Fizyka dla szkó³ ponadgimnazjalnych

Transkrypt

1 Maria Fia³kowska, Barbara Sagnowska, Jadwiga Salach Fizyka dla szkó³ ponadgimnazjalnych Program kszta³cenia w zakresie podstawowym dla liceum ogólnokszta³c¹cego, liceum profilowanego i technikum Program dopuszczony do u ytku szkolnego przez ministra w³aœciwego do spraw oœwiaty i wychowania i wpisany do wykazu programów szkolnych przeznaczonych do kszta³cenia ogólnego do nauczania fizyki (w zakresie podstawowym) na poziomie liceum ogólnokszta³c¹cego, na podstawie recenzji rzeczoznawców: dr. hab. Jana Olszewskiego z rekomendacji Akademii Pedagogicznej w Krakowie, mgr. W³adys³awa Kulpy z rekomendacji Wojewódzkiego Oœrodka Metodycznego w Przemyœlu. Numer dopuszczenia: DKOS /02 Kraków 2002 wydawnictwo ZamKor

2 Sk³ad i opracowanie graficzne: Studio IN-FO, Kraków, tel. (012) Projekt ok³adki: Joanna Wypiór Copyright by Wydawnictwo ZamKor ul. Asnyka 7, Kraków tel./fax (0-12) , , zamkor@zamkor.com.pl ISBN Druk i oprawa: P.W. STABILL, Kraków, tel (0-12) , (0-12)

3 Spis treœci Od Autorek do Kole anek i Kolegów Nauczycieli fizyki (5) O Autorkach 1. Podstawa Programowa Kszta³cenia Ogólnego (7) 2. Ogólne za³o enia programu (9) 3. Cele nauczania (10) 4. Treœci nauczania (11) 5. Zamierzone osi¹gniêcia uczniów (wymagania) w zakresie umiejêtnoœci i w zakresie zdobytej wiedzy (17) 6. Procedury osi¹gania celów (39) 7. Propozycje metod oceny osi¹gniêæ uczniów (40) 8. Propozycja rozk³adu materia³u (41)

4

5 Od Autorek do Kole anek i Kolegów Nauczycieli fizyki Podstawa Programowa w zupe³nie nowy sposób "organizuje" treœci nauczania fizyki. W znacznej wiêkszoœci s¹ to jednak treœci, które nauczyciel dotychczas tak e realizowa³, czêsto nawet na wy szym poziomie. Nie bez znaczenia jest te fakt, e do zreformowanego liceum i technikum przyjd¹ uczniowie o rok starsi. Przygotowuj¹c ten program (a tak e s³u ¹cy do jego realizacji podrêcznik), stara³yœmy siê bardzo, gdzie to tylko mo liwe, nawi¹zywaæ do znanych nauczycielom koncepcji dydaktycznych, sposobów opisu poszczególnych zagadnieñ, zadañ do rozwi¹zania, by mogli siê szybko z programem i podrêcznikiem oswoiæ. Treœci, które po raz pierwszy w szkolnym nauczaniu fizyki obowi¹zuj¹ wszystkich uczniów (kosmologia, jednoœæ mikro- i makroœwiata, fizyka a filozofia, narzêdzia wspó³czesnej fizyki) stara³yœmy siê wykorzystywaæ do realizacji celów wychowawczych, rozbudzania zainteresowañ i podejmowania przez uczniów samokszta³cenia. Równoczeœnie opracowa³yœmy je na tyle œciœle, by nauczyciel mia³ mo liwoœæ stawiania pytañ i oceniania uczniów. Nauczanie fizyki w zakresie podstawowym nie koñczy siê obowi¹zkowym egzaminem. Nauczyciel wed³ug w³asnego uznania mo e wiêc jedne treœci traktowaæ g³êbiej, inne bardziej pobie nie. Przedstawiony w Programie rozk³ad materia³u (str. 41) nale y traktowaæ jako propozycjê i dokonywaæ w nim zmian zgodnie ze swoimi preferencjami. D³u sze zatrzymanie siê na jakimœ zagadnieniu, szczególnie interesuj¹cym dla uczniów lub wa nym z punktu widzenia nauczyciela, mo e spowodowaæ ograniczenie lub rezygnacjê z innych treœci. Do ka dego dzia³u zamieœci³yœmy w Programie szczegó³owe wymagania (str. 18). Nie przypisa³yœmy im jednak stopni uczniowskich. Wydaje nam siê, e mo e to zrobiæ tylko nauczyciel na podstawie znajomoœci mo liwoœci intelektualnych, potrzeb i zainteresowañ uczniów danej klasy. W Programie zamieœci³yœmy (str. 37) pensum wiedzy, która powinna zostaæ tak mocno ugruntowana w umys³ach uczniów, by stanowi³a trwa³y element wykszta³cenia "na ca³e ycie". To tak e tylko nasza propozycja; nauczyciel mo e tê listê korygowaæ. Wa ne jest jednak, by ka dy z nas postawi³ sobie pytanie: "W jak¹ trwa³¹ wiedzê chcia³bym wyposa yæ moich uczniów?" i nastêpnie konsekwentnie d¹ y³ do celu. Autorki 5

6 O Autorkach Dr Maria Fia³kowska wieloletni pracownik Zak³adu Dydaktyki Fizyki Akademii Pedagogicznej w Krakowie i nauczyciel liceum, autorka wielu publikacji dydaktycznych. Dr Barbara Sagnowska by³y wieloletni pracownik Zak³adu Dydaktyki Fizyki Akademii Pedagogicznej w Krakowie, nauczyciel liceum, autorka podrêczników i zbiorów zadañ. Dr Jadwiga Salach by³y wieloletni kierownik Zak³adu Dydaktyki Fizyki Akademii Pedagogicznej w Krakowie, nauczyciel liceum, autorka podrêczników i zbiorów zadañ. 6

7 1. Podstawa Programowa Kszta³cenia Ogólnego Fizyka i astronomia I. Zakres podstawowy (kanon) 1. Ruch, jego powszechnoœæ i wzglêdnoœæ Pojêcie ruchu w historii filozofii i w naukach przyrodniczych. Ruch w ró nych uk³adach odniesienia. Maksymalna szybkoœæ przekazu informacji w przyrodzie. Efekty relatywistyczne. 2. Oddzia³ywania w przyrodzie Rodzaje oddzia³ywañ w mikro- i makroœwiecie. Pola si³ i ich wp³yw na charakter ruchu. 3. Makroskopowe w³asnoœci materii a jej budowa mikroskopowa. Model oscylatora harmonicznego i jego zastosowanie w opisie przyrody, ruch drgaj¹cy (amplituda, okres, czêstotliwoœæ, przemiany energii). Mikroskopowe modele cia³ makroskopowych o ró norodnych w³asnoœciach mechanicznych, elektrycznych, magnetycznych i optycznych oraz ich zastosowanie w urz¹dzeniach codziennego u ytku. 4. Porz¹dek i chaos w przyrodzie Procesy termodynamiczne, ich przyczyny i skutki. Procesy odwracalne i nieodwracalne, druga zasada termodynamiki, entropia, statystyczny charakter makroskopowych prawid³owoœci w przyrodzie. 5. Œwiat³o i jego rola w przyrodzie Œwiat³o jako fala, d³ugoœæ fali, szybkoœæ rozchodzenia siê fali, interferencja i dyfrakcja, widmo fal elektromagnetycznych, barwa, odbicie i za³amanie œwiat³a, rozszczepienie œwiat³a bia³ego, polaryzacja œwiat³a. Kwantowy model œwiat³a, zjawisko fotoelektryczne i jego zastosowania. Budowa atomu, analiza spektralna, laser i jego zastosowania. 6. Energia i jej przemiany, transport energii Przegl¹d poznanych form energii. Równowa noœæ masy i energii. Elementy fizyki j¹drowej. Energetyka j¹drowa, reaktory a broñ j¹drowa. Promieniotwórczoœæ, jej zastosowania i zagro enia. Transport energii w ruchu falowym. Konwekcja. Przewodnictwo cieplne. Przewodnictwo elektryczne. 7. Budowa i ewolucja Wszechœwiata Czas - przestrzeñ - materia - energia. Cz¹stki elementarne a historia Wszechœwiata. Obserwacyjne podstawy kosmologiczne. Galaktyki i ich uk³ady. Ewolucja gwiazd. 7

