismerje a villámlás esetén helyes magatartást! Tudja az elektromos feszültség jelentését! Ismerje a villámhárítók működési elvét!

Fizikai kísérletek megtekintése: Van de Graaff generátorral keltett szikrák megfigyelése, elektromos megosztás jelensége. Villámokról szóló DVD-film megtekintése.

Földrajz: légköri jelenségek.

Fizika: elektromos töltés fogalma, csúcshatás. Balesetvédelem: érintésvédelem. Technikai eszközök.

Hogyan tárolunk elektromos töltéseket?

Miért akarunk Ismerje a Kutatómunka: Milyen Fizika:

168

töltéseket tárolni? Milyenek a kondenzátorok a valóságban? Mik azok a szuperkondenzátorok? Mennyi energiát tudunk tárolni egy kondenzátorban?Kapacitás fogalma, kondenzátorok, kondenzátorok energiája.

kondenzátorok szerepét az elektrotechnikában! Ismerje a kondenzátorok néhány fajtáját! Ismerje az elektromos kapacitás fogalmát egységét! Tudja, hogy 1 farad általában igen nagy érték! Ismerje, hogy a feltöltött kondenzátor energiát tárol.A kis számokkal, prefixumokkal történő műveletek elsajátításának fejlesztése.

technikai eszközeink tartalmaznak kondenzátort, milyen céllal?

Projektmunka: Alufóliából és papírból készítsünk kondenzátort! Mérjük meg a kapacitását!

Egyszerű számításos feladatok elvégzése.

elektromos töltés, feszültség, térerősség.

Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés, számok normálalakja. Technikai eszközök.

2. fejezet: Elektromos áram Az egyenáram

fogalmainak, törvényeinek, hatásainak, valamint alkalmazásainak megismerése a természettudomá-nyos kompetenciát fejleszti.

Ismeretterjesztő DVD megtekintése, ami áttekinti a fejezet lényegét. (Pl.: villámok, orvosi alkalmazások.)

Fizika: elektrosztatika fogalmai.

Biológia: orvosi diagnosztika, terápia, érintésvédelem.

Mennyi töltés mozog a villámban? Mi az elektromos áram? Mik az elektromos áram létrejöttének feltételei? Milyen hatásai vannak az elektromos áramnak?

Legyen elképzelése arról, hogy a villámokban igen sok töltés mozog nagyon rövid ideig. Ismerje az elektromos áram, illetve áramerősség fogalmát, egységét! Ismerje az elektromos áram létrejöttének feltételeit! Ismerje az elektromos áram hő- (fény-), kémiai és mágneses hatásait!Ismerje az áramerősség- és feszültségmérő eszközök használatát.

Internetes kutatás: Mennyi töltés mozog a legnagyobb villámokban, mennyi ideig? Ez alapján számoljon elektromos áramerősséget!

Kísérletek: Galvánelem készítése réz- és cinklemez, illetve gyümölcsök felhasználásával. Az ily módon készített elemek sorba kapcsolásával működtessünk egy LED-et!

Vízbontás bemutatása.

Egyszerű számításos

Kémia: galvánelemek, ionok, elektrolízis. Atomfizika: LED. Matematika: egyenletrendezés.

169

feladatok elvégzése. Az elektromos áram élettani hatása

Mennyire vezeti az áramot az emberi test? Idegi áramvezetés. Orvosi alkalmazás: EKG, EEG Kimérhetők-e az akupunktúrás pontok ellenállásmérővel? Hogyan működik a hazugságvizsgáló? A fajlagos ellenállás.

Legyen elképzelése az elektromos áram élettani szerepéről! Ismerjen orvosi diagnosztikai és terápiás alkalmazásokat! Ismerje Ohm törvényét vezető szakaszra! Ismerje az elektromos ellenállás fogalmát és egységét! Tudja, hogy az emberi testnek van ellenállása, s hogy az nem állandó érték!Tudjon megoldani egyszerű számításos feladatokat.

DVD filmek megtekintése EKG-ről, EEG-ről, akupunktúrás pontokról és hazugságvizsgálóról.

Tanári kísérlet: az elektromos áram élettani hatásának modellezése: kapcsoljunk 230 V-ot egy virslire! Mi történik?

Projektmunka: Kijátszható-e a hazugságvizsgáló? Bizonyító erejű az ilyen vizsgálat? Egyszerű számításos feladatok megoldása.

Biológia: orvosi diagnosztika, terápia, érintésvédelem. Fizika: az elektromos ellenállás anyagi minőségtől is függ. Igazságszolgáltatás.Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés, számok normálalakja.

Zseblámpaizzó áram-feszültség karakterisztikájának felvétele (tanulókísérlet)

Hogyan függ a volfrámszál elektromos ellenállása a hőmérséklettől? Mi a magyarázata az ellenállás hőmérsékletfüggé-sének? Miért érdekes a szénszál hőmérsékletfüggése?

Ismerje az ellenállás hőmérsékletfüggését! Tudja értelmezni az I-U karakterisztikát! Ismerje a hőmérsékletfüggés rácsrezgéseken alapuló magyarázatát!

Tanulókísérlet: áram-feszültség karakterisztika felvétele (kísérleti összeállítás, az adatok gyűjtése, rendszerezése, ábrázolása).

Kutatómunka: Mi lehet az oka annak, hogy a hagyományos volfrámszálas izzó legtöbbször bekapcsoláskor megy tönkre?

Animációs film megtekintése a rácsrezgés hőmérsékletfüggéséről.

Egyszerű számításos

Fizika: az áramerősség, feszültség, ellenállás fogalmak mélyítése. Matematika: elemi műveletek elvégzése, grafikon készítése.


170

feladatok elvégzése. Lakások, házak elektromos hálózata Hogyan alakítják ki az elektromos hálózatokat a lakásokban, épületekben? Mit lehet leolvasni egy lakás elektromos kapcsolási rajzáról? Soros és párhuzamos kapcsolások. Miért veszélyes az áram? (Például hogyan kell kisgyerekek elől elzárni a konnektorokat?) Hogyan működik a biztosíték? Mit kell csinálni, ha lecsap? Olvadó és automata biztosítékok. Hány vezeték van a falban? Miért fontos a földelés?

Tudja értelmezni az egyszerűbb kapcsolási rajzokat.

Ismerje a soros és a párhuzamos kapcsolások jellemzőit, legyen képes az eredő ellenállás meghatározására soros, párhuzamos és vegyes kapcsolások esetén. Legyen tisztában az elektromosság veszélyeivel. Tudja, hogyan kell kezelni a biztosítékokat a lakásokban.

Projektmunka: elektromos hálózat tervezése vagy a tanulók saját lakásának feltérképezése. Számítási feladatok elvégzése. Kiselőadás: az elektromos áram veszélyeiről, a veszélyek elkerülésének lehetőségeiről.

Matematika: egyenletrendezés, műveletek törtekkel. Technikai eszközök.

A villamos energia felhasználása a háztartásokban

Különböző teljesítményű fogyasztók összehasonlítása. Az elektromos munkavégzés és a Joule-hő fogalma, az elektromos teljesítmény kiszámítása. Az energiatakarékosság kérdései. Mennyibe kerül, ha valamit bekapcsolva hagyunk?A villanyszámla elemzése.Mit jelent az, hogy vezérelt áram, és ez miért olcsóbb?

Ismerje az elektromos munka, a Joule-hő, valamint az elektromos teljesítmény fogalmát. Legyen tisztában az energiatakarékosság kérdéseivel, tudja értelmezni a villanyszámlát.Tudja az összefüggéseket a feszültség, az áramerősség, az ellenállás, a teljesítmény és a Joule-hő között.

Csoportmunka: villanyszámlák elemzése, fogyasztók teljesítményének összehasonlítása.

Számítási feladatok elvégzése.

Matematika: elemi műveletek elvégzése.

Közgazdaságtan: takarékosság, energiagazdálkodás.

LED

171

Hagyományos izzólámpa és azonos fényerejű, fehér LED-eket tartalmazó lámpa elektromos teljesítményének mérése és összehasonlítása. Gazdaságossági számítások végzése. Hogyan világítottunk régen, és hogyan világítunk ma?A mai 100 égős karácsonyfa izzólánc nem alszik ki, ha az egyik égő kiég, pedig az égők most is sorosan vannak kapcsolva. Mi a trükk?

Ismerje a ma használatos világító eszközöket, működésük alapelveit. Életviteli, takarékossági kompetenciák fejlesztése azáltal, hogy legyen képes a világítási eszközök gazdaságosságának összehasonlítására.Legyen képes megmérni egy LED felvett teljesítményét a feszültség és az áramerősség mérése alapján.

Projektmunka: új típusú világító eszközök megismerése, megismertetése például poszter készítésével.


Technikatörténeti kutatómunka:Hogyan világítottak régen, hogyan fejlődtek a világítási eszközök?


Közgazdaságtan: takarékosság, energiagazdálkodás.


Elemek, akkumulátorok

Újratölthető akkumulátorok fizikus szemmel. Elektrokémiai alapfogalmak. Mit jelent a gépkocsik akkumulátorain az Ah (amperóra), illetve a mobiltelefonok akkumulátorain, tölthető ceruzaelemeken a mAh (milliamperóra) mértékegység?Mennyi energia van egy akkumulátorban?Mennyibe kerül az akkumulátor feltöltése?Hány feltöltés után lesz gazdaságosabb a tölthető ceruzaelem az eldobhatónál?

Ismerje az újratölthető akkumulátorok alapvető fizikai tulajdonságait, paramétereit. Tudjon számításokat végezni az akkumulátorokban tárolt energiával, töltéssel kapcsolatban. Életviteli, takarékossági kompetenciák fejlesztése azáltal, hogy legyen képes az eldobható elemek és az újratölthető akkumulátorok gazdaságosságának összehasonlítására.

Egyszerűbb számítási feladatok elvégzése.

Csoportmunka: mérések elvégzése, amivel meghatározható az akkumulátorok feltöltésének költsége, illetve a feltöltés hatásfoka.

Kémia: elektrokémia.



Szabályozásra alkalmas áramkörök

Érzékelők: termisztor, fotóellenállás.Az automatikus ajtónyitás végző áramkör.

Indokolja, hogy miért változik a termisztor és a fotóellenállás vezetőképessége hő és fény hatására,

Projektmunka: Építsenek szabályozó áramköröket és próbálják ki a működésüket.


172

Logikai áramkörök.Tűzjelző.Dióda, egyenirányítás.

legyen tapasztalata a változás mértékéről. Rajzoljon egyszerű szabályozó áramköröket.Mutasson be egy egyszerű diódás egyenirányítást, magyarázza meg az áramkör működését.

Vitassák meg, hogy jó volna-e az emberi viselkedést az agyba épített mikroelektronikai eszközökkel szabályozni. Hő- és fényérzékelő, valamint a logikai és kapcsolatot megvalósító áramkör segítségével tervezzen tűzjelzőt.

