Badanie ruchu drgającego

Transkrypt

1 Badanie ruchu drgającego opisuje ruch drgający ciężarka na sprężynie posługuje się pojęciami amplitudy drgań, okresu i częstotliwości do opisu drgań; wskazuje położenie równowagi i odczytuje amplitudę oraz okres drgań ciała z wykresu x(t) rejestruje ruch drgający ciężarka na sprężynie za pomocą kamery interpoluje (ocenia orientacyjnie) wartość pośrednią między danymi w tabeli lub z wykresu Drgania harmoniczne (Położenie, prędkość i przyspieszenie w ruchu drgającym. Siła w ruchu drgającym) wyjaśnia, że drgania harmoniczne to te drgania, które można opisać za pomocą funkcji trygonometrycznych posługuje się właściwościami funkcji trygonometrycznych sinus i cosinus do opisu ruchu harmonicznego wyprowadza wzory: x(t), v(t), a(t) posługuje się pojęciem siły do opisu ruchu harmonicznego; wykazuje, że siła jest wprost proporcjonalna do wychylenia analizuje ruch pod wpływem sił sprężystych (harmonicznych), podaje przykłady takiego ruchu interpretuje wykresy zależności położenia, prędkości i przyspieszenia od czasu w ruchu drgającym posługuje się pojęciem fazy drgań Drgania sprężyn (Okres i częstotliwość drgań ciała na sprężynie. Wykresy opisujące wahadło sprężynowe) opisuje ruch drgający ciężarka na sprężynie opisuje budowę prostych modeli fizycznych stosuje matematyczne równania do opisu zjawisk demonstruje drgania wahadła sprężynowego stosuje równanie oscylatora harmonicznego do wyznaczania okresu drgań wahadła sprężynowego oblicza okres drgań ciężarka na sprężynie rozwiązuje proste zadania obliczeniowe związane z ruchem wahadła sprężynowego (szacuje wartość spodziewanego wyniku obliczeń, krytycznie analizuje prawdopodobieństwo otrzymanego wyniku) Wahadło matematyczne (Wahadło matematyczne. Okres drgań wahadła matematycznego) opisuje ruch wahadła matematycznego oblicza okres drgań wahadła matematycznego wyjaśnia, od czego zależy okres drgań wahadła matematycznego wyjaśnia, dlaczego dla małych wychyleń ruch wahadła matematycznego jest w dobrym przybliżeniu ruchem harmonicznym wyznacza doświadczalnie przyspieszenie ziemskie za pomocą wahadła matematycznego wykonuje pomiary i zapisuje wyniki w tabeli, analizuje wyniki pomiarów szacuje niepewności pomiarowe i zaznacza je na wykresie oblicza wartość przyspieszenia ziemskiego na podstawie wykresu l(t 2 ) oblicza niepewność przyspieszenia ziemskiego; wskazuje wielkości, których pomiar ma decydujący wpływ na jej wartość bada zależność kwadratu okresu drgań wahadła matematycznego od jego długości i samodzielnie wykonuje poprawny wykres zależności l(t 2 )), tj. właściwie oznacza i opisuje osie, wybiera skalę, oznacza niepewności punktów pomiarowych rozwiązuje proste zadania obliczeniowe związane z ruchem wahadła matematycznego wykonuje projekt doświadczenia obowiązkowego