8 8. Jednoœæ mikro- i makroœwiata Fale materii, dowody eksperymentalne falowych cech cz¹stek elementarnych, dualizm falowo-korpuskularny. Pomiar makroskopowy w fizyce a pomiary w mikroœwiecie kwantowym, niepewnoœci pomiarowe a zasada nieoznaczonoœci. 9. Fizyka a filozofia Zakres stosowalnoœci teorii fizycznych. Determinizm i indeterminizm w opisie przyrody. Elementy metodologii nauk, metoda indukcyjna i hipotetyczno-dedukcyjna, metody statystyczne. 10. Narzêdzia wspó³czesnej fizyki i ich rola w badaniu mikro- i makroœwiata Laboratoria i metody badawcze wspó³czesnych fizyków. Wspó³czesne obserwatoria astronomiczne. Osi¹gniêcia naukowe minionego wieku i ich znaczenie. II. Treœci rozszerzaj¹ce 1. Ruch i si³y Matematyczny opis ruchu w jednym i dwóch wymiarach. Przyczyny zmian ruchu. Opory ruchu. Ruch postêpowy i obrotowy. Energia mechaniczna. Zasady zachowania w mechanice. 2. Polowy opis oddzia³ywañ Pole grawitacyjne, ruch masy w polu grawitacyjnym. Pole elektryczne, ruch cz¹stki na³adowanej w polu elektrycznym, przewodniki i dielektryki. Pole magnetyczne, ruch na³adowanej cz¹stki w polu magnetycznym. 3. Obwody pr¹du sta³ego Przemiany energii w obwodach pr¹du sta³ego. 4. Pole elektromagnetyczne Indukcja elektromagnetyczna. Obwody pr¹du przemiennego z pojemnoœci¹ i indukcyjnoœci¹. ród³a napiêcia. Elektryczne obwody drgaj¹ce. Fale elektromagnetyczne i ich w³asnoœci. 5. Fizyczne podstawy mikroelektroniki i telekomunikacji Modele przewodnictwa, Pó³przewodnik, dioda, tranzystor. Analogowy i cyfrowy zapis sygna³ów. 6. Zjawiska termodynamiczne Zasady termodynamiki, ich statystyczna interpretacja oraz zastosowania. Opis przemian gazowych. Przejœcia fazowe. 7. Zjawiska hydrostatyczne i aerostatyczne Opis zjawisk hydrostatycznych oraz przyk³ady ich wykorzystania. 8. Przegl¹d poznanych modeli i teorii fizycznych oraz astronomicznych Dyskusja u ytecznoœci i zakresu stosowalnoœci w powi¹zaniu z eksperymentaln¹ weryfikacj¹. 8

9 Ramowy plan nauczania dla trzyletniego liceum ogólnokszta³c¹cego (fragment dotycz¹cy zakresu podstawowego) Zajêcia edukacyjne Liczba godzin Fizyka i astronomia 3 Chemia 3 +2 Biologia 3 2. Ogólne za³o enia programu 1. Zgodnie z Ramowym Planem Nauczania na kszta³cenie podstawowe (kanon) w zakresie przedmiotu "Fizyka z astronomi¹" powinno byæ przeznaczone w liceum ogólnokszta³c¹cym, liceum profilowanym i technikum co najmniej 125 godzin lekcyjnych (3x34 + 1/3 x 68 = 125 godzin). Prezentowany program mo- na zrealizowaæ w tej liczbie godzin. 2. Program s³u y œciœle realizacji obowi¹zuj¹cej Podstawy Programowej zarówno w zakresie treœci, jak i idei. Obejmuje on rozwiniêcie wszystkich hase³ w czêœci podstawowej Podstawy Programowej oraz niezbêdne do zrozumienia nowych treœci powtórzenia treœci gimnazjalnych. 3. Nauczyciel mo e modyfikowaæ program, traktuj¹c poszczególne zagadnienia mniej lub bardziej g³êboko, a nawet rezygnuj¹c z niektórych treœci pod warunkiem, e nie narusza obowi¹zku realizacji wszystkich hase³ Podstawy Programowej. 4. Nauczanie fizyki w czêœci podstawowej (kanonie) nie koñczy siê egzaminem. Pozwala to zgodnie z ide¹ reformy na przesuniêcie punktu ciê koœci w nauczaniu fizyki z opanowania przez uczniów du ego zakresu wiedzy szczegó³owej i umiejêtnoœci sprawnego wykonywania skomplikowanych obliczeñ na kszta³towanie ogólnego obrazu œwiata, ukazywanie naukowych metod jego poznania i przygotowanie uczniów do sprawnego funkcjonowania w œwiecie opanowanym przez technikê. 9

10 3. Cele nauczania Cel strategiczny: Znacz¹cy udzia³ wiedzy o przyrodzie i umiejêtnoœci kszta³towanych podczas uczenia siê fizyki w ogólnym wykszta³ceniu Polaka. Cele ogólne programu: 1. Zapewnienie uczniom trwa³ej, ogólnej wiedzy z zakresu fizyki. 2. Stymulowanie ogólnego rozwoju intelektualnego ucznia. 3. Kszta³towanie charakteru i postawy. Ogólne cele edukacyjne: 1. Kszta³towanie œwiadomoœci istnienia praw rz¹dz¹cych mikro- i makroœwiatem oraz wynikaj¹ca z niej refleksja filozoficzno-przyrodnicza. 2. Dostrzeganie struktury fizyki i kosmologii i ich zwi¹zku z innymi naukami przyrodniczymi. 3. Przygotowanie do rozumnego odbioru i oceny informacji, a tak e odwa nego podejmowania dyskusji i formu³owania opinii. 4. Rozumienie znaczenia fizyki dla techniki, medycyny, ekologii, jej zwi¹zku z ró - nymi dziedzinami dzia³alnoœci ludzkiej oraz implikacji spo³ecznych i mo liwoœci kariery zawodowej. 5. Zainteresowanie fizyk¹, kosmologi¹ i tajemnicami przyrody (odn: Podstawa Programowa dokument MENiS). Cele poznawcze, kszta³c¹ce, spo³eczne i wychowawcze: 1. Umiejêtnoœæ obserwowania i opisywania zjawisk fizycznych i astronomicznych. 2. Umiejêtnoœæ pos³ugiwania siê metodami badawczymi typowymi dla fizyki i astronomii. 3. Umiejêtnoœæ wykonywania pomiarów prostych i z³o onych. 4. Umiejêtnoœæ opisywania zjawisk fizycznych i rozwi¹zywania problemów fizycznych i astronomicznych z zastosowaniem technik matematycznych. 5. Umiejêtnoœæ pos³ugiwania siê technologi¹ informacyjn¹ do zbierania danych doœwiadczalnych, ich przetwarzanie oraz modelowanie zjawisk fizycznych. 6. Odczuwanie szacunku do przyrody i podziwu dla jej piêkna. 7. Zainteresowanie otaczaj¹cym œwiatem i motywacji do zdobywania wiedzy. 8. Kszta³towanie aktywnej postawy wobec potrzeby rozwi¹zywania problemów. 9. Umiejêtnoœæ wspó³pracy w zespole, przestrzegania regu³, wspó³odpowiedzialnoœci za sukcesy i pora ki, wzajemnej pomocy. 10. Ukszta³towanie takich cech, jak dociekliwoœæ, rzetelnoœæ, wytrwa³oœæ i upór w d¹ eniu do celu, systematycznoœæ, dyscyplina wewnêtrzna i samokontrola. 10