3. fejezet: Elektromágneses indukció

Nagyon fontos tudatosítani a diákokban, hogy technikai civilizációnk alapját, az elektromos energiát az elektromágneses indukció segítségével állítjuk elő, ami nélkül ma már elképzelhetetlen lenne élni.

DVD-film megtekintése arról, hogy az élet szinte minden területén elektromos energiára van szükségünk, amit elektromágneses indukcióval állítunk elő.Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Fizika: energetika, elektrosztatika, egyenáramok.

Mágnesek

Mágneses alapjelenségek.A mágneses mező fogalma. Hogyan mérhető a mágneses tér nagysága?

Ismerje az alapvető mágneses jelenségeket.Tudja, hogy milyen módon mérhető a mágneses indukcióvektor, és hogyan számítható ki.

Tanulókísérletek, önálló megfigyelések végzése.


Fizika: vonzó- és taszítóerő, forgatónyomaték.

A Föld mágneses tere, az iránytű használata

Milyen a Föld mágneses tere a felszín közelében, illetve nagy magasságokba távolodva a földfelszíntől?Hogyan működik az iránytű?Miért jelentenek veszélyt a földi elektronikus

Ismerje a Föld mágneses terének szerkezetét, az iránytű működését.Tudjon arról, hogy a Föld mágneses terének milyen fizikai hatásai vannak a földi életre.

Projektmunka: a Föld mágneses terének bemutatása.

Tanulókísérletek iránytűvel.

DVD-filmek a Nap mágneses viharairól és a sarki fényről.

Földrajz: a Föld mágneses tere.

173

eszközökre a Nap mágneses viharai?Mi okozza a sarki fényt?Az elektromos energia előállítása

Dinamó, generátor. Elektromos hálózatok felépítése.

A dinamó és a generátor működési alapelvének ismerete.Egyszerűsített dinamó modell alapján tudjon számításokat végezni, amiből meghatározható az indukált feszültség és az indukált áram.

Látogatás az Elektrotechnikai Múzeumban.

DVD-film: Vízierőmű működése.

Gazdaságföldrajz: elektromos energiát termelő erőművek.

A transzformátorok működése

Miért transzformálják fel nagy értékre a távvezetékek feszültségét? Hol milyen feszültséget használnak (pl.: villanyvonatok)?

Ismerje a nagy elektromos hálózatok felépítésének alapelveit.Tudjon méréseket és számításokat végezni iskolai transzformátorokkal.

Projektmunka: Villanymotorral működő járművek főbb paramétereinek összegyűjtése.

Mérési és számítási feladatok elvégzése iskolai transzformátorokkal.


174

4. témakör: Környezeti fizika (24 óra)


A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak mindegyike közvetlen környezetünkhöz kapcsolódik. Ezek az ismeretek gyakorlatilag a fizika határterületeit érintik, s rendkívül alkalmasak integrált szemléletű oktatási programok, projektek, önálló munkák, témanapok kialakítására. A vetélkedők, de az önálló adatgyűjtésen alapuló prezentációk is jellemző velejárói lehetnek a közös munkának. A témakör társadalmi vonatkozásai izgalmas vitákra, "disputa" szervezésére sarkalnak. A témakör tudománytörténeti aspektusai sok, egyébként a fizika iránt kevésbé érdeklődő tanulót is motiválhatnak. A feldolgozott tartalmak nagymértékben kötődnek mindennapjainkhoz, így azokhoz a társadalmi döntéshelyzetekhez, melyekkel tanulóink felnőtt korukban találkozni fognak. A kompetenciafejlesztés szempontjából kiemelt iránynak tekintendő a társadalmi kompetenciák fejlesztése, a sokszínű s egymással ellentétes információk elemzése, felelős, tudatos döntésekre való képesség. Mindezeket többek között a természettudományos kompetenciák fejlesztése alapozza meg.Az anyag feldolgozása a víz rendhagyó fizikai tulajdonságaival indul, majd eljutunk a meteorológiához. A szelek kapcsán a repüléssel kapcsolatos ismereteket fejlesztjük. Tárgyaljuk a globális felmelegedés kérdését, megmérjük ökológiai lábnyomunkat, végül pedig a hang, a zene, a zaj, illetve a zajszennyezés fizikai megközelítésével foglalkozunk.Az általános tantervi szint nem tartalmaz alapvetően új elemeket ebben a fejezetben a humán szinthez képest. Ugyanakkor a magasabb óraszám a nagyobb elmélyülést teszi lehetővé mind a fogalmi szinten, mind az egyszerű számítási feladatok vonatkozásában.

175

Témák problémák, fogalmak


kompetenciák


Kapcsolatok

1. fejezet: „Azért a víz az úr!”

A vízzel kapcsolatos konkrét ismeretek az anyag általános tulajdonságainak megértését segítik, a természettudományos kompetenciát fejlesztik.

A témakör kapcsán számos kísérlet, mérési gyakorlat, önálló megfigyelés elvégezhető, de jó lehetőség van historikus adatbázisok tanulmányozására, elemzésére is.

Földrajz: a víz körforgása.

Miért különleges a víz?

A víz sajátos tulajdonságai (Rendhagyó hőtágulás. Magas fagyáshő, forráshő, fajhő). A víz sajátságai és a halmazállapot-változások. A halmazállapot-változások jellemzése: olvadás, fagyás, lecsapódás, párolgás, forrás.Fagyáshő (olvadáshő), forráshő (lecsapódási hő).A fajhő fogalma. Hőkapacitás fogalma.A fagyáshő és forráshő fogalma.

Ismerje a sűrűség fogalmát, a víz sűrűségének rendhagyó hőmérsékletfüggését. Tudja értelmezni a testek sűrűségének vízhez viszonyított mértékét a vízen való úszás vagy a vízben való elmerülés segítségével. Legyen tisztában a víz halmazállapotaival, s azzal, hogy majd minden anyag esetében jellemző ez a három halmazállapot. Ismerje a forrás jelenségét, tudja, hogy a forráspont nyomásfüggő (pl.: kukta), tudja megkülönböztetni a párolgás és forrás fogalmát. Ismerje a túlhűtött, vagy túlmelegített folyadék fogalmát, tudja az ilyen típusú anyagok felhasználásának területeit (pl.: hőpárna).Tudja, hogy a gázok

A halmazállapot-változások kísérleti vizsgálat:A fagyáspont és forráspont mérése, a fagyáshő mérése.

Forralás hideg vízzel légritka környezetben (gumidugóval lezárt lombik). Hideg víz forralása légszivattyú alatt.Fém italdoboz berobbantása hirtelen lehűtéssel.

"Mesterséges harmat" létrehozása, pl.: hideg lapra lehelünk.

A fajhő mérése.Termoszban tárol meleg víz és jég közös hőmérsékletének kiszámítása, az eredmény összevetése a mérési tapasztalattal.

Kémia: a víz rendhagyó viselkedésének magyarázata.

Biológia: a víz rendhagyó viselkedésének szerepe a földi életben.

Kémia: halmazállapotok, olvadás és oldódás különbsége.

Kémia: gázok cseppfolyósíthatóságának feltételei, korlátjai.

176

csak a kritikus hőmérséklet alatt cseppfolyósíthatók. Ismerje a halmazállapot-változások energetikai viszonyait, s az ezt leíró jellemzőket. Ismerje a fajhő fogalmát, tudjon egyszerű feladatokat megoldani a halmazállapot változásokra, s különböző hőmérsékletű és mennyiségű anyagok közötti hőcserére.

A meteorok tudománya a meteorológia?

Csapadékformák: eső, hó, jégeső, ónos eső, harmat, zúzmara, dér.A páratartalom fogalma, a telített gőz.A víz körforgása.A befagyó tavak.A jéghegyek.

Legyen tisztában a csapadékok legfontosabb típusaival, ismerje azok kialakulásának mikéntjét. Ismerje a relatív páratartalom és a telített gőztér fogalmát.Ismerje a harmatképződés mechanizmusát, hogy mely napszakban keletkezik, s hogyan függ össze a hőmérséklet változásával. Legyen tisztában a jég rendhagyó viselkedésének következményeivel, a felülről befagyó tó, s az úszó jéghegyek kapcsán. Ismerje a víz körforgását jelentő ciklus fizikai sajátságait. Tudja, hogy az időjárás nehezen jósolható pontosan, soktényezős

Projekt, önálló munka:

Tudománytörténeti kutatás: a meteorok és a meteorológia kapcsolata.

Időjárási megfigyelések otthon.Nyomás- és hőmérsékletmérések, adatok ábrázolása, értelmezése.

Csapadékmérés, csapadék mennyiségének számítása.Extrém csapadékos és száraz környezet, időszak keresése. Időjárási táblázatok használata (Esett-e az eső Pesten, 1848. március 15-én?)Az időjárási események statisztikus vizsgálata (60% az esélye, hogy holnap ugyanolyan lesz az idő, mint ma).

Földrajz: a csapadékformák és felszínformáló hatásuk; a víz körforgása, a tengerek és óceánok földrajza; a földrajzi övezetek és az élővilág kapcsolata, a jéghegyek világa.

Biológia: a szárazsághoz alkalmazkodás „trükkjei” az élővilágban.

177

„kaotikus" folyamat. Időjárás-előrejelzés időjárási térképek segítségével.

A hó víztartalmának mérése (10 cm hó mennyi esőnek felel meg).

2. fejezet: A repülés A légáramlással

kapcsolatos egyszerű alapkísérletekből levont következtetések számos jelenség értelmezését teszik lehetővé. A természettudományos kompetenciák elmélyítésén túl (tapasztalat – szabály – modell – értelmezés) az egyszerű kísérletek a kézügyességet, kreativitást kiemelten fejlesztik.

Egyszerű, könnyen elvégezhető kísérletek tervezése, végrehajtása, konstrukciók, modellek alkotása, internetes adatgyűjtés.

Biológia: a repülés témaköre elsődlegesen a biológiához kapcsolódik: reptető szerkezetek, repülő élőlények.

Mikor tanult meg az ember repülni?

A szelek kialakulása, a szelek „motorja”. Az áramló levegő nyomásviszonyai. A repülés elve. A légellenállás magyarázata. Viharok, szupercellák, tornádó, ciklon, anticiklon, frontok. A szélenergia felhasználása.

Ismerje a nyomás fogalmát általában. Legyen tisztában légnyomás fogalmával, annak mérésével. Az áramló levegő nyomásviszonyival, a repülőgépek szárnyának sajátosságaival (a szárnyra ható emelőerővel), a légcsavar kialakításának sajátságaival, egyes állatok és növényi termések repülési tulajdonságaival, a szélcsatorna használatával, a légellenállás minimalizáló

Kísérletek az áramló levegőre:papírlapok, pingponglabdák közé fújt levegő, pingpong labda kifújása tölcsérből, hajszárító légáramában táncoló léggömb, tornádómodell készítése.

Önálló munka vagy projekt: a repülés története.