2 Energia w ruchu harmonicznym (Energia kinetyczna i energia potencjalna oscylatora harmonicznego. Zasada zachowania energii dla oscylatora) analizuje przemiany energii w ruchu wahadła matematycznego i ciężarka na sprężynie analizuje zasadę zachowania energii oscylatora harmonicznego przeprowadza dowód prawa zachowania energii, posługując się wzorami na energię potencjalną i kinetyczną oscylatora harmonicznego stosuje funkcje trygonometryczne sin 2 a i cos 2 a do ilustracji energii potencjalnej i kinetycznej stosuje zasadę zachowania energii w ruchu drgającym, opisuje przemiany energii kinetycznej i potencjalnej w tym ruchu rozwiązuje proste zadania obliczeniowe związane z zasadą zachowania energii Drgania wymuszone i tłumione. Rezonans wyjaśnia, dlaczego drgania są zanikające wskazuje przyczyny tłumienia drgań opisuje drgania wymuszone opisuje zjawisko rezonansu mechanicznego na wybranych przykładach wskazuje przykłady rezonansu mechanicznego wyjaśnia znaczenie rezonansu mechanicznego np. w budownictwie Powtórzenie (Ruch drgający) stosuje poznaną wiedzę i nabyte umiejętności do rozwiązywania problemów fizycznych Sprawdzian (Ruch drgający) sprawdzenie stopnia opanowania wymagań ogólnych, szczegółowych, przekrojowych, doświadczalnych i kluczowych (1-8) Ruch falowy omawia mechanizm przekazywania drgań z jednego punktu ośrodka do drugiego na przykładzie układu wahadeł połączonych sprężynami posługuje się pojęciami: amplitudy, okresu i częstotliwości, prędkości i długości fali do opisu fal harmonicznych; stosuje w obliczeniach związki między tymi wielkościami opisuje falę poprzeczną i falę podłużną; wskazuje ośrodki, w których rozchodzą się te fale wymienia i omawia wspólne właściwości fal mechanicznych planuje i wykonuje doświadczenie obrazujące ruch falowy Matematyczny opis fali 6.3. Fale dźwiękowe stosuje w obliczeniach związek między parametrami fali: długością, częstotliwością, okresem, prędkością stosuje ogólny wzór na funkcję falową fali harmonicznej: x y( x, t) = Asin ω t + ϕ0 v rozwiązuje proste zadania obliczeniowe, posługując się kalkulatorem; stosuje pojęcia: amplitudy, okresu i częstotliwości, prędkości i długości fali rozwiązuje graficznie i liczbowo zadania, stosując funkcję falową do opisu fal harmonicznych wymienia wielkości fizyczne, od których zależą wysokość i głośność dźwięku wyjaśnia, co to są infradźwięki i ultradźwięki opisuje fale akustyczne wyjaśnia mechanizm powstawania i odbioru fali dźwiękowej opisuje funkcję falową dla dźwięków: x d( x, t) = d 0 + Asin ω t + ϕ 0 v mierzy częstotliwość drgań strun o różnej długości; sporządza tabelę pomiarów; samodzielnie wykonuje poprawny wykres (właściwe oznaczenie i opis osi, wybór skali, oznaczenie niepewności punktów pomiarowych)

3 Rozchodzenie się fal, odbicie i załamanie fali (Fala kolista i fala płaska. Zjawisko odbicia i załamania fali) demonstruje fale: kolistą, płaską i kulistą rozróżnia pojęcia: grzbiet fali, dolina fali i promień fali opisuje zjawiska odbicia i załamania fali mechanicznej wyjaśnia przyczyny załamania fal opisuje załamanie fali na granicy ośrodków formułuje prawo odbicia i załamania fal wyjaśnia, na czym polega zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia rozwiązuje graficznie i liczbowo zadania, stosując równanie fali; interpretuje to równanie Superpozycja fal. Fale stojące wyjaśnia, na czym polega superpozycja fal ilustruje graficznie zasadę superpozycji fal wyjaśnia mechanizm powstawania fali stojącej opisuje fale stojące i ich związek z falami biegnącymi przeciwbieżnie wskazuje węzły w modelu fali stojącej jako miejsca, w których amplituda fali wynosi zero wskazuje strzałki w modelu fali stojącej jako miejsca, w których amplituda fali jest największa stosuje opis matematyczny fali stojącej podaje odległości między sąsiednimi węzłami i strzałkami fali stojącej jako wielokrotności długości fali 6.6. Dźwięki proste i złożone opisuje mechanizm wytwarzania dźwięku w instrumentach muzycznych rozróżnia dźwięki proste i złożone wyznacza doświadczalnie prędkości dźwięku w powietrzu sporządza tabelę pomiarów oblicza wartość średnią prędkości dźwięku wskazuje wielkości, których pomiar ma decydujący wpływ na wynik mierzonej wielkości fizycznej przeprowadza pomiary częstotliwości drgań struny dla różnych jej długości samodzielnie wykonuje poprawny wykres odwrotności długości fali od jej częstotliwości (właściwe oznaczenie i opis osi, wybór skali, oznaczenie niepewności pomiarowych 23