11 4. Treœci nauczania 1. RUCH, JEGO POWSZECHNOŒÆ I WZGLÊDNOŒÆ Podstawowe pojêcia zwi¹zane z opisem ruchu Wzglêdnoœæ ruchu. Przemieszczenie. Ruch jednostajny prostoliniowy. Ruchy zmienne. Ruch po okrêgu Ruch w ró nych uk³adach odniesienia Maksymalna szybkoœæ przekazu informacji w przyrodzie. Efekty relatywistyczne Ograniczenia zwi¹zków przyczynowych, obserwacje astronomiczne jako obraz historii Kosmosu. Czas w ró nych uk³adach odniesienia Razem 11 godzin Komentarz. Pierwsza czêœæ tego rozdzia³u to w wiêkszoœci przypomnienie treœci objêtych gimnazjaln¹ Podstaw¹ Programow¹. Jak wiemy z doœwiadczenia kinematyka bêdzie sprawiaæ uczniom k³opoty, mimo i proponowany w programie poziom osi¹gniêæ uczniowskich jest bardzo ograniczony. Kinematyka jest szczegó³owo omawiana w czêœci rozszerzaj¹cej licealnej Podstawy Programowej. W Kanonie chodzi nam tylko o to, by uczeñ prawid³owo pos³ugiwa³ siê wielkoœciami kinematycznymi w zakresie niezbêdnym do realizacji treœci zawartych w dalszych rozdzia³ach tego kursu. Znacznie wiêksz¹ uwagê nale y poœwiêciæ szczególnej teorii wzglêdnoœci i sprawdzalnym doœwiadczalnie efektom, przewidywanym przez tê teoriê, w szczególnoœci problemowi up³ywu czasu w ró nych uk³adach odniesienia. 2. ODDZIA YWANIA W PRZYRODZIE Klasyfikacja oddzia³ywañ (powtórzenie) Zasady dynamiki (powtórzenie) Oddzia³ywania grawitacyjne Pierwsza prêdkoœæ kosmiczna. Oddzia³ywania grawitacyjne w Uk³adzie S³onecznym Oddzia³ywania elektromagnetyczne Oddzia³ywania elektrostatyczne (powtórzenie). Makroskopowe oddzia³ywania elektromagnetyczne. Mikroskopowe oddzia³ywania elektromagnetyczne i ich efekty makroskopowe. Razem 12 godzin Komentarz. Znaczna czêœæ tego rozdzia³u to tak e powtórzenie treœci gimnazjalnych. Dokonuj¹c tego powtórzenia powinniœmy sprawdzaæ zrozumienie, a nie wiedzê biern¹ uczniów. Tak wiêc zamiast pytaæ o treœci zasad dynamiki, regu³ prawej d³oni, czy regu³ê Lenza, badajmy ich zrozumienie na przyk³adach. powinien znaæ i rozumieæ istotê pojêæ pól: grawitacyjnego, elektrostatycznego i elektromagnetycznego (odró niaæ naturê si³:grawitacyjnej, elektrycznej, magnetycznej). Ich opis matematyczny pozostawiono do omówienia w kursie rozszerzonym. 11

12 3. ENERGIA I JEJ PRZEMIANY Energia potencjalna i kinetyczna w mechanice Energia potencjalna oddzia³ywania grawitacyjnego. Energia kinetyczna (powtórzenie). Druga prêdkoœæ kosmiczna Energia w oddzia³ywaniach elektrostatycznych Równowa noœæ masy i energii Uk³ady z³o one i energia wi¹zania. Wzór Einsteina na energiê spoczynkow¹. Pojêcie deficytu masy. Œwietnoœæ i upadek prawa zachowania masy Razem 9 godzin Komentarz. To pierwsza i najwa niejsza czêœæ rozwa añ na temat energii i jej przemian. Szczególny nacisk nale y po³o yæ na: 1. Zrozumienie, e ze wzglêdu na przyjêt¹ umowê ( E p 0) energia potencjalna uk³adów cia³ oddzia³uj¹cych si³ami przyci¹gania jest ujemna. W celu ich rozdzielenia nale y uk³adowi dostarczyæ energiê z zewn¹trz. 2. Zrozumienie pojêcia energii wi¹zania uk³adu i deficytu masy. Uœwiadomienie uczniom, e o energii wi¹zania mo na mówiæ w przypadkach z³o onych uk³adów cia³ wzajemnie oddzia³uj¹cych si³ami przyci¹gania dowolnej natury, nie tylko si³ami j¹drowymi. S¹ to kluczowe i ca³kiem nowe dla uczniów problemy, wiêc trzeba poœwiêciæ im najwiêcej uwagi i czasu. 4. MAKROSKOPOWE W ASNOŒCI MATERII I JEJ BUDOWA MIKROSKOPOWA Model oscylatora harmonicznego i jego zastosowanie w opisie przyrody Mikroskopowe modele cia³ makroskopowych Gazy jako uk³ady prawie swobodnych cz¹steczek. Ciecze jako uk³ady oddzia³uj¹cych z sob¹ cz¹steczek. Cia³a sta³e i ich w³aœciwoœci sprê yste, elektryczne i magnetyczne Zastosowania ró nych materia³ów w urz¹dzeniach codziennego u ytku Razem 11 godzin Komentarz. Funkcje trygonometryczne na lekcjach matematyki pojawiaj¹ siê dopiero w liceum, wiêc istnieje obawa, e w chwili omawiania oscylatora harmonicznego na lekcjach fizyki uczniowie nie potrafi¹ siê nimi sprawnie pos³ugiwaæ. Pozostaje wiêc mo liwoœæ opisu energetycznego, nie wymagaj¹cego korzystania z tych funkcji. Poza tym jest to typowy dla kanonu rozdzia³ "dla ka dego wykszta³conego cz³owieka", który powinien rozumieæ podstawowe ró nice w budowie i w³aœciwoœciach materia³ów, których u ywa w yciu codziennym. 12

13 5. PORZ DEK I CHAOS W PRZYRODZIE Temperatura, energia wewnêtrzna, ciep³o Pierwsza zasada termodynamiki Druga zasada termodynamiki Procesy odwracalne i nieodwracalne Razem 7 godzin Komentarz. Termodynamika jest szczególnie wyró nionym dzia³em fizyki, poniewa pojawia siê w Podstawach Programowych wszystkich etapów kszta³cenia. Najbardziej szczegó³owo bêdzie realizowana w czêœci rozszerzaj¹cej licealnej Podstawy Programowej. Tam te dopiero przewidziano omawianie przemian i praw gazowych. Aby jednak termodynamika w kanonie nie by³a prostym powtórzeniem treœci gimnazjalnych, proponujemy wprowadzenie przyk³adów przemian gazu doskona³ego w celu przeæwiczenia stosowania i prawid³owego zapisu pierwszej zasady termodynamiki w ka dym przypadku. W kanonie nie omawiany cyklu Carnota, uczeñ powinien natomiast zrozumieæ pojêcie sprawnoœci silnika. Pojêcie entropii na tym poziomie powinno byæ wprowadzone tylko jakoœciowo. 6. TRANSPORT ENERGII Przewodnictwo cieplne Konwekcja Fala jako sposób przenoszenia energii Fale mechaniczne. Fale elektromagnetyczne Razem 7 godzin Komentarz. W tym rozdziale na pewno wyst¹pi koniecznoœæ dok³adnego przypomnienia uczniom zjawiska fali mechanicznej i wielkoœci opisuj¹cych tê falê. Nowym, istotnym pojêciem, wprowadzonym ze wzglêdu na koniecznoœæ wyjaœniania w nastêpnym rozdziale zjawiska interferencji œwiat³a i zasady dzia³ania lasera, jest spójnoœæ fal. Podstawa Programowa przewiduje omawianie fal elektromagnetycznych w kursie rozszerzonym. W kanonie wspominamy wiêc o nich tylko w kontekœcie transportu energii. 7. ŒWIAT O I JEGO ROLA W PRZYRODZIE Zjawiska odbicia i za³amania œwiat³a Ca³kowite wewnêtrzne odbicie Zwierciad³a p³askie* Zwierciad³a kuliste* P³ytka równoleg³oœcienna i pryzmat* Soczewki i obrazy otrzymywane w soczewkach* Przyrz¹dy optyczne* Rozszczepienie œwiat³a bia³ego w pryzmacie 13

14 Korpuskularno-falowa natura œwiat³a. Zjawiska kwantowe Dyfrakcja i interferencja œwiat³a. Polaryzacja œwiat³a. Zjawisko fotoelektryczne. Kwantowy model œwiat³a Model Bohra budowy atomu wodoru Analiza spektralna Laser i jego zastosowania W³aœciwoœci optyczne cia³ Razem 21 (14) godzin Komentarz. Podstawa Programowa nie zawiera hase³, które zaznaczono gwiazdkami. Jednak du a czêœæ nauczycieli uwa a, e uczeñ, dla którego licealny kurs podstawowy (kanon) stanowi ostatnie zetkniêcie z fizyk¹, powinien siê z tymi treœciami zapoznaæ. Z tego powodu umieœci³yœmy je w Programie. Z formalnego punktu widzenia nauczyciel realizuj¹cy kanon nie ma obowi¹zku ich omawiania, a zaoszczêdzony czas (7 godzin) mo e poœwiêciæ na realizacjê innych, jego zdaniem wa niejszych zagadnieñ. Realizuj¹c treœci z optyki na poziomie podstawowym (kanonu) nale y unikaæ zbytniego anga owania uczniów w szczegó³y kosztem bardziej ogólnej wiedzy o zjawiskach optycznych i ich wyjaœniania. Proponujemy pytanie o interpretacjê i zakres stosowalnoœci zamiast wyprowadzania wzorów. Wiêcej czasu proponujemy poœwiêciæ zrozumieniu zjawisk optycznych wystêpuj¹cych w przyrodzie oraz praktycznym zastosowaniom. 8. FIZYKA J DROWA I JEJ ZASTOSOWANIA Elementy fizyki j¹drowej Promieniotwórczoœæ naturalna. J¹dro atomu i jego budowa. Izotopy i prawo rozpadu. Deficyt masy w fizyce j¹drowej. Reakcje j¹drowe. Reakcje rozszczepienia; bilans energii ród³a energii s³onecznej Sk³ad i stan materii gwiazdowej. Procesy zachodz¹ce na S³oñcu Energetyka j¹drowa Kontrolowana reakcja rozszczepienia. Reaktory. Reakcja niekontrolowana. Bomba atomowa i bomba wodorowa. Perspektywy fuzji kontrolowanej Promieniotwórczoœæ, jej zastosowania i zagro enia Wp³yw promieniowania na tkankê biologiczn¹. Zastosowania medyczne Razem 10 godzin Komentarz. To tak e rozdzia³, którego realizacja mo e przebiegaæ na ró nych poziomach. Najwa niejsze jest, by uczniowie koñcz¹c jego omawianie wiedzieli, e promieniotwórczoœæ jest zjawiskiem naturalnym w przyrodzie, potrafili wyjaœniæ, e otrzymywanie energii nastêpuje w wyniku rozszczepienia i fuzji j¹drowej, wiedzieli, e fuzja j¹drowa zachodzi na S³oñcu. Uczniowie powinni te znaæ korzyœci i zagro e- 14