Guerickének, Magdeburg polgármesterének kísérletei a légnyomás igazolására.

Biológia: a repülés trükkje a madaraknál; repülő emlősök, a közegellenállás kihasználása;növények reptetett "részei".

Technika: a szélcsatornában végzett kísérletek.

Földrajz: az időjárás és a légnyomás kapcsolata;a szélviharok típusai, jellemzői, elterjedésük.

178

formákkal, az ejtőernyő működésével.Legyen tisztában a különböző időjárási elemekkel, a viharok típusaival, pusztító hatásuk mechanizmusával, jellegzetes elterjedésükkel.Ismerje a szélben rejlő energia felhasználásának módját, lehetőségeit, elterjedését, a szélenergia, mint megújuló energia jelentőségét.

A "horror vacuui" elvének eredete és meghaladása.

Repülési technikák az élővilágban.

Verseny: a lassú esés elérése (azonos magasságból ejtett, azonos méretű papírlapból készített repülő szerkezetek versenye).

Ejtőernyő készítése.

Légköri frontok tanulmányozása az interneten található időjárási térképek segítségével.

A szélerőművek elterjedése Magyarországon – internetes adatgyűjtés.

A Torricelli-kísérlet elvégzése, értelmezése (A kísérlet elvégzése vízzel, nagy magasságú épület esetében.).

3. fejezet: Kölcsönhatásban a környezetünkkel

A fejezet kiemelt feladata a társadalmi kompetenciák fejlesztése. A témakör számos olyan kérdést vet fel, melyre nem lehet kizárólagos választ adni, az érvek és ellenérvek keresése, a kompromisszumra való hajlandóság, szociális érzék együttesen vezethet az optimális

Együttműködés – vita (információk elemzése, disputa)

Gazdaságföldrajz: a népesség és gazdasági fejlettség összefüggései, népsűrűség és a föld eltartó képességének viszonya.

Történelem: történelmi konfliktusok gazdasági összefüggései; állampolgári ismeretek.

179

megoldások megtalálására

Mekkora az ökológiai lábnyomunk?

Az ökológiai lábnyomot meghatározó tényezők: táplálkozás, lakás, közlekedés, szemetelés.

Ismerje az ökológiai lábnyom fogalmát. Legyen képes megfelelő segédletek felhasználásával megbecsülni saját ökológiai lábnyomát. Legyen tisztában azzal, hogy a Föld eltartó képessége mekkora. Tudja, hogy csökkenthető az ökológiai lábnyom, legyenek konkrét tervei arra, hogy saját ökológiai lábnyomát csökkentse (szociális kompetencia fejlesztése, környezettudatos fogyasztói szemlélet).

A saját ökológiai lábnyom meghatározása internetes tesztek segítségével, megfelelő WEB-lapok keresése.

Csoportmunka, pp.:Más országok népeinek vizsgálata az ökológiai lábnyomuk alapján.

Összehasonlítás. Tabló készítése.

Vita arról, hogyan segíthetünk másokon, milyen racionális cselekvéssel védhetjük környezetünket. Beszélgetés arról, hogyan válik a környezetvédelem üzletté és politikává.

Biológia: az ökológia fogalma.

Gazdaság földrajzi ismeretek.

Környezetvédelem.

Mi okozza a globális felmelegedést? A sugárzás (elektromágneses hullám) kölcsönhatása egy kiterjedt testtel. Az üvegházhatás jelensége, magyarázata. Az üvegházgázok fogalma. Az emberi tevékenység szerepe az üvegházhatás erősítésében. Üvegházhatás a

Legyen tisztában az elnyelés, a visszaverődés fogalmával. Tudja, hogy minden test sugároz. Ismerje a fekete-test fogalmát. Értse, hogy a különböző típusú elektromágneses hullámok mely tulajdonságaikban térnek el egymástól. Legyen tisztában az anyagok frekvencia-függő sugárázás

Újsághírek elemzése:Milyen tényezők határozzák meg az egyes országok mozgásterét a globális felmelegedés kapcsán.

Vita (disputa):Mi jelent nagyobb veszélyt, fosszilis vagy a nukleáris energia kinyerése.

Kísérlet:Kísérletek a sugárzás

Fizika: a hő terjedésével kapcsolatos fizikai ismeretek.

Gazdasági ismeretek.

Földrajz: a megújuló és nem megújuló energia fogalma.Fizika:a maghasadás.

180

természetben. áteresztő képességével. Ismerjen példákat az üvegházhatásra. Legyen kialakult véleménye a globális felmelegedés mibenlétéről, s arról, hogy a jelenséget mennyiben okozhatja emberi tevékenység. Ismerje azokat az intézkedéseket, amelyek a kormányok a globális felmelegedés hatásainak enyhítésére hoztak. Ismerje a szén-dioxid-kvóta fogalmát, s az azzal kapcsolatos politikai alkuk mibenlétét.

vizsgálatára (pl.: a sötét felületek jobban felmelegszenek, feketére festett szabadtéri zuhanytartály).

4. fejezet: A hangok világa A hangok kapcsán

megismert törvényszerűségek a zenei élmény fizikai hátterét értelmezik, s teremtenek kapcsolatot a természet leírásában megjelenő egyszerűség, s a természet megtapasztalásában (az érzékelésben) fellelhető szépség, esztétikum között.

A központi tevékenység hangszerek, hangzó eszközök konstruálása, ismerkedés a hangokkal, a hangok rendszerében rejlő zenei élménnyel.

Ének-zene: a muzikalitás megjelenésének minden formája.

Hogyan hallunk?

A hang fogalma, jellemzői.Az emberi fül felépítése.Az ultrahang és az infrahang fogalma.

Ismerje a hanghullám sajátságait, fizikai jellemzőit, a közeg szerepét. Ismerje az emberi fül legfontosabb részeit, azok működésének fizikai mechanizmusát. Legyen tisztában az emberi fül hallástartományával, azzal, hogy nem minden hang

Kísérlet:Zsinórtelefon készítése műanyag pohár és madzag segítségével.

Önálló munka: hogyan tájékozódnak a denevérek?

Biológia: a fül felépítése.

181

érzékelhető a fül számára. Ismerje az ultrahang (infrahang) felhasználásának lehetőségeit (pl.: orvosi alkalmazások), az ultrahangos felvétel készítésének elvét.

A zene fizikája

Az állóhullámok fogalma. Hogyan ad hangot egy húros hangszer? Hogyan befolyásolhatjuk a hangszer hangját? A hangerősség fogalma. Mi a szerepe a hangolásnak? A felharmonikusok fogalma. A hangszínt meghatározó tényezők. Hangközök és hangsorok. A hangátviteli eszközök legfontosabb jellemzői.

Ismerje az állóhullámok származását zárt és nyílt végről való visszaverődés esetén.Legyen tisztában a húros hangszerek működési mechanizmusával. A hangmagasság és a frekvencia kapcsolatával. A legfontosabb frekvenciaarányokat leíró kifejezésekkel. Tudja, hogy mitől kellemes egy zenei hangzás, s milyen okokra vezethető vissza, ha szokatlan vagy kellemetlen. Ismerje a felharmonikusok szerepét a hang színének, teltségének kialakulásában. Az elméletben elsajátítottakat egy konkrét hangszer segítségével gyakorlatban is be tudja mutatni.Ismerje a fúvós hangszerek esetében a hangmagasságot, hangszínt meghatározó tényezőket.

Animáció az állóhullámok keletkezésének bemutatására.

Tudománytörténet:Pitagorász viszonya a zenéhez, a monochord.

Hangszer készítése, azon valamilyen dallam eljátszása –páros munka (poharak hangolása, megfelelő üvegdarabok, egyhúrú hangszer stb.).

Hangok számítógépes elemzése, frekvencia analízis a hangszín, hangmagasság értelmezésére.

Projekttéma, önálló munka.A hangszerek története. A hangsorok története. Mikor mondjuk azt, hogy egy hang hamis? Mi az abszolút hallás?

Mi a hifi minőség, milyen eszközök rendelkeznek ezzel?

Ének-zene: hangszerek, hangsorok, hangzás.

Csak szemeteléssel lehet szennyezi a környezetet?

182

A zaj fogalma.Mit jelent a zaj- és fényszennyezés?Milyen gondot okoznak ezek a jelenségek?A zajterhelés mérése,a decibel fogalma.

Ismerje a fényszennyezés fogalmát. Legyen tisztában a fokozott hangerő egészségkárosító hatásával, a hatást csökkentő biztonsági intézkedésekkel.Ismerje a decibel fogalmát.

Fényszennyezés mérése a csillagok észlelhetőségének vizsgálatával.Zajszennyezés mérése.

Internetes keresés: az egészségügyi határértékek meghatározása.

Olyan eljárások keresése, amelyek a fokozott zajterhelésben dolgozókat védik.

Környezetvédelem.

Biológia.

Orvostudomány.

183

11. osztály:

A 11. osztály tananyaga két témakörre oszlik („Kommunikáció, információ, sugárzás” és „Csillagászat”), melyek tárgyalását öt, illetve négy fejezetre osztva javasoljuk. A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen.

5. témakör: Kommunikáció, információ, sugárzás (50 óra)

1. fejezet: A fény2. fejezet: Hogyan látunk?3. fejezet: Kommunikáció4. fejezet: Különleges képek5. fejezet: Radioaktivitás

6. témakör: Csillagászat (24 óra)

1. fejezet: A Naprendszer2. fejezet: A csillagok világa3. fejezet: A kozmosz megismerése4. fejezet: Az Univerzum szerkezete

184

5. t émakör : Kommunikáció, információ, sugárzás (50 óra)


A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak lefedik az elektromágneses hullámok, hullámoptika, geometriai optika, valamint az atommodellek, az atommag szerkezete, a radioaktivitás, az elektron kettős természete területeket. A bevezetett fizikai fogalmak, leírt természeti jelenségek, megismert törvényszerűségek hozzájárulnak a természettudományos kompetencia fejlesztéséhez. A feldolgozás logikája a mindennapokban előforduló alkalmazások köré csoportosítja az ismereteket, segítve ezzel a tudomány hétköznapokban játszott alapvető szerepének megértését. A humán tanterv által javasoltnál nagyobb óraszám lehetővé teszi az alkalmazások működésének megértése során bevezetett fizikai fogalmak jelentésének pontosítását, a logikus gondolkozás és a következtetés képességének erősítését számításos feladatok megoldásán keresztül.

A javasolt tevékenységek között található vitatkozásra serkentő feladatok egyrészt a természettudományos kompetencia kíváncsiságot, kritikai hozzáállást megfogalmazó attitűdjét erősítik, másrészt fejlesztik az anyanyelvi kompetenciát. A feldolgozott anyagban az információs társadalom technológiái – fizikai megalapozásuk okán – kiemelt szerepet kapnak, támogatva ezzel a digitális kompetenciák fejlődését. A színekkel kapcsolatos ismeretek segítik az esztétikai, művészeti kifejező képesség fejlődését. Az összetett rendszerek (informatikai rendszerek, neuronhálózatok) megjelenése az anyagban megmutatja, hogy a fizikai gondolkodásmód sikerrel használható a bonyolult rendszerek – akár gazdasági folyamatok – leírására, a fizika oldaláról erősítve ezzel a vállalkozói kompetenciát.


