Фізика і астрономія. 7–11 класи

Програма рівня «стандарт»

10 клас

(3 години на тиждень; усього 105 годин)

Очікувані результати навчально-пізнавальної діяльності

Орієнтовний зміст навчального матеріалу

Вступ

Знаннєвий компонент

Оперує поняттями і термінами про основні етапи розвитку фізики, розрізняє одиниці величин, знає принципи вимірювань.

Діяльнісний компонент

Уміє оцінювати похибки (невизначеності) прямих і непрямих вимірювань, застосовувати векторні величини, здійснювати перевірку одиниць в отриманих формулах.

Ціннісний компонент

Усвідомлює необхідність саморозвитку й самонавчання в умовах глобальних змін і викликів, розуміє важливість природничої освіти та розвитку природничих наук.

Природничі науки та світогляд сучасної людини. Зародження й розвиток фізики як науки. Роль фізичного знання в житті людини та суспільному розвитку. Теорія та експеримент, роль фундаментальних фізичних теорій. Фізичні моделі. Одиниці фізичних величин, Міжнародна система одиниць СІ. Прямі та непрямі вимірювання та похибки (невизначеності) вимірювань.

Зв’язки між математикою та фізикою. Скалярні та векторні величини, проекції векторів.

Розділ 1. МЕХАНІКА

Знаннєвий компонент

Оперує основними поняттями механіки, характеристиками різних типів руху та взаємодії тіл, поняттям матеріальної точки як моделі реального тіла, термінами: механічний рух, система відліку, траєкторія, переміщення, шлях, швидкість рівномірного прямолінійного руху, миттєва швидкість, середня швидкість, прискорення, прискорений рух в полі сили

Основні поняття кінематики: простір і час, механічний рух, його відносність, система відліку, способи опису руху, траєкторія, шлях, переміщення.

Основна задача механіки.

Середня швидкість і середня шляхова швидкість. Поняття про миттєву швидкість руху.

Закон додавання швидкостей.

Прямолінійний рівномірний рух як найпростіший вид руху.

Очікувані результати навчально-пізнавальної діяльності тяжіння, період, частота, кутова швидкість, доцентрове прискорення, відносність механічного руху, сила пружності, сили тертя ковзання та спокою, сила опору при русі тіла в суцільному середовищі, сила тяжіння, момент сили, умови рівноваги, механічна робота різних сил, імпульс, консервативні (потенціальні) сили, кінетична та потенціальна енергії, нульовий рівень потенціальної енергії.

Визначає умови, за яких виконуються закони збереження в механіці. Розрізняє види коливань (вільні, згасаючи, вимушені, авто-) у різних коливальних системах.

Діяльнісний компонент

Розв’язує задачі на використання формул прямолінійного рівномірного та рівноприскореного рухів, рівномірного руху по колу, руху тіла під дією постійної сили тяжіння. Уміє аналізувати та будувати графіки прямолінійного рівноприскореного руху.

Вибирає оптимальним чином систему відліку для розв’язання конкретних задач, уміє здійснити перехід з однієї системи відліку до іншої. Володіє найпростішими методами експериментального дослідження руху тіл. Уміє застосовувати закони динаміки Ньютона, формули сил, алгоритм розв’язання задач динаміки, закони збереження в механіці, умови рівноваги тіл, знаходити характеристики коливань найпростіших коливальних систем та встановлювати зв’язок між ними. Розуміє фізичну природу виникнення та поширення хвиль.

Ціннісний компонент

Виявляє ставлення та оцінює на якісному рівні результати застосування знань з механіки для розв’язання основної задачі механіки в реальних життєвих ситуаціях; оцінює важливість законів збереження як найбільш загальних законів природи, що стосуються будь-яких явищ.

Орієнтовний зміст навчального матеріалу

Прискорення, рух з постійним прискоренням. Рівняння рівноприскореного прямолінійного руху. Графіки залежності кінематичних величин від часу для рівноприскореного прямолінійного руху. Вільне падіння та криволінійний рух під дією постійної сили тяжіння.

Рівномірний рух матеріальної точки по колу. Кутова швидкість. Період обертання та обертова частота.

Доцентрове (нормальне), прискорення.

Види сил у механіці. Вимірювання сил, додавання сил. Рівнодійна.

Інерціальні системи відліку. Принцип відносності Галілея. Інертність і маса. Закони динаміки Ньютона, межі їх застосування.

Гравітаційна взаємодія та гравітаційне поле, сила тяжіння. Вага та невагомість. Перша космічна швидкість. Розвиток космонавтики, внесок українських учених у дослідження космосу.