15 nia zwi¹zane z wykorzystywaniem energii j¹drowej i mieæ w³asny uzasadniony pogl¹d na ten temat. 9. BUDOWA I EWOLUCJA WSZECHŒWIATA Cz¹stki elementarne a historia Wszechœwiata Sk³ad materii stabilnej i cz¹stki nietrwa³e. Sk³ad materii w wysokich temperaturach, przemiany i równowaga Obserwacyjne podstawy kosmologii Rozszerzaj¹cy siê Wszechœwiat. Promieniowanie t³a jako relikt czasów przed powstaniem atomów. Szybkoœæ rozszerzania siê wszechœwiata i gêstoœæ materii. Ciemna materia Modele kosmologiczne. Ewolucja gwiazd i galaktyk Wszechœwiat zamkniêty, czy otwarty. Modele powstawania galaktyk i ich uk³adów. Ewolucja gwiazd 10. JEDNOŒÆ MIKRO- I MAKROŒWIATA Razem 8 godzin Dualizm korpuskularno-falowy. Fale materii. Dowody eksperymentalne falowych cech cz¹stek Kwantowy opis ruchu cz¹stek. Zjawiska interferencyjne w rozpraszaniu cz¹stek Pomiar makroskopowy w fizyce a pomiary w mikroœwiecie kwantowym. Niepewnoœci pomiarowe a zasada nieoznaczonoœci Wp³yw pomiaru w mikroœwiecie na stan obiektu. Fizyka makroskopowa jako granica fizyki uk³adów kwantowych 11. FIZYKA A FILOZOFIA Razem 4 godziny Zakres stosowalnoœci teorii fizycznych Determinizm i indeterminizm w opisie przyrody Elementy metodologii nauk. Metoda indukcyjna i metoda hipotetyczno-dedukcyjna 12. NARZÊDZIA WSPÓ CZESNEJ FIZYKI Laboratoria i metody badawcze wspó³czesnych fizyków Wspó³czesne obserwatoria astronomiczne Osi¹gniêcia naukowe minionego wieku Razem 3 godziny Razem 2 godziny 15

16 Komentarz. Ostatnie cztery rozdzia³y programu obejmuj¹ zagadnienia doœæ trudne. Zakres ich omawiania nauczyciel powinien dostosowaæ do indywidualnych mo liwoœci i zainteresowañ uczniów. Treœci zawarte w tych rozdzia³ach daj¹ sposobnoœæ kszta³towania wielu wa nych umiejêtnoœci, np. czytania tekstu naukowego ze zrozumieniem, wyszukiwania i pos³ugiwania siê informacj¹, prezentowania w³asnych pogl¹dów i dyskutowania. A. ANEKS 1. ANEKS 2 Elementy dzia³añ na wektorach (przypomnienie) Funkcja liniowa i wielkoœci wprost proporcjonalne (przypomnienie) Teoria niepewnoœci pomiarowych Razem 5 godzin Komentarz. Wymienione tu treœci powinny byæ omawiane w takich miejscach programu, w których ich znajomoœæ staje siê konieczna. Tak wiêc tylko niezbêdne elementy dzia³añ na wektorach nale y przypomnieæ podczas realizowania zagadniñ z kinematyki i dynamiki. Warto wiedzieæ, e Podstawa Programowa z matematyki przewiduje omawianie wektorów tylko w licealnej czêœci rozszerzaj¹cej. Funkcja liniowa i wielkoœci wprost proporcjonalne to materia³, który powinien byæ uczniom dobrze znany. Zadaniem nauczyciela fizyki jest uœwiadomienie im faktu, e na lekcjach fizyki tylko wykorzystuj¹ posiadane ju wiadomoœci z matematyki. Teoriê niepewnoœci pomiarowych nale y omówiæ przed przyst¹pieniem do wykonania pierwszego doœwiadczenia w zespo³ach uczniowskich, podczas którego wykonuje siê pomiary. Informacja o mierze ³ukowej k¹ta bêdzie niezbêdna uczniom przy omawianiu ruchu po okrêgu. Pojêcie rzêdu wielkoœci nale y wprowadziæ (a nastêpnie przypominaæ uczniom) podczas realizowania zagadnieñ z teorii wzglêdnoœci. Razem 107 godzin Pozosta³e godziny lekcyjne powinny byæ wykorzystane na wykonywanie doœwiadczeñ w zespo³ach uczniowskich. 16

17 5. Zamierzone osi¹gniêcia uczniów (wymagania) w zakresie umiejêtnoœci i w zakresie zdobytej wiedzy 1. Zamierzone osi¹gniêcia uczniów (wymagania) s¹ sformu³owane w postaci operacyjnej tzn. w taki sposób, by ³atwo je by³o zmieniæ na pytania, które mo na zadaæ uczniom. Ostateczne przyporz¹dkowanie poszczególnym wymaganiom ocen szkolnych pozostawiamy nauczycielowi, który najlepiej zna zespó³ uczniowski i mo e indywidualizowaæ te wymagania w zale noœci od sytuacji. 2. Has³o: "uczeñ wie..." nie oznacza, e uczeñ musi wyrecytowaæ podan¹ przez nauczyciela, czy w podrêczniku formu³kê. Elementy posiadanej wiedzy uczeñ powinien przytoczyæ w razie potrzeby i wyraziæ w³asnymi s³owami. Umiejêtnoœæ poprawnego pos³ugiwania siê jêzykiem fizyki (której kszta³towanie nale y traktowaæ jako d³ugotrwa³y proces) powinna mieæ odzwierciedlenie w ocenie. 3. Kontynuacj¹ has³a "uczeñ potrafi sformu³owaæ" jest zawsze "i objaœniæ" lub "i zinterpretowaæ" w sposób œwiadcz¹cy o rozumieniu omawianego zagadnienia. Ma to zapobiec bezmyœlnej, pamiêciowej recytacji. 4. Ucz¹c fizyki w kanonie, nauczyciel powinien zastanawiaæ siê, o co uczniów pytaæ i jak, by zosta³ im w pamiêci ogólny pogl¹d na dane zagadnienie, i decydowaæ, co mo na opuœciæ, bo jest na tyle szczegó³owe, e i tak uczniowie to szybko zapomn¹. Nale y wiêc wyraÿnie rozró niæ wymagania szczegó³owe, podlegaj¹ce kontroli bie ¹cej od wymagañ "d³ugodystansowych", czyli tego, co ma zostaæ w pamiêci ucznia na zawsze. Istotne jest po³o enie nacisku na kszta³towanie szerszego pogl¹du uczniów, a nie na szczegó³y. 5. Wymagania natury rachunkowej s¹ w kanonie bardzo ograniczone, gdy zgodnie z ide¹ reformy systemu kszta³cenia fizyka w kanonie ma stanowiæ dla wiêkszoœci uczniów czêœæ ich wykszta³cenia ogólnego. W tym tkwi ró nica miêdzy dotychczasowym a obecnym nauczaniem fizyki w liceum. 6. Jednym z nadrzêdnych celów kszta³cenia ogólnego na poziomie ponadgimnazjalnym jest kszta³towanie umiejêtnoœci czytania ze zrozumieniem. W zwi¹zku z tym wszystkie treœci, stanowi¹ce powtórzenie wiadomoœci z gimnazjum, uczeñ powinien przed lekcj¹ samodzielnie przestudiowaæ. Lekcja powinna stanowiæ usystematyzowanie znanych wiadomoœci i dyskusjê zwi¹zanych z nimi nowych zagadnie. powinien posi¹œæ umiejêtnoœæ dzia³ania na podstawie przeczytanej ze zrozumieniem instrukcji, np. do wykonywanego doœwiadczenia, a tak e osi¹gn¹æ jak najwy szy poziom zrozumienia tekstu, np. popularnonaukowego, jego krytycznej oceny (np. rozró niania argumentów wiarygodnych od niewiarygodnych). 17