A sok technikai eszköz működésével kapcsolatos ismeretek megfelelő módszertani hozzáállással az önálló tanulás fejlesztésére nyújtanak jó lehetőséget, hiszen a vizsgált eszközök mindennapi környezetünk részeiként könnyen, önállóan tanulmányozhatóak, használhatóak. A sok praktikus kérdésfelvetés a tanulókat a gazdasági élet tudatosabb szereplőivé teszi, a megfelelő ismeretek átadásával segítve őket abban, hogy a technikai eszközöket és modern technológiákat a környezet lehetőségeivel összhangban használhassák.

185



kompetenciák


Kapcsolatok

1. fejezet: A fény A tanulónak legyen

elképzelése arról, hogy mi a fény.A természettudományos világkép fejlesztését szolgálja annak megismerése, hogy az elektromágneses hullámok különböző fajtáinak mennyire eltérő tulajdonságai vannak.

A fényről készült ismeretterjesztő DVD megtekintése. Legyen benne szó a fény egyenes vonalú terjedéséről, a fény hullámtermészetéről és részecske-jellegéről.Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Fizika: Energia, napenergia, napelemek, fényelektromos hatás.

Történelem, kultúra: a Nap szerepe az emberiség kultúrtörténetében.

Miért nem tudjuk megfogni a fényt?

Első és másodlagos fényforrások, fénynyaláb, árnyékjelenségek. Az elektromágneses hullám fogalma.A hullámhossz, a frekvencia és a terjedési sebesség.A fénysebessége légüres térben.A fénysebessége különböző anyagokban.

Különböztesse meg az elsődleges és másodlagos fényforrásokat, ismerje fel, hogy az árnyékjelenségek a fény egyenes vonalú terjedésének következményei, magyarázza azokat a fénynyaláb fogalmának használatával. Ismerje az elektromágneses hullám fogalmát (elektromágneses zavar, ami energiát szállít). Tudja, hogy a fény is elektromágneses hullám. Tudja felsorolni az elektromágneses hullám jellemzőit és tudja, hogy mi a különbség a kis és nagy frekvencia, a kis és nagy hullámhossz között. Végezzen egyszerű számításokat a fenti mennyiségek

Vizsgáljon a Holdon kialakuló árnyékjelenségeket egyszerű távcsővel vagy szabad szemmel. Tanulmányozza az elektromágneses hullámokat animációk segítségével, amelyek az elektromos és mágneses térerősség vektorok rezgését, valamint az energiaterjedés irányát ábrázolják. Interaktív animációt használva lássa, milyen módon változik kölcsönösen a hullámhossz és a frekvencia különböző beállításokkor.

Fizika: mező fogalom (elektromos, mágneses, gravitációs).

186

meghatározására. Ismerje a vákuumbeli fénysebességet, mint az energia, információ terjedésének maximális sebességét.Ismerje különböző anyagokban a fény sebességének nagyságrendjét.

Az elektromágneses hullámok

Az elektromágneses spektrum: rádióhullámok, mikrohullámok, infravörös hullámok, a látható fény, az ultraibolya hullámok, röntgen- és gammasugárzás, a kozmikus sugárzás. A sugárzás energiája. Az elektromágneses hullámok kölcsönhatása az anyaggal: elnyelődés, visszaverődés, az energiaközlés mechanizmusa.

Nevezze meg az elektromágneses spektrum részeit, emlékezzen a jellemző hullámhosszokra és a fontos alkalmazásokra (pl.. röntgen tartomány, 0.001nm, röntgengép). A hullám szinonimájaként ismerje és használja a sugárzás szót is. Tudja, hogy a kisebb hullámhossz arányosan nagyobb energiát jelent. Az anyagok felépítésére vonatkozó ismeretei alapján adjon elvi magyarázatot arra, hogy a sugárzás hogyan közöl energiát az anyaggal.

Igazolja kísérlettel, hogy az elektromágneses hullámok energiát szállítanak. Olvasszon viaszt vagy vajat különféle elektromágneses hullámokkal.

Csoportmunkában nézzenek utána és prezentálják válaszukat, hogy lehet-e napvitorlást készíteni? (A napvitorlás olyan űrhajó, amelyet a Nap fénye hajt.)Csoportmunkában oszlassanak el olyan áltudományos tévképzeteket, mint a földsugárzás, földalatti vízfolyások hatása stb.

Fizika, kémia: a „nano” prefixum jelentése.

Fizika: hősugárzás.

Biológia: az energiaátadás szerepe a gyógyászati alkalmazásoknál.

Környezeti fizika: üvegházhatás.

Az elektromágneses sugárzás energiájának kvantuma

Planck hipotézise, fotonok.

Ismerje Planck hipotézisét és azt, hogy miért nem jelentkezik az energia kvantáltsága hétköznapi jelenségekben. Helyesen használja a

187

foton kifejezést.

2 fejezet: Hogyan látunk? A látás, mint az

információszerzés legfőbb forrásának megismerése tovább fejleszti a természettudományos kompetenciákat, továbbá segíti az egészséges életvitel kialakítását.

Ismeretterjesztő DVD megtekintése a látásról.Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Fizika: az általános iskolai fénytani ismeretek.

Irodalom: „Hát miért kék az ég,Miért zöld a liget – elég, hogy úgy van.” (Madách: Az ember tragédiája; a tudomány társadalmi szerepe és hasznossága)

Képek és érzékcsalódások

Képalkotás. Valódi és látszólagos kép. A szem vázlatos felépítése. A látás mechanizmusa.Optikai illúziók.

Tudja, hogy az éles látáshoz a tárgy egy pontjából kiinduló fénynek a retinán is egy pontban kell találkoznia.Ismerje fel, hogy a leképezés során keletkező kép valódi vagy látszólagos-e. Ismertesse a látás lényegi folyamatát (hogyan alakul át és szállítódik a képi információ, pálcikák és csapok).Értse, hogy a film hogyan kelti a mozgás illúzióját.

Készítsen camera obscurát.

Készítsen egy jegyzettömb pergetett lapjain megelevenedő mozgó labdát mutató rajzfilmet.

Optikai pad segítségével kísérletileg vizsgálja a képalkotást.

Csillagászat: az ún. „félrenézés” trükkjének háttere.

Szemünk egészsége

Gyakori látáshibák.Szemüveg vagy kontaktlencse? A domború és homorú lencsék tulajdonságai.A lencsék csoportosítása. A fénytörés és visszaverődés törvényei.A görbületi sugár és a fókusztávolság

Ismertesse a rövid és távollátás lényegét és a korrekció lehetőségét. Tudja, mit jelent a dioptria és a fókusztávolság, értse, hogy a megfelelő lencse alkalmazása hogyan javítja a látást. Hasonlítsa össze a hagyományos szemüveget és a kontaktlencsét.

Gyújtson meg papírt vagy más anyagot domború lencsével.

Nézzen utána, hogy Archimédesz hogyan gyújtotta fel a legenda szerint a görögökre támadó hajókat.

Vizsgálja meg egyszerű kísérlettel a

Biológia: a szem működése.

Történelem: Archimédesz és a görög történelem.

188

közötti kapcsolat. Nevezetes sugármenetek.Milyen eszközök, környezeti hatások károsítják a látást?

Ismertesse a fény törésének és visszaverődésének szabályait.Nevezze meg a sugármenetek leírására használatos mennyiségeket. Oldjon meg a sugármenetek számolásával kapcsolatos elemi feladatokat.

nevezetes sugármeneteket.

Színek

A fény felbontása, a tiszta spektrumszínek: vörös, narancs, sárga, zöld, kék, ibolya. Színes világ: vörös, zöld és kék alapszínek, kevert színek.Színtévesztés és színvakság. A színes monitorok, kijelzők működése.

Tudja, hogy a fehér fény milyen színek keveréke, tudja ezek sorrendjét a spektrumban, a hullámhosszakkal való kapcsolatot.Tudja, hogy a csapokban lévő vörös, zöld és kék fényre érzékeny pigmentek révén látjuk a színeket. Tegyen különbséget a színtévesztés és a színvakság között. Magyarázza el, hogyan állít elő színes képet egy LCD-kijelző és egy fénykép-nyomtató. Ismerje az LCD kijelzők jellemző adatait és azok jelentését.

Projektmunka: Vizsgálja meg orvosi ábrák segítségével, hogy ő vagy a családtagjai színvakok vagy színtévesztők-e?

Biológia: a szem működése.

A fény szóródása

A fényszórás jelensége és magyarázata.Szóródás durva és sima felületen.Szóródás apró részecskéken.

Ismertesse a fényszóródás jelenségét, és adjon rá elvi magyarázatot anyagszerkezeti ismeretei alapján. Magyarázza meg, miért kék az ég, miért vörös a lenyugvó Nap fénye.

Végezzen kísérletet, amely során füst segítségével láthatóvá teszi a lézerfényt. Digitális fényképezőgéppel örökítse meg a lenyugvó és felkelő Nap színeit, az eget és a felhőket.

Mutasd a fényed és megmondom, ki

189

vagy!

Vonalas és folytonos kibocsátási színképek jellemzése, létrejöttük magyarázata. Elnyelési színképek. Mire használhatóak a színképek? − elemi összetétel meghatározása,− a hélium felfedezése, − távoli csillagok fényének vizsgálata.

Ismerje a különféle színképek jellegzetességeit, tudja elkülöníteni azokat.Tudja, hogy a gázok színképe vonalas és adjon erre az atomi elektronállapotok energiájának ismeretén alapuló elvi magyarázatot.Ismerje a színképelemzés módszerét.Ismertesse a hélium felfedezésének történetét vagy a vörös eltolódás felfedezését.

Tanulói kísérletben egyszerű kézi spektroszkóppal vizsgálja meg a neoncső fényének vonalas spektrumát, és azonosítson néhány vonalat.

Vizsgáljon az internetről letöltött színképeket.

Munkában a tudomány: Járja végig azt az utat, ahogyan Hubble és Humason a távoli galaxisok színképének a vörös felé való eltolódását kimutatta és arányba állította a galaxisok Földtől való távolságával.

Csillagászat: a táguló világegyetem.

Fizika: atomfizikai ismeretek, modern fizikai ismeretek az atomról.

Hullámjelenségek A hullámok koherenciája. Lézerfény létrehozása. Interferencia.A fényelhajlás.Polarizáció.

Ismerje a koherencia fogalmát és mondja el, hogy miért jön létre interferencia mintázat koherens hullámok találkozásakor.Ismerje a fényelhajlás jelenségét, jellemző eseteit. Tudja, hogy hogyan lehet a visszaverődés és törés segítségével polarizált fényt előállítani.