4 6.7. Interferencja i dyfrakcja fal opisuje zjawisko interferencji, wyznacza długość fali na podstawie obrazu opisuje zjawisko interferencji na dowolnie wybranym przykładzie opisuje warunek wzmocnienia fali za pomocą kąta wyjaśnia mechanizm ugięcia fali, opierając się na zasadzie Huygensa Efekt Dopplera (Źródło poruszające się i nieruchomy obserwator. R Poruszający się obserwator i nieruchome źródło, fala uderzeniowa) opisuje efekt Dopplera w przypadku poruszającego się źródła i nieruchomego obserwatora oraz w przypadku ruchu obserwatora i źródła wskazuje zastosowania zjawiska Dopplera, np. w medycynie rozwiązuje złożone zadania rachunkowe związane ze zjawiskiem Dopplera R Jak człowiek ocenia natężenie bodźców słuchowych R wyjaśnia, od czego zależy natężenie fali dźwiękowej R wyjaśnia, dlaczego poziom natężenia dźwięku ustala się przy użyciu skali logarytmicznej R wskazuje przykłady zastosowania skali logarytmicznej w różnych dziedzinach wiedzy R odczytuje poziom natężenia szkodliwy dla człowieka i zagrażający uszkodzeniem słuchu R stosuje w obliczeniach wzory na natężenie i poziom natężenia Powtórzenie (Fale mechaniczne) stosuje poznaną wiedzę i nabyte umiejętności do rozwiązywania problemów Sprawdzian (Fale mechaniczne) sprawdzenie stopnia opanowania wymagań ogólnych, szczegółowych, przekrojowych, doświadczalnych i kluczowych

5 Podstawowe pojęcia termodynamiki wymienia główne założenia kinetyczno-molekularnej teorii budowy materii opisuje ruchy Browna oraz dyfuzję jako dowody ruchu cząsteczek wyjaśnia, na czym polegają ruchy Browna opisuje energię wewnętrzną w ujęciu mikroskopowym posługuje się pojęciem średniej energii kinetycznej cząsteczek opisuje związek między temperaturą w skali Kelwina a średnią energią kinetyczną stosuje jednostki temperatury: kelwiny i stopnie Celsjusza; posługuje się zależnością między tymi jednostkami wyjaśnia, od czego zależy energia wewnętrzna wyjaśnia związek energii wewnętrznej z temperaturą stosuje wzór na średnią energię kinetyczną cząsteczek R wyjaśnia, na czym polegało odkrycie Smoluchowskiego i Einsteina Przepływ ciepła. Ciepło właściwe (Ciepło jako przepływ energii. Zmiany temperatury i ciepło właściwe) planuje doświadczenie dotyczące wyznaczenia ciepła właściwego danej cieczy, opisuje i analizuje wyniki posługuje się pojęciem niepewności pomiarowej stosuje pojęcie ciepła właściwego do rozwiązywania zadań wyznacza doświadczalnie ciepło właściwe cieczy i analizuje przyczyny niepewności pomiarowych Przemiany fazowe (Mechanizm przemian fazowych z mikroskopowego punktu widzenia. Wrzenie a parowanie powierzchniowe. Ciepło przemiany fazowej) wyjaśnia mechanizm przemian fazowych z mikroskopowego punktu widzenia (uwzględniając pojęcie cząsteczki) posługuje się pojęciami: ciepło parowania i ciepło topnienia wyjaśnia zależność temperatury wrzenia cieczy od ciśnienia atmosferycznego odróżnia wrzenie od parowania powierzchniowego; analizuje wpływ ciśnienia na temperaturę wrzenia cieczy wykorzystuje pojęcia ciepła właściwego i ciepła przemiany fazowej w analizie bilansu cieplnego rozwiązuje zadania obliczeniowe związane z przemianami fazowymi: rozróżnia wielkości dane i szukane, przelicza wielokrotności i podwielokrotności, szacuje rząd wielkości spodziewanego wyniku, a na tej podstawie ocenia wartości obliczanych wielkości fizycznych, zapisuje wynik obliczenia fizycznego jako przybliżony (z dokładnością do 2 3 cyfr znaczących) 7.4. Pierwsza zasada termodynamiki analizuje pierwszą zasadę termodynamiki jako zasadę zachowania energii odróżnia przekaz energii w formie pracy od przekazu energii w formie ciepła planuje doświadczenie dotyczące wyznaczenia ciepła topnienia lodu, opisuje i analizuje wyniki posługuje się pojęciem niepewności pomiarowej stosuje poznane wzory do rozwiązywania zadań rachunkowych R Zjawiska cieplne w przyrodzie R opisuje efekt cieplarniany i wpływ konwekcji na klimat na Ziemi R omawia przykłady zjawisk cieplnych w przyrodzie ożywionej