18 7. Na lekcjach fizyki uczeñ powinien kszta³towaæ i doskonaliæ umiejêtnoœæ prowadzenia logicznego rozumowania, jasnego wyra ania swoich myœli, argumentowania i dyskutowania. WYMAGANIA SZCZEGÓ OWE Elementy dzia³añ na wektorach (przypomnienie) potrafi podaæ przyk³ady wielkoœci skalarnych i wektorowych, potrafi wymieniæ cechy wektora, potrafi zilustrowaæ przyk³adem ka d¹ z cech wektora, wie, e w przypadku wektorów równoleg³ych do osi wartoœæ wektora z odpowiednim znakiem to wspó³rzêdna wektora, wie, e znak wspó³rzêdnej zale y od wyboru zwrotu odpowiedniej osi, potrafi podaæ przyk³ad wektorów o kierunku zgodnym z osi¹ x; o wspó³rzêdnej dodatniej i ujemnej, potrafi dodaæ dwa wektory o jednakowym kierunku a zwrotach zgodnych lub przeciwnych, potrafi dodaæ dwa wektory o ró nych kierunkach, potrafi roz³o yæ wektor na sk³adowe w dowolnych kierunkach, wie, e po podzieleniu wektora przez liczbê dodatni¹ otrzymujemy wektor o takim samym zwrocie. Funkcja liniowa i wielkoœci wprost proporcjonalne (przypomnienie) potrafi zapisaæ ogóln¹ postaæ funkcji liniowej, potrafi zinterpretowaæ znaczenie ka dego sta³ego wspó³czynnika wystêpuj¹cego w tej funkcji, potrafi narysowaæ wykres funkcji liniowej dla ró nych wspó³czynników a i b, potrafi narysowaæ wykres funkcji liniowej w przypadku, gdy symbole x, y, a i b zast¹pimy wielkoœciami fizycznymi (w tym tak e wspó³rzêdnymi wektorów). Teoria niepewnoœci pomiarowych wie, e ka dy pomiar jest obarczony niepewnoœci¹, potrafi obliczyæ niepewnoœæ bezwzglêdn¹ i wzglêdn¹ pomiaru bezpoœredniego, potrafi obliczyæ niepewnoœæ wzglêdn¹ pomiaru poœredniego, potrafi zaplanowaæ doœwiadczenie, wykonaæ pomiary i opracowaæ wyniki. 1. RUCH, JEGO POWSZECHNOŒÆ I WZGLÊDNOŒÆ Wzglêdnoœæ ruchu, przemieszczenie, ruch jednostajny prostoliniowy potrafi wyjaœniæ, na czym polega wzglêdnoœæ ruchu, 18

19 potrafi podaæ przyk³ad wzglêdnoœci ruchu, potrafi objaœniæ, co nazywamy przemieszczeniem cia³a, potrafi narysowaæ wektor przemieszczenia w dowolnym przyk³adzie, wie, jaki ruch nazywamy jednostajnym, prostoliniowym, odró nia po³o enie cia³a od przebytej drogi potrafi obliczaæ wartoœæ prêdkoœci (szybkoœæ), drogê i czas w ruchu jednostajnym, prostoliniowym, potrafi sporz¹dzaæ wykresy st (),v() t i odczytywaæ z wykresu wielkoœci fizyczne, potrafi rozwi¹zywaæ problemy dotycz¹ce wzglêdnoœci ruchu. Ruchy zmienne wie, co nazywamy prêdkoœci¹ chwilow¹, wie, e prêdkoœæ chwilowa jest styczna do toru ruchu w ka dym punkcie, rozumie pojêcie przyspieszenia, potrafi objaœniæ co to znaczy, e cia³o porusza siê ruchem jednostajnie przyspieszonym i jednostajnie opóÿnionym (po linii prostej), potrafi obliczyæ drogê przebyt¹ w czasie t ruchem jednostajnie przyspieszonym i opóÿnionym potrafi obliczyæ szybkoœæ cia³a po czasie t trwania ruchu jednostajnie przyspieszonego i opóÿnionego, potrafi sporz¹dzaæ wykresy st (), v () t, at ()w ruchu jednostajnie przyspieszonym i ruchu jednostajnie opóÿnionym, oraz obliczaæ wielkoœci fizyczne na podstawie wykresów, potrafi rozwi¹zywaæ zadania dotycz¹ce ruchów jednostajnie zmiennych. Ruch po okrêgu potrafi objaœniæ co to znaczy, e cia³o porusza siê po okrêgu ze sta³¹ szybkoœci¹, potrafi wyraziæ szybkoœæ liniow¹ poprzez okres ruchu i czêstotliwoœæ, wie, co nazywamy szybkoœci¹ k¹tow¹, potrafi wyraziæ szybkoœæ k¹tow¹ przez okres ruchu i czêstotliwoœæ, wie, jak stosowaæ miarê ³ukow¹ k¹ta, potrafi zapisaæ zwi¹zek pomiêdzy szybkoœci¹ liniow¹ i k¹tow¹, wie, e przyspieszenie doœrodkowe wystêpuje w zwi¹zku ze zmian¹ kierunku prêdkoœci, potrafi zapisaæ ró ne postacie wzorów na wartoœæ przyspieszenia doœrodkowego, wie, e warunkiem ruchu jednostajnego po okrêgu jest dzia³anie si³y doœrodkowej stanowi¹cej wypadkow¹ wszystkich si³ dzia³aj¹cych na cia³o, potrafi rozwi¹zywaæ problemy dotycz¹ce ruchu po okrêgu. 19

20 Ruch w ró nych uk³adach odniesienia wie, e znaj¹c po³o enie i prêdkoœæ cia³a w jednym uk³adzie odniesienia, mo na obliczyæ po³o enie i prêdkoœæ w innym uk³adzie i e wielkoœci te maj¹ ró ne wartoœci, potrafi obliczyæ w dowolnej chwili po³o enie cia³a w uk³adzie zwi¹zanym z Ziemi¹ jeœli zna jego po³o enie w uk³adzie poruszaj¹cym siê wzglêdem Ziemi ruchem jednostajnym prostoliniowym (gdy v c ), potrafi obliczyæ wartoœæ przemieszczenia i szybkoœæ cia³a w powy szym przypadku, wie, e zwi¹zki miêdzy przemieszczeniami i prêdkoœciami w ró nych uk³adach odniesienia to transformacje Galileusza, wie, e zjawiska zachodz¹ce równoczeœnie w jednym uk³adzie odniesienia, s¹ równoczesne tak e w innych uk³adach odniesienia, potrafi stosowaæ transformacje Galileusza. Maksymalna szybkoœæ przekazu informacji w przyrodzie. Za³o enia szczególnej teorii wzglêdnoœci. Efekty relatywistyczne wie, e dla szybkoœci bliskich szybkoœci œwiat³a w pró ni, nie mo na korzystaæ z transformacji Galileusza, wie, e szybkoœæ œwiat³a c jest jednakowa dla wszystkich obserwatorów niezale nie od ich ruchu oraz ruchu Ÿród³a œwiat³a, potrafi wykazaæ, e przy za³o eniu niezale noœci szybkoœci œwiat³a od uk³adu odniesienia, czas up³ywaj¹cy miêdzy dwoma tymi samymi zdarzeniami w ró - nych uk³adach odniesienia jest inny, wie, e zgodnie ze szczególn¹ teori¹ wzglêdnoœci Einsteina w ró nych uk³adach odniesienia czas p³ynie inaczej, wie, e dla ruchu z szybkoœci¹ blisk¹ c nie obowi¹zuje zwyk³y wzór na energiê kinetyczn¹. Ograniczenia dla zwi¹zków przyczynowych, obserwacje astronomiczne jako obraz historii kosmosu wie, e c jest najwiêksz¹, graniczn¹ szybkoœci¹ przekazywania informacji w przyrodzie, potrafi objaœniæ, dlaczego skutek mo e wyst¹piæ w okreœlonym czasie po zaistnieniu przyczyny, potrafi podaæ przyk³ady tego zjawiska, wie, co to jest rok œwietlny, potrafi uzasadniæ fakt, e obserwacje astronomiczne daj¹ nam informacje o stanie obiektów przed milionami lub miliardami lat. 20