Lássanak a tanulók valamilyen 3D-s képet, mozit (például legyen ez az osztálykirándulás része).

Vizsgáljanak egyszerű lézerforrás fénye és hétköznapi tárgyak (szövetdarab, géz, vérkenet) által létrehozott interferencia képet.

Munkában a tudomány: Különleges fegyverek: Nézzen utána, hogy lehetséges-e lézerágyúval rakétákat, műholdakat, repülőgépeket lelőni,

Csillagászat: Miért jobb a binokulár térlátása?

Rajz és művészettörténet: digitális művészetek.

190

ahogyan ezt tudományos-fantasztikus filmeken látjuk. Lehet-e az űrbeli robbanásnak hangja?

Térlátás

Hologramok.Térhatású képek létrehozása.

Ismerje, hogy a térlátás alapja a két szem által kissé eltérő szögben látott képek összevetése, melyet az agy megfelelő központja végez el.Ismerje a holografikus kép felvételének és előállításának módját, illetve a 3D mozi/tévé megvalósításának néhány kísérletét (színszűrővel vagy a polarizáció felhasználásával).

Lássanak a tanulók valamilyen 3D-s képet, mozit (például legyen ez az osztálykirándulás része).

Vizsgáljanak egyszerű lézerforrás fénye és hétköznapi tárgyak (szövetdarab, géz, vérkenet) által létrehozott interferencia képet.

Különleges fegyverek: Nézzen utána, hogy lehetséges-e lézerágyúval rakétákat, műholdakat, repülőgépeket lelőni, ahogyan ezt tudományos-fantasztikus filmeken látjuk. Lehet-e az űrbeli robbanásnak hangja?

Vizuális művészetek: térhatású képek.

Korszakos elmék

Huygens, Newton, Maxwell elgondolása a fényről.

Tudja, hogy milyen tapasztalatok, ismeretek birtokában hogyan vélekedett a fényről Huygens, Newton és Maxwell.

Írjanak fogalmazást, amelyben a saját álláspontjukat védő fizikusok vitatkoznak.

3. fejezet: Kommunikáció A kommunikációs

lehetőségek megismerése elősegíti az eligazodást az információs társadalomban.

Ismeretterjesztő DVD megtekintése, ami áttekinti a fejezet lényegét.Beszélgetés a témáról, előre megadott

Média- és mozgóképismeret:a kommunikáció alapjai.

191

szempontok alapján.

Rádió és televízió

Kamerák, antennák, vevőkészülékek. Elektromágneses rezgések nyílt és zárt rezgőkörben.Elektromos és mágneses mező nyílt rezgőkörben. A rezgőkör sajátfrekvenciája Moduláció. Az URH és a középhullámú rádiózás összehasonlítása.Az elektromágneses hullámok elhajlása, szóródása, visszaverődése az ionoszférából.

Tudja, hogy a tévéképet antennák által sugárzott, illetve kábelekkel vezetett elektromágneses hullámok közvetítik. Tudja, mi a rezgőkör és hogyan kelt elektromágneses hullámokat.Erővonalképpel jellemezze a nyílt rezgőkörben egymást keltő elektromos és mágneses mezőket.Magyarázza meg, hogyan lehet egyetlen kábelen sok csatorna adását továbbítani, valamint kiválasztani a megfelelőt.Ismerje fel a környezetében az URH antennákat alakjuk és méretük alapján.

Projektmunka: Nézzen utána, hogyan lehet villámokat, meteorokat észlelni rádió segítségével.

Kísérletileg vizsgáljon elektromágneses rezgéseket az iskolában fellelhető eszközökkel vagy interaktív animáció segítségével.

Fizika: mechanikai rezgések.

Mobilmánia

A mobiltelefon felépítése és működése. Bluetooth.USB.

Ismerje, hogy milyen frekvencián kommunikálnak a mobiltelefonok.Mondja el az információ átalakulásait a kommunikáció során. Ismerje a SIM kártya szerepét, továbbá hogyan biztosítják a cellák a lefedettséget.Sorolja fel, hogy milyen feladatokat lát el egy korszerű telefon. Ismertesse milyen frekvencián és hogyan történik a rövid hatótávolságú kommunikáció a Bluetooth eszközzel.Ismertesse az USB

Projektmunka: Vita arról, hogy ártalmas-e a mobiltelefon használata az egészségre? Érvek és ellenérvek. Lehet-e objektív a mobiltelefon-gyártók véleménye?

Tanulói kísérlet: Egy régi telefon szétszedésével gyakorlatban is vizsgálja meg, milyen műszaki megoldást használnak a nyomógombok működtetésére.

Technika: kommunikációs eszközök.

192

kommunikáció technikai alapjait és logikáját.

A meggörbített fény

A teljes visszaverődés jelensége. Az üvegszál. Az optikai kábel.Az endoszkóp.

Ismerje a fény-anyag kölcsönhatás néhány jellemző esetét, a teljes visszaverődés jelenségét és okát.Magyarázza el, hogyan vezeti a fényt az üvegszál.Mondja el, hogyan lehet információt szállítani fényimpulzusok segítségével.Ismertesse az endoszkóp felépítését, működését, ismerje az endoszkópos operáció és néhány diagnosztikai vizsgálat lényegét.

Csoportos tanulói kísérletek:Vizsgáljanak meg az osztályban közösen vagy kézbe adva optikai szálakat, próbálgassák, hogyan vezeti a fényt. Vizsgálják meg kísérlettel a teljes visszaverődés jelenségét hullámkád segítségével, határozzák meg a teljes visszaverődés határszögét.

Biológia, orvostudomány: korszerű diagnosztikai módszerek.

Technika: információtovábbítás üvegszálas kábelen.

Végtelen emlékezet

A bináris kód, digitális jelek, impulzusok. Elektronikus memóriák. Mágneses memóriák.CD, DVD lemezek. A képek és hangok kódolása.

Ismerje néhány elektronikus memória áramkör működési elvét.Tudja, hogyan jegyzi meg a beleírt 0 vagy 1 értéket?Legyen elképzelése arról, hogyan épülnek fel a gigabájtos flash memória áramkörök?Ismertesse a mágneslemezen való információtárolás elvét.Ismerje, hogy milyen elv alapján kódolják az információt a CD és DVD lemezen.Ismerje a karakterek, hangok, képek kódolásának alapgondolatait, tudja, hogy mi az a tömörítés, és ismerje

Tanulói kísérletek:Vizsgáljon meg CD vagy DVD lemezt közelről, bontson fényt és állítson elő spektrumot DVD vagy CD lemezzel, magyarázza meg a tapasztaltakat.

Projektmunka:Tényleg egész életre szól-e a CD-lemez vagy néhány év után elvesznek az információk? Vesse össze az elméleti és gyakorlati válaszokat, kérdezzen meg szakembereket is!

Technika: az információ tárolásának lehetőségei.

193

néhány tömörítő algoritmus alapötletét.

Elektromos jelek az emberi testben Az idegrendszer és az idegszálakban terjedő elektromos impulzusok.Neuronhálózatok.Jelek az agyból és a szívből.

Ismerje az elektromos impulzusok szerepét az idegrendszer működésében.Tudjon arról, hogyan modellezik a neuronhálózatokat.Ismertesse az EKG és az EEG diagnosztika lényegét.

Ismeretterjesztő filmek megtekintése DVD-n, animációk használata.Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Biológia, orvostudomány: diagnosztikai módszerek.

A kommunikáció történelme

Az írás.A nyomtatás fizikája.A Morse-féle távíró.A telefon.A vezeték nélküli távíró.A rádió kifejlesztése.

Ismerje a kommunikáció történetének főbb lépéseit, az azokat megalapozó fizikai ismeretek lényegét.Ismerje Morse, Hertz, Marconi, Tesla érdemeit. Lássa az új kommunikációs lehetőségek megjelenésének néhány történelmi, gazdasági, társadalmi következményét.

Nézzen utána, milyen mennyiségekkel lehet jellemezni a kommunikáció sebességét és hogyan változott ez az utóbbi száz évben. Készítsen a trendeket kifejező grafikonokat.

4. fejezet: Különleges képek A különböző

képalkotási eljárások megismerése fejleszti az eligazodást a mai fejlett technikát használó társadalomban.

Ismeretterjesztő DVD megtekintése a fejezet legfontosabb tartalmaival kapcsolatban.Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Fizika, technika: képalkotási módszerek.

Fényképezés

A digitális fényképezés alapjai.Integrált áramkörök. Hogyan készíts jó képet?

Ismerje a digitális képrögzítés elvi lényegét és a CCD felépítését.Tudja, hogy mit jelentenek a fényképezőgép

Projektmunka:Gyűjtsön adatokat a digitális kamerák felbontásának fejlődéséről és az árak változásáról. Adatait ábrázolja, a

Atomfizika: a fényelektromos hatás szerepe a CCD működésében (Nobel-díj, 2009).

194

jellemző paraméterei: felbontás, optikai és digitális zoom. Magyarázza el az integrált áramkörök felépítését néhány keresztmetszeti ábra segítségével. Ismerjen néhány mesterfogást, aminek segítségével jó fényképeket készíthet.

grafikonokról következtessen a trendekre.

Hallgasson meg visszaemlékezéseket az analóg fényképezésről, mikor lehet ennek még létjogosultsága?

Láthatóvá tett mikrovilág Az elektronmikroszkóp. Mozgó töltés mágneses és elektromos térben. Az elektromágneses tekercs és a kondenzátor mágneses és elektromos tere. Van Allen övek. Az atomerő mikroszkóp.Nanotechnológia.

Ismerje az elektronok elektromos és mágneses térrel való irányításának fizikai lehetőségeit. Tudja, hogy hogyan pásztázza végig az anyag felületét az atomerő mikroszkóp.A mikroszkópok képein ismerje fel az anyag építőköveit: felületi rétegeket, határrétegeket, atomokat, szennyeződéseket. Ismerje a nanotechnológia legújabb eredményeit.

Töltsön le az internetről mikroszkópos felvételeket és elemezze azokat.

Tanulói kísérlet: Otthon vizsgáljon sókristályokat kis optikai mikroszkóppal, próbálja lefotózni a képet, és mutassa be képeit az iskolában is.

Projektmunka: Nézzen utána, reális lehetőség-e, hogy a Föld magja lehűl, a Földet övező mágneses mező megszűnik, akár 1000 éven belül. Mit mutatnak a mérési adatok, mi látszik a trendekből?

Technika: elektronmikroszkópia, nanotechnológia.

A hatodik érzék?

Az infravörös sugárzás és felhasználása:− a vezeték nélküli távirányítók − a mikrohullámú sugárzás és felhasználása, − a mikrohullámú

Ismerje az infrasütő, az éjjellátó berendezések, a hőkamera, az infra diagnosztika és a távirányító berendezések működésének lényegét.Tudja megindokolni,

Projektmunka: Elemezzen radarképeket, és ismerje fel a zivatargócokat. Vesse össze a radarképet a látható tartományban készült képekkel. Készítsen ez alapján saját időjárás-

Történelem: Hogyan mentette meg Angliát a radar hadászati alkalmazása a második világháborúban a német repülőgépektől? (A vonatkozó háborús film megtekintése.)