6 Zagadnienie (temat lekcji)* Osiągnięcia Badanie przemian gazu (Mol i liczba Avogadra. Przemiany: izotermiczna, izobaryczna i izochoryczna) wymienia wielkości opisujące gaz planuje doświadczenia dotyczące przemian gazu, opisuje i analizuje wyniki, sporządza i interpretuje wykresy sprawdza doświadczalnie i stosuje zależności opisujące przemiany gazu opisuje izotermiczną i izobaryczną przemianę gazu oraz identyfikuje wykresy przedstawiające te przemiany wyjaśnia, na czym polega przemiana izochoryczna Model gazu doskonałego wyjaśnia założenia gazu doskonałego wyprowadza równanie stanu gazu doskonałego i interpretuje to równanie stosuje równanie gazu doskonałego (równanie Clapeyrona) do wyznaczenia parametrów gazu rozwiązuje proste zadania z wykorzystaniem równania Clapeyrona Przemiany gazu doskonałego analizuje wykresy przemian gazu w kontekście zależności wynikających z równania Clapeyrona omawia trójwymiarowy wykres równania Clapeyrona interpretuje wykresy przemian gazowych w układzie (V, p) R omawia przebieg przemiany adiabatycznej oraz interpretuje wykres tej przemiany w układzie (V, p) rozwiązuje zadania z wykorzystaniem poznanych wzorów oraz wiedzy na temat przemian gazu doskonałego Ciepło w przemianach gazowych posługuje się pojęciem ciepła molowego przy stałym ciśnieniu i stałej objętości wyjaśnia zależność między C p a C V oblicza zmiany energii wewnętrznej w przemianach izobarycznej i izochorycznej podaje wzory na ciepło molowe doskonałego gazu jednoatomowego i doskonałego gazu dwuatomowego w przemianie izochorycznej wykorzystuje poznane wzory i wiedzę na temat przemian izochorycznej i izobarycznej do rozwiązywania zadań obliczeniowych Praca a wykresy przemian gazowych oblicza pracę jako pole pod wykresem p(v) przedstawiającym przemianę gazową interpretuje wykresy przemian gazowych, uwzględniając kolejność przemian wyjaśnia, że praca jest wykonywana tylko wtedy, gdy zmienia się objętość gazu rozwiązuje zadania obliczeniowe dotyczące pracy w wypadku, gdy gaz ulega kilku przemianom oblicza pracę wykonaną w czasie przemiany gazowej jako pole pod wykresem przemiany w układzie współrzędnych (V, p) R Silniki cieplne R przedstawia ogólną zasadę działania silnika cieplnego R analizuje przedstawione cykle termodynamiczne R oblicza sprawność silników cieplnych, opierając się na wymienianym cieple i wykonanej pracy R podaje wzór na sprawność silnika termodynamicznego i wykorzystuje go w zadaniach R posługuje się pojęciem sprawności silnika cieplnego R Pompy ciepła R omawia zasadę działania pompy ciepła na przykładzie lodówki R wymienia i omawia inne zastosowania pomp ciepła (instalacja przydomowa w domach jednorodzinnych, klimatyzator)