Сили тертя. Коефіцієнт тертя ковзання. Сила опору під час руху тіла в рідині або газі. Рух тіла під дією кількох сил. Алгоритм розв’язання задач динаміки.

Рівновага тіл. Момент сили, центр тяжіння тіла. Стійкість рівноваги.

Консервативні (потенціальні) сили. Застосування законів збереження енергії та імпульсу в механічних явищах.

Реактивний рух у природі та техніці. Друга космічна швидкість. Пружні та непружні зіткнення.

Рівновага та рух рідини та газу. Підіймальна сила крила.

Застосування законів механіки до коливального руху. Гармонічні коливання. Рівняння гармонічних коливань.

Умови виникнення вільних коливань. Найпростіші коливальні системи (математичний, пружинний маятники). Енергія коливань.

Вимушені коливання. Резонанс. Дія маятникового годинника як приклад автоколивань.

Поширення механічних коливань у пружному середовищі. Плоскі та сферичні, поперечні та поздовжні хвилі. Інтерференція та дифракція хвиль.

Звукові явища. Швидкість звуку. Класифікація звуків, їх характеристики. Акустичний резонанс.

Рекомендовані демонстрації

1. Відносність руху.

2. Застосування стробоскопічного ефекту для вивчення руху тіл.

3. Напрям швидкості під час руху по колу.

4. Рух тіл по колу з різними частотами.

5. Залежність траєкторії руху тіла від вибраної системи відліку.

6. Вимірювання сил.

7. Додавання сил.

8. Трубка Ньютона.

9. Інертність тіл.

10. Невагомість і вага тіла, що рухається з прискоренням.

11. Види деформації тіл.

12. Види рівноваги.

13. Стійкість рівноваги тіла, що має площу опори.

14. Порівняння мас тіл під час взаємодії.

15. Взаємні перетворення потенціальної та кінетичної енергії.

16. Вільні коливання нитяного та пружинного маятників.

Навчальні проекти

Розділ 2. ЕЛЕМЕНТИ СПЕЦІАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

Знаннєвий компонент Оперує основними поняттями СТВ, відносністю довжини та проміжків часу, розуміє межі застосування законів класичної та релятивістської механіки.

Діяльнісний компонент Застосовує постулати СТВ, релятивістський закон додавання швидкостей. Визначає повну та кінетичну енергії тіла в рамках СТВ.

Ціннісний компонент Виявляє ставлення та оцінює зміну уявлень про час і простір після створення СТВ.

Передумови виникнення спеціальної теорії відносності (СТВ). Принцип відносності А. Ейнштейна. Основні положення спеціальної теорії відносності. Відносність одночасності подій. Відносність проміжків довжини й часу. Релятивістський закон додавання швидкостей.

Повна та кінетична енергія рухомого тіла, енергія спокою. Основні наслідки СТВ та їх експериментальні підтвердження.

Навчальні проекти

Розділ 3. МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА ТА ТЕРМОДИНАМІКА

Знаннєвий компонент Оперує поняттями і термінами: основні положення МКТ, ідеальний газ, тиск газу, газові закони, основне рівняння МКТ, рівняння стану ідеального газу, ізопроцеси, насичена та ненасичена пара, абсолютна та відносна вологість повітря, поверхневий натяг рідини, змочування, капілярні явища, механічна напруга, закон Гука, модуль Юнга, рівновага фаз та фазові переходи, потрійна точка, внутрішня енергія, робота газу, перший закон термодинаміки, адіабатний процес, принцип дії теплових машин, ККД теплового двигуна.

Діяльнісний компонент

Розв’язує задачі на застосування основного рівняння МКТ газів, рівняння стану газу та газових законів, на властивості насиченої пари та визначення вологості повітря; на поверхневий натяг рідини, капілярні явища; на застосування закону Гука, першого закону термодинаміки та формул ККД теплових машин. Застосовує перший закон термодинаміки до ізопроцесів у ідеальному газі, до адіабатного процесу.

Експериментально вимірює вологість повітря, поверхневий натяг, модуль Юнга, перевіряє газові закони.

Ціннісний компонент

Виявляє ставлення та оцінює на якісному рівні вплив теплових машин на природне середовище, вплив вологості повітря на життєдіяльність людей і технологічні процеси, важливість поверхневих явищ у природі та техніці.

Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ) будови речовини.

Маса та розміри атомів і молекул, стала Авогадро.

Ідеальний газ як фізична модель. Тиск газів. Основне рівняння МКТ газів. Температура. Броунівський рух, дифузія.