195

sütő, − a radar.

hogy miért infravörös sugárzást használnak. Ismertesse a mikrohullámú sütő működésének fizikai alapjait.Tudja magyarázni, hogyan használják a radart a repülésben és a meteorológiában.

előrejelzést.

Tanulói kísérlet: Fényképezze le digitális fényképezőgéppel a tévé távirányító infra-jelét! Mutassa be a képeket az órán, és magyarázza meg a jelenséget!

Technika: infra- és mikrohullámú eszközök.

Földrajz, meteorológia: radarhasználat az időjárás- előrejelzésében.

Mi van a dobozban?

A röntgensugárzás energiája, hullámhossza. A sugárzás áthatoló képessége: csont, lágy szövetek, fémek. Hogyan vizsgálják a repülőtéren a csomagokat? Orvosdiagnosztikai képalkotó eljárások: CT PET MRI, NMR.

Tudja, hogyan rajzolódik ki a röntgenkép.Hasonlítsa össze a röntgenképet néhány más orvosdiagnosztikai képalkotó eljárással. Sorolja fel előnyeit, hátrányait.

Csoportmunkában megvitatandó kérdés: Ki lehet-e mutatni röntgennel egy lenyelt és a bélbe fúródott fogpiszkálót?

Biológia, orvostudomány: diagnosztikai képalkotó módszerek.

5. fejezet: Radioaktivitás A radioaktivitás

megismerése fejleszti a kritikus és felelős gondolkodásmódot, segíti felismerni az áltudományos nézeteket, továbbá segít abban is, hogy helyesen értelmezzük a sugárzás veszélyeit eltúlzó híradásokat.

Ismeretterjesztő DVD megtekintése (például Teller Ede munkássága és eredményei).Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Biológia: a radioaktív sugárzások hatása.

Kémia: magkémia.

Fény, ami átmegy a fólián!

A radioaktív sugárzás felfedezése. A radioaktív bomlás.Stabil és bomló atommagok. A bomlás véletlenszerűsége.Alfa-, béta- és

Tudja, hogyan fedezték fel az első sugárzó anyagokat (uránium, polónium, rádium). Ismerje a sugárzás okát, és magyarázza meg, mit jelent az, hogy a radioaktív

Tanári kísérlet:Vizsgáljanak meg kísérletileg néhány sugárzó anyagot, detektálják a háttérsugárzást GM csővel.

Kémia, tudománytörténet: miért kémikusok fedezték fel a radioaktivitást?

196

gammasugárzás. magok nem öregszenek.

A radioaktív sugárzás fajtái

Az alfasugárzás tulajdonságai: töltés, áthatoló képesség, ionizáció.Az alfa részecske.A béta sugárzás töltése, kölcsönhatása az anyaggal. A gammasugárzás és kölcsönhatása az anyaggal.

A sugárzásokról való ismeretei alapján legyen képes eldönteni, hogy az egyes sugárzások esetén milyen árnyékolást kell használni.Ismerje, hogy miből áll az alfa, a béta és a gamma összetevő, és ennek alapján adjon kvalitatív magyarázatot a tapasztalt tulajdonságokra.

DVD-film megtekintése a radioaktív sugárzásokról.

Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Fizika: az elnyelődés (abszorpció) fogalma.

Vigyázat, sugárveszély!

Radioaktív izotópok. Felezési idő, aktivitás. Radioaktív izotópok a szervezetben. Radioaktív kormeghatározás.

Ismerje az aktivitás és a felezési idő fogalmát.Oldjon meg ezekkel kapcsolatos egyszerű számításos feladatokat.Legyen fogalma arról, hogyan lehet a szervek állapotát a radioaktív jód nyomkövetésével vizsgálni (vese, pajzsmirigy), illetve hogy mi a radioaktív kormeghatározási módszer lényege.

Aktivitás – idő diagram elemzésével határozza meg a felezési időt.

Projektmunka: Ismertessen néhány régészeti leletet, aminek a korát a radiokarbon módszerrel határozták meg.

Kémia: magkémia.

Radioaktivitás a környezetünkben Csernobil. A radioaktív hulladék. A radioaktivitás egészségügyi hatásai: -sugárbetegség -sugárterápia. A természetes háttérsugárzás.

Ismerje, mi történt Csernobilban.Tudjon arról, miért nehéz biztonságosan elhelyezni a radioaktív hulladékot? Tudjon arról, miért veszélyes az alfa sugárzó izotóp, ha lenyeltük, és miért veszélytelen, ha a

A csernobili balesetről szóló DVD- film megtekintése.

Biológia: a sugárzás szerepe az evolúcióban a mutációk előidézése révén.

Fizika: atomreaktorok működése, atomenergia.

197

szervezeten kívül van. Tudja felsorolni a természetes háttérsugárzás forrásait.

198

6. témakör: Csillagászat (24 óra)


A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak a csillagászat témakörébe engednek betekintést. A tanulók találkozhatnak azokkal a megfigyelésekkel, jelenségekkel, fogalmakkal, amelyek a tudományos hírekből gyakorta visszaköszönnek. A tudományos ismereteken túl a csillagászat a filozófiával, irodalommal, képzőművészettel is szoros kapcsolatban áll, s az emberi lét általános kérdéseire irányítja a figyelmet. A tudományok társadalmi relevanciája a csillagászaton belül a legnyilvánvalóbb módon jelenik meg a tudománytörténet tanulságai és az emberi faj jövőjére vonatkozó kérdései kapcsán. A témakörből izgalmas, jól motiváló, minden irányba nyitott tananyag építhető fel, illetve tevékenység szervezhető. A csillagászati tartalmak sajátsága, hogy lehetőséget nyújtanak mind a fizikai, mind a komplex természettudományos ismeretek szintézisére egy-egy konkrét jelenség kapcsán. Mód nyílik a természettudományos kompetencia fejlesztésére, az ok-okozati összefüggések értelmezésére konkrét problémák kapcsán. A témakör számos nyitott kérdést is megfogalmaz a jövőről. A kérdések kapcsán rendezett viták fejlesztik a vitakészséget, ennek révén az anyanyelvi kompetenciákat, tudatos állampolgárrá nevelnek. A csillagászat számos irodalmi és művészeti vonatkozásának felhasználásával fejleszthetjük a diákjaink esztétikai érzését. A közös és egyéni munka során végzett anyaggyűjtés, az önálló prezentációk készítése a digitális kompetenciát fejleszti. Az űrkutatás fejlődését tanulmányozva a tudomány gazdasági vonatkozásaival is megismerkedhetnek tanítványaink.A témák aktualitása, s mindenki számára nyitott programjai (pl.: amatőr csillagászat, Seti-program) az életkornak megfelelő szinten a közvetlen bekapcsolódás lehetőségét adja a természettudományos kutatás egyes formáiba.

199



kompetenciák


Kapcsolatok

1. fejezet:

A Naprendszer Az alapműveltség elengedhetetlen része megismerni lakhelyünket a Világegyetemben.

DVD-film megtekintése a Naprendszerről.


Földrajz:

a tananyag csillagászati fejezetei.

Mit tudunk a Naprendszerről?

A Naprendszer szerkezete, legfontosabb objektumai. Ekliptika síkja.A bolygók keringésének és forgásának sajátságai.

A Naprendszer keletkezése.

Ismerje a Naprendszer szerkezetét, a bolygók főbb típusait, a mozgásuk jellegzetességeit.

Legyen tisztában a Naprendszer arányaival, a bolygók egymáshoz viszonyított méretével, a Naprendszer keletkezésének legfontosabb elméleteivel.

A Naprendszer keletkezését leíró modell fizikai háttere, a modellt igazoló, s annak ellentmondó tapasztalatok.

Önálló munka: Internetes anyaggyűjtés, képgaléria készítése, HST felvételeinek, vagy pl. a NASA honlapjának felhasználásával.

Poszter készítése, vetélkedő összeállítása stb.

Számítógépes modellek keresése az interneten (mikor, hol találhatók a bolygók).

Tudománytörténeti adatgyűjtés, pl.: Laplace élete.

Fizika: Kepler-törvények.

A Föld, mint bolygó A Föld alakja és a gravitációs erő kapcsolata. A geoid forma sajátságai.A Föld mozgásai.A Föld tengelyének

Ismerje a Földet, mint égitestet, az űrből nyújtott látványt, annak

Internetes adatgyűjtés: A Föld látványa az űrből – képgyűjtés. A Föld, mint bolygó jellemző adatainak

Földrajz:

a Föld forgása és

200

helyzete, ennek következményei, a tengely billegő mozgása (precesszió), s ennek következményei.A Föld felszínének fizikai viszonyai, az ezeket befolyásoló tényezők.A felszínt alakító erők fizikai értelmezése.A Föld mágneses tere.A Föld gravitációs tere, a nehézségi erőt befolyásoló hatások (forgás, középponttól vett távolság stb.).Eötvös Loránd munkássága, az Eötvös inga.A Föld kora.

okát, a légkör sajátosságait, a felszíni viszonyokat, s az azt befolyásoló tényezőket, ezek kapcsolatát a légkör jellemzőivel és a hőmérsékleti viszonyokkal.

Ismerje a Föld korát, az erre vezető megfontolásokat.

Ismerje a Föld mozgásainak periódusait, a periódusok legérdekesebb változásait az időben (pl.: évmilliókkal ezelőtt egy év több napig tartott, mint most). Ismerje a Föld tengelyének sajátos „billegését”, ennek hatását az évszakok alakulására. A Föld mágneses terének jellemzőit, annak változásait. A mágneses tér létrejöttét magyarázó elméletet. (Az áramok hatása, a dinamóelv.)

Ismerje az apály-dagály jelenséget, mint a Föld és a Nap, illetve a Hold kölcsönhatását.

Legyen tisztában a Föld alakjának legfontosabb jellegzetességeivel, a sarki lapultság magyarázatával, hozzávetőleges mértékével. Ismerje a gravitációs mező sajátságait, ezek hatását a Föld típusú égitestek felszíni képződményeinek nagyságára és holdjaik alakjára.

összegyűjtése.

A sarki lapultság okának bemutatása és magyarázata forgó acélabroncs segítségével.

Eötvös Loránd életének tanulmányozása (fizikus, kémikus, tudománypolitikus, hegymászó, fotográfus) – Eötvös Virtuális Múzeum a neten.

keringése, a Föld forgásának következményei (nyugati szelek öve), a Föld belső szerkezete. Az izotópos kormeghatározás elve.

Geomorfológiai sajátosságok a föld felszíne alatt (boltozatok, teknők), az olaj feldúsulása, só tömzsök.

Az árapály jelenség, vakár, szökőár. Az árapály és a folyótorkolatok.