7 R Silniki spalinowe (Silnik benzynowy i jego uproszczony model. Silnik Diesla. Cykl Otta) R oblicza maksymalną sprawność silnika cieplnego R opisuje działanie silników spalinowych: czterosuwowego benzynowego i diesla Druga zasada termodynamiki interpretuje drugą zasadę termodynamiki podaje różne sformułowania drugiej zasady termodynamiki, uzasadnia ich równoważność wyjaśnia na przykładach statystyczny charakter drugiej zasady termodynamiki rozwiązuje zadania związane z drugą zasadą termodynamiki wskazuje przykłady procesów nieodwracalnych Powtórzenie (Termodynamika) stosuje poznaną wiedzę i nabyte umiejętności do rozwiązywania problemów fizycznych Sprawdzian (Termodynamika) sprawdzenie stopnia opanowania wymagań ogólnych, szczegółowych, przekrojowych, doświadczalnych i kluczowych Prawo powszechnego ciążenia interpretuje zależności między wielkościami w prawie powszechnego ciążenia dla mas punktowych wyjaśnia wpływ siły grawitacji Słońca na ruch planet i siły grawitacji planet na ruch ich księżyców; wskazuje siłę grawitacji jako przyczynę spadania ciał na powierzchnię Ziemi wymienia sytuacje, w których można stosować wzór na siłę grawitacji wynikający z prawa powszechnego ciążenia wyprowadza wzór na przyspieszenie grawitacyjne planety w zależności od jej promienia i masy wyjaśnia, co wpływa na ciężar ciała na obracającej się planecie wykorzystuje prawo powszechnego ciążenia do obliczenia siły oddziaływań grawitacyjnych między masami punktowymi i sferycznie symetrycznymi rozwiązuje proste zadania obliczeniowe związane z siłą grawitacji R stosuje wektorowy zapis prawa grawitacji Pierwsze i drugie prawo Keplera (Pierwsza prędkość kosmiczna) opisuje ruch planet za pomocą pierwszego i drugiego prawa Keplera oblicza prędkość i okres ruchu satelitów (bez napędu) wokół Ziemi oraz masę ciała niebieskiego na podstawie obserwacji ruchu jego satelity oblicza pierwszą prędkość kosmiczną dla różnych ciał niebieskich rozwiązuje złożone zadania obliczeniowe związane z siłą grawitacji i prawami Keplera szacuje rząd wielkości spodziewanego wyniku, a na tej podstawie ocenia wartości obliczanych wielkości fizycznych

8 Trzecie prawo Keplera (Obliczanie mas ciał niebieskich) podaje trzecie prawo Keplera; przedstawia związek odkryć Mikołaja Kopernika z osiągnięciami Jana Keplera oblicza okresy obiegu planet i wielkie półosie ich orbit, wykorzystując trzecie prawo Keplera dla orbit kołowych rozwiązuje złożone zadania obliczeniowe związane z siłą grawitacji i trzecim prawem Keplera Pole grawitacyjne (Natężenie pola grawitacyjnego. Pole grawitacyjne centralne i pole grawitacyjne jednorodne) oblicza natężenie pola grawitacyjnego rysuje linie pola grawitacyjnego, odróżnia pole jednorodne od pola centralnego oblicza wartość i kierunek natężenia pola grawitacyjnego na zewnątrz ciała sferycznie symetrycznego rozróżnia pojęcia: natężenie pola grawitacyjnego i przyspieszenie wyprowadza związek między przyspieszeniem grawitacyjnym na powierzchni planety a jej masą i promieniem Energia potencjalna w polu grawitacyjnym (Praca w polu grawitacyjnym centralnym. Druga prędkość kosmiczna) stosuje wzór na energię potencjalną w centralnym polu grawitacyjnym oblicza zmiany energii potencjalnej grawitacji i wiąże je z pracą lub zmianą energii kinetycznej wyjaśnia znaczenie pojęcia drugiej prędkości kosmicznej; oblicza wartości drugiej prędkości kosmicznej dla różnych ciał niebieskich 8.6. R Siły pływowe R wyjaśnia przyczynę powstawania sił pływowych pochodzących od Księżyca i Słońca R oblicza wartości sił pływowych 64 Powtórzenie (Grawitacja) stosuje poznaną wiedzę i nabyte umiejętności do rozwiązywania problemów fizycznych Sprawdzian (Grawitacja) sprawdzenie stopnia opanowania wymagań ogólnych, szczegółowych, przekrojowych, doświadczalnych i kluczowych