21 Czas w ró nych uk³adach odniesienia zna zwi¹zek miêdzy czasem trwania procesu w uk³adzie w³asnym, a jego czasem mierzonym w uk³adzie odniesienia, który porusza siê wzglêdem poprzedniego z szybkoœci¹ blisk¹ szybkoœci œwiat³a, potrafi na przyk³adzie wyprowadziæ zwi¹zek miêdzy czasem up³ywaj¹cym w dwóch ró nych uk³adach odniesienia, z których jeden porusza siê z szybkoœci¹ blisk¹ c, potrafi przedstawiæ przyk³ad skutków ró nego up³ywu czasu w ró nych uk³adach odniesienia, 2. ODDZIA YWANIA W PRZYRODZIE Klasyfikacja oddzia³ywañ (powtórzenie) wie, e oddzia³ywania dzielimy na wymagaj¹ce bezpoœredniego kontaktu i oddzia³ywania "na odleg³oœæ", potrafi podaæ przyk³ady oddzia³ywañ, wie, e o oddzia³ywaniach œwiadcz¹ ich skutki, wie, e skutki oddzia³ywañ mog¹ byæ statyczne i dynamiczne, potrafi podaæ przyk³ady skutków statycznych i dynamicznych ró nych oddzia³ywañ, wie, e wszystkie oddzia³ywania s¹ wzajemne, wie, e miar¹ oddzia³ywañ s¹ si³y, wie, e o tym, co dzieje siê z cia³em, decyduje si³a wypadkowa. Zasady dynamiki Newtona (powtórzenie) potrafi sformu³owaæ trzy zasady dynamiki Newtona, potrafi podaæ przyk³ady stosowania tych zasad w praktyce, wie, e zasady dynamiki s¹ spe³nione w uk³adach inercjalnych, potrafi rozwi¹zywaæ problemy, wymagaj¹ce stosowania zasad dynamiki. Oddzia³ywania grawitacyjne wie, e oddzia³ywania na odleg³oœæ to oddzia³ywania poprzez pola: grawitacyjne, elektrostatyczne i magnetyczne, potrafi sformu³owaæ prawo powszechnej grawitacji, potrafi podaæ przyk³ady zjawisk, do opisu których stosuje siê prawo grawitacji, wie, e ka de cia³o (posiadaj¹ce masê) wytwarza w swoim otoczeniu pole grawitacyjne, potrafi wykazaæ, e w pobli u Ziemi na ka de cia³o o masie 1 kg dzia³a si³a grawitacji o wartoœci oko³o 10 N, potrafi wykazaæ, e w pobli u Ziemi ciê ar mo na wyraziæ wzorem F mg, potrafi rozwi¹zywaæ problemy, wymagaj¹ce znajomoœci prawa powszechnej grawitacji. 21

22 Pierwsza prêdkoœæ kosmiczna, oddzia³ywania grawitacyjne w Uk³adzie S³onecznym potrafi uzasadniæ, e satelita mo e tylko wtedy kr¹ yæ wokó³ Ziemi po orbicie w kszta³cie okrêgu, gdy si³a grawitacji stanowi si³ê doœrodkow¹, wie, co nazywamy pierwsz¹ prêdkoœci¹ kosmiczn¹ i jaka jest jej wartoœæ, potrafi wyprowadziæ wzór na wartoœæ pierwszej prêdkoœci kosmicznej, wie, e dla wszystkich planet Uk³adu S³onecznego si³a grawitacji s³onecznej jest si³¹ doœrodkow¹, wie, e badania ruchu cia³ niebieskich i odchyleñ tego ruchu od wczeœniej przewidywanego, mog¹ doprowadziæ do odkrycia nieznanych cia³ niebieskich. Oddzia³ywania elektrostatyczne (powtórzenie) wie, e istniej¹ dwa rodzaje ³adunków elektrycznych, wie, e ³adunek elektronu jest ³adunkiem elementarnym, zna sposoby elektryzowania cia³ i potrafi je opisaæ, wie, e ³adunki oddzia³uj¹ wzajemnie, potrafi sformu³owaæ prawo Coulomba, wie, e oddzia³ywania grawitacyjne miedzy na³adowanymi cz¹stkami mikroœwiata np. elektronami, s¹ pomijalnie ma³e w porównaniu z oddzia³ywaniami elektrostatycznymi, potrafi rozwi¹zywaæ problemy, zwi¹zane z oddzia³ywaniami elektrostatycznymi. Makroskopowe oddzia³ywania elektromagnetyczne (w wiêkszoœci powtórzenie) wie, e oddzia³ywania elektromagnetyczne to oddzia³ywania miêdzy poruszaj¹cymi siê cz¹stkami na³adowanymi, potrafi opisaæ i wyjaœniæ doœwiadczenie Oersteda, wie, jakie pole magnetyczne wytwarza przewodnik prostoliniowy i zwojnica, wie, jak¹ si³ê nazywamy si³¹ elektrodynamiczn¹, potrafi okreœliæ kierunek i zwrot si³y elektrodynamicznej w konkretnych przyk³adach, wie, jak¹ si³ê nazywamy si³¹ Lorentza, potrafi znajdowaæ jej kierunek i zwrot w konkretnych przyk³adach, potrafi objaœniæ zasadê dzia³ania silnika elektrycznego, wie, na czym polega zjawisko indukcji elektromagnetycznej, zna sposoby wzbudzania pr¹du indukcyjnego, potrafi znajdowaæ kierunek pr¹du indukcyjnego w konkretnych przyk³adach, potrafi objaœniæ zasadê dzia³ania pr¹dnicy, wie, e pole elektrostatyczne i magnetyczne to szczególne przypadki pola elektromagnetycznego, potrafi rozwi¹zywaæ problemy dotycz¹ce makroskopowych oddzia³ywañ elektromagnetycznych. 22

23 Mikroskopowe oddzia³ywania elektromagnetyczne i ich efekty makroskopowe wie, e si³y sprê ystoœci, si³y tarcia oraz si³y hamuj¹ce ruch cia³ sta³ych w cieczach wynikaj¹ z oddzia³ywañ elektromagnetycznych miêdzy cz¹steczkami cia³, potrafi objaœniæ, dlaczego efekty sprê yste wystêpuj¹ tylko dla cia³ sta³ych, wie, e gdy cia³o porusza siê z niewielk¹ szybkoœci¹, to wartoœæ si³y tarcia mo na uwa aæ za sta³¹ i niezale n¹ od szybkoœci. Si³a ta nosi nazwê tarcia kinetycznego, wie, od czego zale y wartoœæ si³y tarcia kinetycznego, potrafi rozwi¹zywaæ problemy dynamiczne z uwzglêdnieniem tarcia kinetycznego. 3. ENERGIA I JEJ PRZEMIANY Energia potencjalna i kinetyczna w mechanice potrafi objaœniæ, co nazywamy uk³adem cia³, wie, jakie si³y nazywamy wewnêtrznymi w uk³adzie cia³, a jakie zewnêtrznymi, potrafi zapisaæ wzór (definicyjny) na pracê sta³ej si³y i przedyskutowaæ ró ne przypadki, potrafi sformu³owaæ i objaœniæ definicjê energii mechanicznej, potrafi sformu³owaæ i stosowaæ zasadê zachowania energii. Energia potencjalna oddzia³ywania grawitacyjnego potrafi obliczyæ energiê potencjaln¹ cia³a w pobli u Ziemi, korzystaj¹c z definicji pracy, potrafi zapisaæ i objaœniæ wzór na energiê potencjaln¹ w pobli u Ziemi, potrafi zapisaæ i objaœniæ wzór na energiê potencjaln¹ w dowolnej, du ej odleg³oœci od Ziemi. Energia kinetyczna potrafi zapisaæ i objaœniæ wzór na energiê kinetyczn¹ cia³a, potrafi wyprowadziæ wzór na energiê kinetyczn¹ cia³a, potrafi rozwi¹zywaæ problemy zwi¹zane ze zmianami energii. Druga prêdkoœæ kosmiczna potrafi objaœniæ sens drugiej prêdkoœci kosmicznej, potrafi wyprowadziæ wzór na wartoœæ drugiej prêdkoœci kosmicznej, potrafi (na podstawie zasady zachowania energii) rozwi¹zywaæ problemy zwi¹zane z ruchem obiektów odleg³ych od Ziemi. 23