Рівняння стану ідеального газу. Ізопроцеси. Швидкості руху молекул газу та їхнє (швидкостей) вимірювання. Дослід Штерна.

Властивості насиченої та ненасиченої пари. Вологість повітря, її вимірювання. Точка роси. Рівновага фаз та фазові переходи.

Будова рідини. Поверхневий натяг рідини. Змочування. Капілярні явища.

Тверді тіла (кристалічні та аморфні). Монокристали, полікристали. Анізотропія кристалів.

Види деформації твердих тіл. Механічна напруга твердих тіл. Закон Гука, модуль Юнга. Механічні властивості твердих тіл, їх теплове розширення. Рідкі кристали та їх властивості.

Основні поняття термодинаміки. Внутрішня енергія. Перший закон термодинаміки. Кількість теплоти та робота в термодинаміці.

Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів в ідеальному газі. Адіабатний процес. Теплові двигуни.

Оборотні та необоротні процеси. Другий закон термодинаміки.

Цикли теплових машин. Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплових машин. Цикл Карно. Принцип дії холодильної машини.

Рекомендовані демонстрації

1. Модель броунівського руху.

2. Ізопроцеси в газах.

3. Властивості насиченої пари.

4. Будова психрометра.

5. Кипіння води за зменшеного тиску.

6. Зменшення площі мильної плівки.

7. Капілярні явища.

8. Види деформацій твердих тіл.

9. Теплове розширення твердих тіл.

10. Зміна температури газу під час адіабатного процесу.

11. Моделі різних видів теплових двигунів.

Навчальні проекти

Розділ 4. ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ

Знаннєвий компонент

Оперує основними поняттями: електричне поле, напруженість, принцип суперпозиції, силові лінії, диполь, діелектрична проникність, потенціал, електроємність конденсатора, енергія електричного поля.

Діяльнісний компонент

Розв’язує задачі на застосування принципу суперпозиції, силових ліній; знаходить напруженість і потенціал електростатичного поля кількох зарядів, а також заряджених провідників симетричної форми. Визначає електроємність конденсатора та батареї конденсаторів за різних типів з’єднань конденсаторів; енергію зарядженого конденсатора, енергію електричного поля.

Ціннісний компонент

Оцінює на якісному рівні вплив електричного поля на життєдіяльність людей, небезпеку джерел високої напруги, розуміє важливість заземлення в побуті.

Електричне поле. Напруженість електричного поля. Силові лінії електричного поля. Точковий заряд як електричний аналог матеріальної точки. Електричне поле точкових зарядів. Принцип суперпозиції, електричне поле системи зарядів.

Провідники та діелектрики в електростатичному полі. Поняття про диполь. Діелектрична проникність речовини.

Робота при переміщенні заряду в однорідному електростатичному полі. Потенціальний характер електростатичного поля. Потенціал. Різниця потенціалів. Еквіпотенціальні поверхні. Зв’язок напруженості однорідного електричного поля з різницею потенціалів. Вимірювання елементарного електричного заряду.

Дослід Міллікена.

Електроємність. Конденсатори та їх використання в техніці. Види конденсаторів. Електроємність плоского конденсатора. З’єднання конденсаторів. Енергія зарядженого конденсатора.

Енергія електричного поля.

Рекомендовані демонстрації

1. Взаємодія заряджених тіл.

2. Силові лінії електричного поля.

3. Електростатичний захист.

4. Будова та дія конденсаторів різних типів.

5. Енергія зарядженого конденсатора.

Навчальні проекти

Тематика експериментальних (лабораторного практикуму, фронтальних лабораторних, практичних) робіт з фізики (перелік робіт є орієнтовним)

1. Дослідження прямолінійного рівноприскореного руху.

2. Вимірювання прискорення вільного падіння.

3. Дослідження руху тіла, кинутого вертикально вгору.

4. Вивчення руху тіла по колу.

5. Дослідження умов рівноваги тіла під дією кількох сил.

6. Визначення центра мас плоских пластин.

7. Дослідження пружних властивостей тіл.

8. Дослідження руху зв’язаних тіл.

9. Дослідження пружних і непружних зіткнень.

10. Дослідження коливань нитяного маятника.

11. Дослідження коливань пружинного маятника.

12. Дослідження ізопроцесів у газі.

13. Вимірювання відносної вологості повітря.

14. Вимірювання поверхневого натягу рідини.

15. Визначення ККД теплового процесу.

16. Вимірювання електроємності конденсатора.

Узагальнюючі заняття

РЕЗЕРВ

<...>