201

Ismerje a Föld felszínén mérhető nehézségi erőt befolyásoló tényezőket. A gravitációs anomáliák mérésére szolgáló Eötvös-inga működésének elvét, lehetséges felhasználásának körét.

Miért mutatja felénk mindig ugyanazt az oldalát a Hold?

A Hold jellemző adatai (távolság, keringési idő, forgási periódus, hőmérséklet), a légkör hiánya, a holdfelszín anyaga, a Hold formakincse.A Hold fázisai, a fázisok magyarázata.A hold- és a napfogyatkozás.A Hold kora.

Legyen tisztában a Hold méretével és távolságával, látszó méretének a Nappal közel azonos voltával (ennek következményeivel, pl.: gyűrűs napfogyatkozással).

Tudja értelmezni a Hold fázisait, legyen tisztában a fázisváltozások irányával, ismerje a fogyatkozásokat, s el tudja különíteni a fázisoktól. Össze tudja kapcsolni a fogyatkozásokat és a fázisokat. Ismerje a vakár és „szökőár” során a Hold fázisait.

Legyen tisztában a Hold fizikai viszonyai és a felszíni alakzatok közötti összefüggésekkel.

Tudja értelmezni a kráterborítottságot, a Hold felszínt alakító folyamatokat. Ismerje a becsapódási kráter a

Önálló projektmunka: Első ember a Holdon.

A Hold magyar hírességekről elnevezett kráterei (a hírességek életrajza).

A Hold távcsöves vizsgálata, látogatás távcsöves bemutatóhelyre.

A holdfázisok és fogyatkozások vizsgálata animációkon keresztül.

Hold felszínének (talajának) sajátosságai az első holdra szállás felvételei alapján

(porborítottság, miért kell kifeszíteni a zászlót stb.).

Biológia:

a Hold és az ember biológiai ciklusai.

Földrajz:

az apály-dagály jelenség hatása a tengerpartokra.

Történelem:

a napfogyatkozások szerepe az emberi kultúrában.

Kultúrtörténet:

a Hold „képének” értelmezése a múltban.

202

vulkáni krátertől eltérő sajátosságait.

Tudja magyarázni, hogy a Hold miért mutatja mindig ugyanazt az oldalát a Föld felé.

Ismerje a Hold és a Föld kölcsönhatásait, a Hold kutatásának legfontosabb állomásait.

A becsapódási kráter keletkezését szimuláló kísérlet – kavics esése vízbe.

Lehet-e élet a bolygó-szomszédjain-kon?

A Merkúr, a Vénusz és a Mars jellegzetességei.A légkör hiányának és a légkör jelenlétének következményei.A hőmérsékleti viszonyok.Érdekességek a bolygókon: A Merkúr elnyúlt pályája.A Vénusz különlegesen sűrű légköre. A Mars jégsapkái.A kisbolygók övének elhelyezkedése, egyes objektumai. A bolygókutatás története.

Tudja összehasonlítani táblázat segítségével a két égitest sajátságait, felszíni viszonyait, értelmezze az eltérések okait, s azok következményeit.

Ismerje fel az ok-okozati kapcsolatot a bolygó felszínének sajátosságai és a bolygón uralkodó fizikai viszonyok között.

Ismerje a Merkúr pályamozgásának tudománytörténeti jelentőségét. Az elnyúlt pálya következményeit a Kepler törvények alapján.

Ismerje a Vénusz légköre okozta extrém üvegházhatás okait és következményeit. Ismerje a Vénusz „szarvait”, a sűrű légkör okozta optikai jelenségeket. Legyen

Fénykép-gyűjtemény, „slide show” készítése.

Képzelt lény tervezése a bolygó fizikai viszonyait figyelembe véve.

Magyar vonatkozású kisbolygók.

Távcsöves megfigyelés, a HST képei.

Önálló projektmunka: A Merkúr, a Vénusz és a Mars megismerésének története, ember gyártotta eszközök a bolygókon.

A marsjáró (pl.: Mars Pathfinder) sajátosságai, technikai érdekességek, landolás, kicsomagolás, irányítás, mintavétel

Biológia: az élet fizikai feltételei.

Fizika: a Kepler-törvények alkalmazása a bolygók pályájának és keringési idejének összehasonlításakor, az üvegházhatás a Vénuszon.

Kémia: kémiai folyamatok a Vénuszon, a bolygók légköre, anyaga.A fénytörés törvényei. Fényelnyelés, színek.

203

tisztában a Vénusz egyenletes látszó fényességének magyarázatával (a belső bolygók fázisaival).

Ismerje a Mars sajátosságait, a Marskutatás legfontosabb eredményeit.

Ismerje a kisbolygó fogalmát, a Mars és a Jupiter között elhelyezkedő kisbolygóövet.

stb.

A belső bolygók fázisainak vizsgálata (animáció).

Az óriásbolygók jeges világa

A Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz jellegzetességei. Az óriásbolygók anyaga. Gyűrűk és holdak az óriásbolygók körül. A Jupiter és Szaturnusz legfontosabb holdjai.A fény sebességének mérése Römer módszerével.A Szaturnusz gyűrűjének sajátságai. A Vörös-folt a Jupiteren.

Legyen tisztában az óriásbolygók legfontosabb fizikai jellemzőivel, az óriásbolygókon megjelenő többféle halmazállapotú anyaggal, a legnagyobb holdak és a gyűrűk sajátságaival.

Tudja értelmezni a Szaturnusz gyűrűjében lévő réseket, ismerje legalább egy óriásbolygó belső szerkezetének modelljét.

Fel tudja ismerni képről a Naprendszer óriásbolygóit jellegzetességeik alapján.

Tudja, hogy a vörös folt ez nagy légköri örvény.

Legyen tisztában azzal, hogyan határozza meg a hőmérséklet és a nyomás együttesen az anyag halmazállapotát.

Az óriásbolygók a HST fényképein. Az óriásbolygók felfedezésének tudománytörténeti vonatkozásainak feldolgozása (pl.: Galilei, Huygens, Cassini). A Jupiter és Szaturnusz megfigyelése szabad szemmel és távcsővel.A bolygók kelésének és nyugvásának, valamint elhelyezkedésének megkeresése az interneten (pl.: mcse.hu, a Magyar Csillagászati Egyesület honlapja).A Jupiter holdjainak (Galilei-holdak) megfigyelése.

Fizika: hőtan, az anyagok halmazállapotai. Általános tömegvonzás törvénye.A halmazállapot-változás hőmérséklet és nyomásfüggése.

Tudománytörténet: Galilei munkássága.

Irodalom: a bolygók a költészetben.

Kémia: a bolygók anyaga.A fény véges sebessége.

204

Ismerje a Galilei-holdak szerepét Römer fénysebesség mérési eljárásában. Legyen tisztában a mérés elvével.

Mi van a Naprendszer külső vidékein? Kuiper-öv és a Plútó. Meteorok, meteoritek. Üstökösök és szerkezetük. A meteorhullások és az üstökösök kapcsolata.

A Földet fenyegető kozmikus katasztrófa esélye.

Legyen ismerete a külső kisbolygóöv létezésről, a Plútó „státuszának” változásáról.

Ismerje a meteorok és meteoritek közötti különbséget, a meteorok típusait, a meteoritek felszínformáló hatását.

Ismerje az üstökösök mibenlétét, a Nappal való kölcsönhatásuk következményeit.

Ismerjen néhány fontosabb üstököst, melyek a tudományos kutatás homlokterébe kerültek.

Legyen tisztában azzal, hogy az üstökösök pályája nem stabil a folytonos anyagvesztés miatt.

Tudja megbecsülni egy meteorbecsapódás hatását, a becsapódás következtében felszabaduló energiát.

Kutatómunka: Legfontosabb meteorrajok, ezek megfigyelésének története (pl.: Humboldt expedíció).

Meteorkráter sajátságainak megfigyelése, a meteor becsapódás modellezése. A meteorok pusztításának mértékére vonatkozó becslések készítése. A Halley-üstökös felfedezésének története.A Halley üstökös megközelítése, vizsgálati eredmények a legutóbbi földközeli állapotakor.Üstökös-becsapódás a Jupiterbe. (Shoemaker-Levy üstökös becsapódása)

Kozmikus katasztrófa ábrázolása a filmekben – mennyiben reális, hol hibás? Kozmikus katasztrófa animációkon (internet).

Fizika: a Kepler-törvények - az üstökösök elnyúlt ellipszis pályája.

Földrajz, biológia: földtörténeti katasztrófák.

Földrajz: kráterbecsapódás keltette felszíni alakzatok keresése térképeken, műholdfelvételeken.

2. fejezet: A csillagok világa

A csillagok és a Nap megismerése nemcsak

Ismeretterjesztő film DVD-n a Napról és a

Földrajz: csillagászati

205

az általános műveltség megszerzése miatt fontos, hanem számos olyan kompetenciát fejleszt, amelyek a környezetünkkel kapcsolatos felelősségteljes, tudatos magatartásunkat alakítják.

csillagokról.


alapismeretek.

Milyen messze van tőlünk a legközelebbi csillag? A Nap jellemzői, hőmérsékleti viszonyai, energiatermelése. A Nap hatása a Földre.Napkitörések, protuberanciák, napszél, napfoltok. A napfoltciklusok. A napfoltok és a mágneses tér.

A Nap Földre sugárzott energiája.

A hősugárzás jellemzői.

Mit jelent a napállandó?

Ismerje e Nap szerkezetét, legfontosabb fizikai jellemzőit, a Nap hatását a Földre és a kozmikus környezetre, energiatermelésének elvét.

Ismerje a sarki fény jelenségét, mint a Nap és a Föld mágneses terének kölcsönhatását, legyen tisztában a felületegységre jutó sugárzott energia és az évszakok változása közötti kapcsolattal.

Ismerje a napfoltok és a mágnesség kapcsolatát, a napjelenségek hatótávolságát, következményeit a Föld környezetére.

Kísérleti megfigyelés: Napfolt észlelés távcsővel - kivetítés vagy napszűrő. A napfoltok helyzetváltozásának nyomon követése. (Interneten is lehetséges).

A korábbi napfogyatkozások felvételei vagy más interneten megtalálható felvételek alapján a napkitörések megfigyelése.

Projektmunka: A napaktivitás hatása a műszaki eszközeinkre.

Besugárzás becslések eltérő napszakokban, évszakokban a napsugárzás hajlásszögéből, s a napkelte és napnyugta közötti időből.

Földrajz: évszakok változása.

Fizika, földrajz: a fény elnyelése, üvegházhatás.

Földrajz: a nap hosszának változása.

Történelem, művészettörténet, filozófia:

napkultusz az antik kultúrákban.

206

Elnyelési kísérletek télen: pl. földdel (falevéllel) behintett hó olvadásának megfigyelése.

Önálló kutatómunka: A Nap és a földi légkör kölcsönhatásainak vizsgálata naplemente környékén készített felvételek segítségével.

Melyek egy csillag „életének” állomásai?