24 Energia w oddzia³ywaniach elektrostatycznych potrafi wyjaœniæ, kiedy energia oddzia³ywañ elektrostatycznych jest dodatnia, a kiedy ujemna, potrafi zapisaæ i objaœniæ wyra enie na energiê ³adunku w polu wytworzonym przez inny ³adunek, potrafi naszkicowaæ i objaœniæ wykres zale noœci energii potencjalnej od odleg³oœci dla ³adunków ró no- i jednoimiennych, potrafi opisaæ ró nice miêdzy polem centralnym i jednorodnym, wie, e w polu elektrostatycznym na ³adunek elektryczny dzia³a si³a, dostrzega i potrafi opisaæ analogie i ró nice oddzia³ywañ grawitacyjnych i elektrostatycznych. Równowa noœæ masy i energii. Uk³ady z³o one i energia wi¹zania potrafi wyjaœniæ, z czego wynika ujemna wartoœæ energii potencjalnej uk³adu cia³ przyci¹gaj¹cych siê wzajemnie, wie, co nazywamy energi¹ wi¹zania uk³adu, potrafi podaæ przyk³ady uk³adów zwi¹zanych, potrafi uzasadniæ, e nadanie cia³u drugiej prêdkoœci kosmicznej odpowiada dostarczeniu uk³adowi Ziemia-cia³o energii wi¹zania tego uk³adu, potrafi rozwi¹zywaæ problemy dotycz¹ce obliczania energii wi¹zania uk³adów. Wzór Einsteina na energiê spoczynkow¹. Pojêcie deficytu masy. Œwietnoœæ i upadek prawa zachowania masy potrafi uzasadniæ, e ca³kowita energia uk³adu zwi¹zanego jest mniejsza od sumy energii rozdzielonych sk³adników uk³adu, wie, e masa uk³adu zwi¹zanego jest mniejsza od sumy mas jego sk³adników, wie, co nazywamy deficytem masy, potrafi objaœniæ dlaczego przy ³¹czeniu sk³adników w uk³ad zwi¹zany uwalnia siê czêœæ energii spoczynkowej tych sk³adników, wie, e wszystkie Ÿród³a energii u ywane przez ludzkoœæ pochodz¹ z energii spoczynkowej jakichœ cia³, potrafi wyjaœniæ ten fakt na przyk³adach. 4. MAKROSKOPOWE W ASNOŒCI MATERII A JEJ BUDOWA MIKROSKOPOWA Model oscylatora harmonicznego i jego zastosowanie w opisie przyrody potrafi wymieniæ przyk³ady ruchu drgaj¹cego w przyrodzie, potrafi wymieniæ i zdefiniowaæ pojêcia s³u ¹ce do opisu ruchu drgaj¹cego, potrafi wymieniæ g³ówne cechy ruchu harmonicznego, potrafi zapisaæ i objaœniæ wyra enie na okres drgañ w ruchu harmonicznym, 24

25 potrafi opisaæ zmiany energii w ruchu harmonicznym wahad³a matematycznego, potrafi zapisaæ i objaœniæ wzór na okres drgañ wahad³a matematycznego, potrafi wyprowadziæ wzór na okres drgañ wahad³a matematycznego, potrafi wyjaœniæ, na czym polega zjawisko rezonansu. Mikroskopowe modele cia³ makroskopowych. Gazy jako uk³ady prawie swobodnych cz¹steczek potrafi wymieniæ w³aœciwoœci gazów, potrafi objaœniæ pojêcie gazu doskona³ego, potrafi wyjaœniæ, na czym polega zjawisko dyfuzji. Ciecze jako uk³ady oddzia³uj¹cych z sob¹ cz¹steczek potrafi wymieniæ w³aœciwoœci cieczy, potrafi opisaæ skutki dzia³ania si³ miêdzycz¹steczkowych, potrafi wyjaœniæ zjawiska menisku. Cia³a sta³e. W³aœciwoœci sprê yste potrafi wymieniæ rodzaje odkszta³ceñ, potrafi zapisaæ i wyjaœniæ prawo Hooke'a. W³aœciwoœci elektryczne potrafi wymieniæ wielkoœci fizyczne, od których (w ujêciu makroskopowym) zale y opór elektryczny przewodnika, potrafi objaœniæ mikroskopowy model przewodnictwa pr¹du w metalach, potrafi objaœniæ mikroskopowy model izolatora (dielektryka), potrafi wymieniæ g³ówne w³aœciwoœci pó³przewodników i nadprzewodników. W³aœciwoœci magnetyczne substancji wie, e ka demu elektronowi mo na przypisaæ moment magnetyczny, potrafi objaœniæ, co to znaczy, e atom jest para- lub diamagnetyczny, potrafi objaœniæ ró nice w budowie substancji dia-, para- i ferromagnetycznych, potrafi podaæ przyk³ady zastosowania ferromagnetyków. Zastosowanie ró nych materia³ów w urz¹dzeniach codziennego u ytku potrafi podaæ przyk³ady wykorzystania ró nych materia³ów ze wzglêdu na ich szczególne w³aœciwoœci mechaniczne, elektryczne i magnetyczne, 25

26 5. PORZ DEK I CHAOS W PRZYRODZIE Temperatura, energia wewnêtrzna, ciep³o zna zwi¹zek temperatury cia³a ze œredni¹ energi¹ kinetyczn¹ jego cz¹steczek, potrafi zdefiniowaæ energiê wewnêtrzn¹ i ciep³o na podstawie kinetyczno-molekularnej teorii budowy materii, potrafi przeliczaæ temperaturê w skali Celsjusza na temperaturê w skali Kelvina i odwrotnie, potrafi wymieniæ za³o enia modelu gazu doskona³ego. Pierwsza zasada termodynamiki potrafi zapisaæ i zinterpretowaæ pierwsz¹ zasadê termodynamiki, potrafi stosowaæ pierwsz¹ zasadê termodynamiki w konkretnych, prostych przyk³adach. Druga zasada termodynamiki potrafi objaœniæ zasadê dzia³ania turbiny parowej, potrafi objaœniæ zasadê dzia³ania silnika spalinowego, potrafi objaœniæ istotê drugiej zasady termodynamiki. Procesy odwracalne i nieodwracalne wie, e w przyrodzie samorzutnie mog¹ zachodziæ tylko procesy nieodwracalne, potrafi objaœniæ sens fizyczny pojêcia entropii, wie, e w przyrodzie mog¹ zachodziæ samorzutnie tylko takie procesy, w których entropia wzrasta. 6. TRANSPORT ENERGII Przewodnictwo cieplne potrafi wymieniæ dobre i z³e przewodniki ciep³a, na podstawie kinetyczno-molekularnej teorii budowy materii potrafi wyjaœniæ ró nice przewodnictwa cieplnego ró nych substancji, potrafi objaœniæ analogie miêdzy przewodzeniem ciep³a i pr¹du elektrycznego. Konwekcja potrafi objaœniæ, na czym polega zjawisko konwekcji, potrafi wymieniæ praktyczne wykorzystanie zjawiska konwekcji. 26

27 Fala jako sposób przenoszenia energii. Fale mechaniczne potrafi wyjaœniæ, na czym polega rozchodzenie siê fali mechanicznej, potrafi objaœniæ pojêcie powierzchni falowej, potrafi podaæ przyk³ad fali poprzecznej i pod³u nej, potrafi wyjaœniæ, na czym polega zjawisko (efekt) Dopplera, potrafi wyprowadziæ wzór na czêstotliwoœæ odbieran¹ przez ruchome Ÿród³o dÿwiêku potrafi wymieniæ czynniki, od których zale y iloœæ energii unoszonej przez falê. Fale elektromagnetyczne potrafi objaœniæ co nazywamy fal¹ elektromagnetyczn¹, potrafi wymieniæ rodzaje fal elektromagnetycznych, potrafi wymieniæ praktyczne zastosowania fal o ró nych zakresach d³ugoœci zwi¹zane z transportem energii przez te fale. 7. ŒWIAT O I JEGO ROLA W PRZYRODZIE Wiadomoœci wstêpne. Zjawisko odbicia i za³amania œwiat³a potrafi objaœniæ, na czym polega zjawisko odbicia œwiat³a, potrafi sformu³owaæ i objaœniæ prawo odbicia, potrafi wyjaœniæ i poprzeæ przyk³adami zjawisko rozpraszania, potrafi objaœniæ na czym polega zjawisko za³amania œwiat³a, potrafi zapisaæ i objaœniæ prawo za³amania œwiat³a i zdefiniowaæ bezwzglêdny wspó³czynnik za³amania, potrafi zapisaæ i objaœniæ zwi¹zek wzglêdnego wspó³czynnika za³amania œwiat³a na granicy dwóch oœrodków z bezwzglêdnymi wspó³czynnikami za- ³amania tych oœrodków. Ca³kowite wewnêtrzne odbicie potrafi objaœniæ na czym polega zjawisko ca³kowitego wewnêtrznego odbicia, potrafi wymieniæ warunki, przy których zachodzi ca³kowite wewnêtrzne odbicie, potrafi wymieniæ przyk³ady praktycznego wykorzystania ca³kowitego wewnêtrznego odbicia. Zwierciad³a p³askie. Zwierciad³a kuliste potrafi objaœniæ, co nazywamy zwierciad³em p³askim, potrafi wykonaæ konstrukcjê obrazu w zwierciadle p³askim, potrafi wymieniæ cechy obrazu otrzymanego w zwierciadle p³askim, potrafi objaœniæ, co nazywamy zwierciad³em kulistym; wklês³ym i wypuk³ym, 27

28 potrafi objaœniæ pojêcia: ognisko, ogniskowa, promieñ krzywizny, oœ optyczna, potrafi zapisaæ i zinterpretowaæ równanie zwierciad³a, potrafi prawid³owo korzystaæ z równania zwierciad³a, potrafi narysowaæ wykres funkcji yx ()dla zwierciad³a wklês³ego i podaæ jej interpretacjê, potrafi zapisaæ i objaœniæ wzór na powiêkszenie, potrafi wykonaæ konstrukcje obrazów w zwierciad³ach kulistych, potrafi wymieniæ cechy obrazu w ka dym przypadku, potrafi wymieniæ i omówiæ praktyczne zastosowania zwierciade³. P³ytka równoleg³oœcienna i pryzmat potrafi opisaæ przejœcie œwiat³a przez p³ytkê równoleg³oœcienn¹, korzystaj¹c z prawa za³amania, potrafi przedstawiæ praktyczny przyk³ad przechodzenia œwiat³a przez p³ytkê równoleg³oœcienn¹, potrafi opisaæ przejœcie œwiat³a przez pryzmat, korzystaj¹c z prawa za³amania, potrafi zapisaæ i zinterpretowaæ wzór na odchylenie promienia œwietlnego przy przejœciu przez pryzmat, potrafi podaæ mo liwoœci praktycznego wykorzystania odchylania œwiat³a przez pryzmat. Soczewki potrafi opisaæ rodzaje soczewek, potrafi objaœniæ pojêcia: ognisko, ogniskowa, promieñ krzywizny, oœ optyczna, potrafi zapisaæ wzór informuj¹cy od czego zale y ogniskowa soczewki i poprawnie go zinterpretowaæ, wie, co nazywamy zdolnoœci¹ skupiaj¹c¹ soczewki, potrafi obliczaæ zdolnoœæ skupiaj¹c¹ soczewki, potrafi obliczaæ zdolnoœæ skupiaj¹c¹ uk³adów soczewek. Obrazy w soczewkach potrafi sporz¹dzaæ konstrukcje obrazów w soczewkach, potrafi wymieniæ cechy obrazu w ka dym przypadku, potrafi zapisaæ i zinterpretowaæ równanie soczewki, potrafi wykorzystywaæ równanie soczewki do rozwi¹zywania problemów. Przyrz¹dy optyczne potrafi objaœniæ dzia³anie oka, jako przyrz¹du optycznego, potrafi wyjaœniæ, na czym polegaj¹ wady krótko- i dalekowzrocznoœci oraz zna sposoby ich korygowania, potrafi objaœniæ zasadê dzia³ania lupy, potrafi zinterpretowaæ wzór na powiêkszenie uzyskiwane w lupie, 28

29 wie, e do uzyskiwania du ych powiêkszeñ s³u y mikroskop, potrafi opisaæ budowê i zasadê dzia³ania mikroskopu jako uk³adu obiektywu i okularu, potrafi zinterpretowaæ wzór na powiêkszenie uzyskiwane w mikroskopie, potrafi rozwi¹zywaæ problemy jakoœciowe i iloœciowe zwi¹zane z praktycznym wykorzystywaniem soczewek. Rozszczepienie œwiat³a bia³ego w pryzmacie wie, e w oœrodku materialnym (czyli poza pró ni¹) œwiat³o o ró nych barwach (czêstotliwoœciach) rozchodzi siê z ró nymi szybkoœciami, potrafi uzasadniæ, e œwiat³o o ró nych barwach ma w danym oœrodku inny wspó³czynnik za³amania, potrafi objaœniæ zjawisko rozszczepienia œwiat³a bia³ego jako skutek zale noœci wspó³czynnika za³amania od barwy œwiat³a, wie, e przy przejœciu z jednego oœrodka do drugiego, czêstotliwoœæ œwiat³a nie ulega zmianie, potrafi uzasadniæ zmianê d³ugoœci fali, przy przejœciu œwiat³a z jednego oœrodka do drugiego, potrafi wyjaœniæ powstawanie barw przedmiotów w œwietle odbitym i barw cia³ przezroczystych. Korpuskularno-falowa natura œwiat³a, zjawiska kwantowe. Dyfrakcja i interferencja œwiat³a potrafi wyjaœniæ, na czym polegaj¹ zjawiska dyfrakcji i interferencji œwiat³a, wie, co to jest siatka dyfrakcyjna, potrafi zapisaæ wzór wyra aj¹cy zale noœæ po³o enia pr¹ ka n-tego rzêdu od d³ugoœci fali i odleg³oœci miêdzy szczelinami i poprawnie go zinterpretowaæ dla œwiat³a monochromatycznego oraz bia³ego. Zjawisko polaryzacji œwiat³a potrafi objaœniæ zjawisko polaryzacji œwiat³a (jakoœciowo), potrafi wymieniæ sposoby polaryzowania œwiat³a, potrafi podaæ przyk³ady praktycznego wykorzystywania zjawiska polaryzacji. Zjawisko fotoelektryczne. Kwantowy model œwiat³a potrafi wyjaœniæ, na czym polega zjawisko fotoelektryczne, potrafi objaœniæ zasadê dzia³ania fotokomórki, wie, od czego zale y energia kinetyczna fotoelektronów, wie, od czego zale y liczba fotoelektronów wybitych w jednostce czasu, wie, e wymienionych faktów doœwiadczalnych nie mo na wyt³umaczyæ, pos³uguj¹c siê falow¹ teori¹ œwiat³a, wie, e pojêcie kwantu energi wprowadzi³ do fizyki Planck, 29

30 wie, e wyjaœnienie efektu fotoelektrycznego poda³ Einstein, potrafi wyjaœniæ zjawisko fotoelektryczne na podstawie kwantowego modelu œwiat³a, potrafi zapisaæ i zinterpretowaæ wzór na energiê kwantu, wie, co to jest praca wyjœcia elektronu z metalu, potrafi narysowaæ i objaœniæ wykres zale noœci energii kinetycznej fotoelektronów od czêstotliwoœci dla kilku metali, potrafi sformu³owaæ warunek zajœcia efektu fotoelektrycznego dla metalu o pracy wyjœcia W, potrafi napisaæ i objaœniæ wzór na energiê kinetyczn¹ fotoelektronów. Model Bohra budowy atomu wodoru wie, jakie cia³a wysy³aj¹ promieniowanie o widmie ci¹g³ym, wie, e pierwiastki w stanie gazowym, pobudzone do œwiecenia wysy³aj¹ widmo liniowe (dyskretne), potrafi skomentowaæ wzór Balmera, potrafi wyjaœniæ, dlaczego nie mo na by³o wyt³umaczyæ powstawania liniowego widma atomu wodoru na gruncie fizyki klasycznej, potrafi wyjaœniæ, dlaczego model Bohra atomu wodoru by³ modelem "rewolucyjnym", potrafi sformu³owaæ i zapisaæ postulaty Bohra, wie, e promienie dozwolonych orbit i energia elektronu w atomie wodoru s¹ skwantowane, wie, e ca³kowita energia elektronu w atomie wodoru jest ujemna, potrafi obliczyæ ca³kowit¹ energiê elektronu w atomie wodoru, wie, co to znaczy, e atom jest w stanie podstawowym, wie, co to znaczy, e atom jest w stanie wzbudzonym, potrafi wykazaæ zgodnoœæ wzoru Balmera z modelem Bohra budowy atomu wodoru, potrafi wyjaœniæ, jak powstaj¹ serie widmowe, korzystaj¹c z modelu Bohra atomu wodoru, potrafi zamieniæ energiê wyra on¹ w d ulach na energiê wyra on¹ w elektronowoltach, wie, e model Bohra zosta³ zast¹piony przez now¹ teoriê mechanikê kwantow¹, wie, e model Bohra jest do dziœ wykorzystywany do intuicyjnego wyjaœniania niektórych wyników doœwiadczalnych, gdy stanowi dobre przybli enie wyników uzyskiwanych na gruncie mechaniki kwantowej. Analiza spektralna wie, na czym polega analiza spektralna, wie, e spektroskop s³u y do badania widm, wie, co to s¹ widma absorpcyjne i emisyjne, wie, jak powstaj¹ linie Fraunhofera w widmie s³onecznym, 30