A csillagok definíciója, jellemzői. A csillagok lehetséges fejlődési folyamatai, annak jellemzői.A Nap várható jövője.

Fekete-lyuk, pulzár, kvazár.

Ismerje a csillagok jellemzőit, az energiatermelésüket biztosító magfúzió folyamatát.Legyen tisztában azzal, hogy a csillagok élete ciklikus, a csillagok születnek és elpusztulnak.Ismerje a csillagfejlődés legfontosabb állomásait, a csillag mérete és a fejlődési út közötti összefüggéseket.Ismerje a szupernova-robbanás fogalmát.Tudja alkalmazni ismereteit csillagunkra, a Napra.Tudja a kapcsolatot a földi anyag és a csillagkeletkezési folyamat között: „csillagok porából vagyunk valamennyien”.

Tudja, hogy mi a fekete-lyuk, hogyan következtethetünk létére? Milyen módon

Projektek, önálló munkák, poszterek internetes háttérrel, pl.: Mik azok a fekete lyukak? Hogyan jönnek létre? Milyen modellek segítségével írhatjuk le hatásukat? A vörös óriások és fehér törpék.

A „csillagjegy" fogalmának értelmezése. (Miért van az, hogy az Ikrek jegyében születettek nyáriak, de az Iker csillagképet télen látjuk?)

Fizika: magfúzió, a csillagok energiatermelése. Filozófia: az anyagelvű világnézet alapjai.

Irodalom, képzőművészet: „a csillagos ég alatt”.

Irodalmi, filozófiai esszé: „Csillagok porából vagyunk valamennyien”.

Tudománytörténet: Hogyan rengették meg az arisztotelészi világképet (az égbolt változatlanságáról) a csillagászati megfigyelések? (Pl.: Tycho de Brahe szupernóva megfigyelése)

207

jöhet létre, mi a kapcsolata az általános tömegvonzás törvényszerűségeivel, s a szökési sebesség fogalmával?

Ismerje a pulzár és kvazár fogalmát.

3. fejezet: A kozmosz megismerése

Fontos természettudományi és társadalomtudományi kompetenciákat fejleszt annak megismerése, hogy az űrkutatás nemcsak az emberi kíváncsiságot elégíti ki, hanem számos kézzelfogható haszonnal is jár.

DVD-film megtekintése a világűrről és az űrkutatásról.Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Földrajz: csillagászati alapismeretek.

Milyen messze kell keresni galaxis- ikertestvérünket? A galaxisok fogalma, jellemzői, típusai, mozgásai. A Tejútrendszer jellemzése, mérete, szerkezete. Az Androméda-köd.

Ismerje a galaxis fogalmát, a galaxisok típusait, a Tejútrendszer legfontosabb jellemzőit, mozgását. Ismerje a haló és a gömbhalmazok fogalmát, a Naprendszer helyét a Tejútrendszerben.Ismerje az Androméda-köd, mint „iker-galaxisunk” távolságát. Tudja, hogy mit jelent ez a távolság a galaxisunkról szerezhető ismeretek vonatkozásában. Legyen tisztában azzal, hogy a világegyetemben galaxisok milliárdjait találjuk.

Kísérleti megfigyelés: a Tejútrendszer szabad szemmel történő megfigyelése, az Androméda-köd távcsöves megfigyelése.

PowerPoint bemutató: Képek gyűjtése (galéria készítése) galaxisokról.

Csoportmunkában beszéljék meg, hogy az asztrológia (csillagjóslás) áltudományos tévképzet-e vagy olyan tapasztalat, amelyben érdemes hinni.

Fizika: a fény véges vákuumbeli sebessége, ami határt szab az információ terjedésének.

Hogyan hódítja meg az ember a világűrt?

208

Az űrkutatás állomásai:első ember az űrben,a Hold meghódítása,magyarok az űrben.

A modern űrkutatás célpontjai, a jövő tervei.

Emberi objektumok az űrben: hordozórakéták, szállító eszközök.

A világűr megfigyelése: távcsövek, parabolaantennák.

Az űrszemét problémája.

Kié a világűr? (űrkutatás és politika)

Legyen tisztában az űrkutatás fejlődésének legfontosabb állomásaival.

Ismerje a magyar űrkutatás történetét, Farkas Bertalan űrhajóstól Simonyi Károly űrturistáig.

Ismerje a Nap, a bolygók és holdak kutatásának néhány fontos programját.

Legyen tisztában azzal, hogy a világűrből fontos információkat nyerhetünk a Földről.

Ismerje az emberes űrutazások nehézségeit, az ezzel kapcsolatos terveket.

Ismerje azokat a legfontosabb eljárásokat, amelyekkel kozmikus környezetünket vizsgáljuk.

Legyen tisztában az űrszemét fogalmával, az űrszemét okozta problémákkal, annak eltávolítására irányuló lehetséges eljárásokkal.

Legyen tisztában az űrkutatás egynémely társadalmi vonatkozásával.

Ismerje az űrbe jutás alapvető technikáit (rakéta, űrrepülő).

Projektek, önálló munkák, poszterek internetes háttérrel, pl.: első ember az űrben;

a Hold meghódítása;

magyarok az űrben;

magyar tudományos eredmények felhasználása az űrkutatás során;

a nemzetközi űrállomás története, eredményei, jövője;

a Hubble Space Teleszkóp története, eredményei;

gigantikus, forgó űrállomás tervek a világhálón;

az űrszemét problémája.

Hogyan vehetünk telket a Holdon?

Fizika:

a rakéta elve, avagy a lendület-megmaradás.

Biológia:

a tartós súlytalanság hatása az emberi szervezetre.

Fizika:

a mesterséges gravitáció, egyenletes körmozgás.

Pszichológia:

a nagy távolságú emberes űrutazás pszichológiai korlátjai.

Relativitáselmélet:

a nagysebességű utazás és az idő.

209

Ismerje a nagytávolságú emberes űrutazás nehézségeit, a mesterséges gravitáció megvalósításának lehetőségeit, a súlytalanság élettani hatásait.

Egyedül vagyunk a világban?

Az exobolygók keresése. Az élet feltételeinek térbeli és időbeli korlátai: „Lehet-e másutt élet?” Az értelmes élet kutatása.

Legyen tisztában azzal, hogy milyen érvek szólnak amellett, hogy az ember egyedüli értelmes lény az Univerzumban, s mik szólnak ellene.Tudja milyen nehézségei és lehetőségei vannak annak, hogy az emberiség egyszer elhagyja a Földet, és hogy milyen kényszerek vezethetnek ebbe az irányba. Ismerje az élet keresésének történetét a Marson; legyen tisztában az élet létrejöttének biológiai feltételeivel, azzal, hogy másféle életformák is létezhetnek.

Kiselőadás: A Seti-program sajátosságai.

Alkotómunka: Milyenek lehetnek a földön kívüliek? A földön kívüliek megjelenése a filmekben (kritikai elemzés).

Vita: Élet a Földön kívül?!

Egy képzeletbeli – a miénktől alapvetően eltérő – életforma bemutatása. Képzelt jövőbeli lény tervezése: az élet fejlődésének jövőbeli iránya az evolúció törvénye alapján. (szöveg, rajz stb.)

Biológia: az evolúció elveinek alkalmazása egy képzelt lényre.

Irodalom: képzelt lények.

Irodalom, film: találkozás más értelmes lényekkel.

Filozófia: Egyedül vagyunk a világban?

Matematika, fizika: a találkozás esélyei.

4. fejezet:Az Univerzum szerkezete

A világmindenség keletkezésének, történetének, szerkezetének kérdései a természettudományos kompetenciák alapjait fejlesztik.

DVD film az Univerzum történetéről, kutatásáról, az elért eredményekről.Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.

Fizika: gravitáció, energia-megmaradás.

Filozófiai kérdések.

Hogyan képzeljük el az elképzelhetetlent? Az Univerzum tágulására utaló

Ismerje a Hubble-törvényt, az ősrobbanás

Egyszerű modellek készítése: felfújt

Irodalmi vonatkozások.

210

tapasztalatok, a galaxis halmazok távolodása. Az Univerzum fejlődése, az ősrobbanás elmélet. A tér és idő szerkezete az elmélet szerint.

elméletet, tudja azt, hogy közelítőleg mikor történt.Ismerje a Doppler-jelenséget, annak fényre vonatkozó megnyilvánulását.Ismerje a térben véges, de határtalan táguló Univerzum modelljét. Tudjon érvelni, vitatkozni ezekkel a meghökkentő tényekkel kapcsolatban.

léggömbön lévő rácspontok kölcsönös helyzetének vizsgálata a léggömb tágulása során. Egykori bölcsek gondolatainak elemzése, pl.: Ágoston: „Isten a világot nem az időben, hanem az idővel együtt teremtette”, vagy Pascal: „Hogyan is foghatná fel elménk a világ teljességét, hiszen egyaránt végtelen messze vagyunk a végtelenül nagy és a végtelenül kicsi dolgoktól” stb.

Vita: Mit jelent számodra a végtelen? Megérthető-e a világ? Egyszerű-e, szép-e a világ? stb.

Képzőművészeti alkotások.

Aki távolra néz, az a múltba néz!

A vákuumbeli fénysebesség véges volta és átléphetetlensége. A téridő sajátságai. Mit jelent a múlt és a jövő? A relativitáselmélet néhány érdekes következménye (az idő megnyúlása és a távolság összehúzódása).Az egyidejűség fogalma.Néhány meglepő „paradoxon” (pl.: az ikerparadoxon).

Legyen tisztában azzal, hogy a fénysebesség véges volta hogyan befolyásolja az Univerzumról szerzett tapasztalatokat, az Univerzumról kialakított képünket. Ismerje fel, hogyan válik e modell alapján a tér és az idő szétválaszthatatlanná.Értse az egyidejűség fogalmát, ismerje annak viszonylagosságát.Tudja kitágítani az és ok-okozati összefüggés viszonyrendszerét a téridőre, azaz megértse, hogy két esemény időrendje nem feltétlen határozza meg azt, hogy köztük ok-okozati

Vitatkozás, beszélgetés, érvelés. Animációk az Interneten a relativisztikus jelenségekre.

Einstein életének bemutatása.

Önálló novella, esszé írása, pl.: „Aki távolba néz, az a múltba néz!”

Az egyidejűség relativitásának bemutatása WEB-es animáció segítségével.

Csoportmunkában oszlassanak el olyan áltudományos

Filozófiai és tudománytörténeti vonatkozások.

Fizika: a fény sebessége: határ, melyet nem lehet átlépni – analógiák a fizika területén: az ősrobbanás pillanata, az abszolút nulla fok.

211

kapcsolat lehetsé-ges-e.Értse meg az ikerparadoxon lényegét.

tévképzeteket, mint az időutazás lehetősége.

212

kÖzÉpiskolai fizika ÁltalÁnos tanterv - kfki.hu anket/53 a eloadasai/honyek/beadott... ·...

Documents