Изучение физики на базовом уровне в старшей школе направлено на достижение следующих целей:
· освоение системы знаний о современной физической картине мира, в основе которой лежат фундаментальные законы и принципы; ознакомление с наиболее важными открытиями в области физики, историей развития и становления физических идей;
· углубление представлений о физических методах познания природы для приобретения умений применять их в практической жизни, устанавливать достоверность фактов путем наблюдений, измерений и обработки полученных данных, выдвигать гипотезы и строить модели, объясняющие причины наблюдаемого явления; проверять гипотезы в эксперименте;
· овладение умениями применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ; практического использования физических знаний в повседневной жизни; понимания роли и значения физики в развитии современных технологий, решении проблем энергетики, защиты окружающей среды;
· развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе: самостоятельного приобретения новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями; использования современных информационных технологий для поиска и переработки учебной и научно-популярной информации физического содержания;
воспитание убежденности в познаваемости законов окружающего мира и возможности использования достижений физики на благо развития человеческой цивилизации; воспитание духа сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента при обсуждении
· обсуждении проблем естественнонаучного содержания, стремления к достоверности предъявляемой информации и обоснованности высказываемой позиции, готовности к морально-этической оценке использования научных достижений, чувства ответственности за защиту окружающей среды;
· приобретение компетентности в использовании физических знаний и умений при решении жизненных проблем и практических задач, связанных со сбережением энергетических ресурсов, рациональным природопользованием, обеспечением безопасности жизнедеятельности человека и общества.
Реализация указанных целей и формирование названной компетентности достигается в результате освоения следующего содержания образования.
МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ
Естественнонаучный метод познания окружающего мира. Роль эксперимента и теории в процессе познания природы. Моделирование физических явлений и процессов. Научные гипотезы. Физические законы. Физическая картина мира.
МЕХАНИКА
Механическое движение. Принцип относительности Галилея. Законы сохранения в механике. Закон всемирного тяготения. Законы движения тел солнечной системы. Успехи механики в изучении движения небесных тел и развитии космонавтики.
Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Связь изменения массы и энергии.
Проведение опытов, иллюстрирующих проявление принципов относительности, всемирного тяготения, законов сохранения импульса и механической энергии.
Подготовка рефератов об успехах классической механики в описании движения небесных тел и создании летательных аппаратов, о возникновении специальной теории относительности.
Практическое применение физических знаний в повседневной жизни для безопасного использования простых механизмов, инструментов, транспортных средств.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕРМОДИНАМИКА
Атомистическая гипотеза строения вещества и ее экспериментальные доказательства. Температура как мера средней кинетической энергии теплового движения. Идеальный газ как пример физической модели. Уравнение состояния идеального газа.
Первый и второй законы термодинамики. Проблемы энергетики и охраны окружающей среды.
Проведение опытов по изучению свойств газов, жидкостей и твердых тел, тепловых процессов и превращений вещества на основе применения первого и второго законов термодинамики.
Подготовка рефератов о развитии атомистических представлений, проблемах энергетики и влиянии работы тепловых двигателей на окружающую среду.
Практическое применение физических знаний в повседневной жизни о тепловом расширении газов, жидкостей и твердых тел; изменениях упругих свойств твердых веществ в зависимости от температуры; об охране окружающей среды путем ограничений в сжигании топлива и контроля за режимом работы автомобильного двигателя.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Элементарный электрический заряд. Закон Кулона. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Электрический ток. Носители электрического заряда в различных средах. Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Закон электромагнитной индукции.
Электромагнитные колебания. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Волновая модель света. Явления дисперсии, интерференции, дифракции и поляризации света как доказательства волновой природы света. Различные виды электромагнитных излучений и их практические применения.
Проведение опытов по изучению электромагнитной индукции, электромагнитных колебаний и волн, интерференции, дифракции света.
Подготовка рефератов о развитии средств связи и электроэнергетики.
Объяснение устройства и принципа действия технических объектов: микрофона, динамика, электрогенератора, телефона, магнитофона, фотоаппарата, проекционного аппарата, спектроскопа, дифракционной решетки.
Практическое применение физических знаний в повседневной жизни для безопасного обращения с домашней электропроводкой и ее простейшего ремонта, использования бытовой электро- и радиоаппаратуры.
КВАНТОВАЯ ФИЗИКА
Гипотеза Планка о квантовой природе электромагнитного излучения. Фотоэффект. Фотон как частица света. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Корпускулярно-волновой дуализм.
Трудности планетарной модели атома. Квантовые постулаты Бора. Современные представления о строении и свойствах атомов.
Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Методы регистрации ядерных излучений. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы. Понятие о дозе излучения. Закон радиоактивного распада. Элементарные частицы.
Проведение опытов по изучению процессов излучения и поглощения света, строения атома, явления фотоэффекта.
Объяснение устройства и принципа действия физических приборов и технических объектов: лазера, устройств, работающих на основе фотоэффекта, счетчика Гейгера, камеры Вильсона, ядерного реактора.
Подготовка рефератов о принципах действия лазеров, истории возникновения и развития квантовых представлений, новейших открытиях в области физики атомного ядра и элементарных частиц.
СТРОЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ
Природа планет и других тел солнечной системы. Происхождение солнечной системы. Происхождение и эволюция звезд. Современные представления о строении и развитии Вселенной.
Подготовка рефератов о развитии взглядов на строение и эволюцию Вселенной на основе знакомства с фактами из истории науки и современными открытиями астрофизики.
Объяснение устройства и принципа действия физических приборов и технических объектов: радиотелескопа, оптического телескопа.
Знать и понимать:
· вклад ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики (И. Ньютон – законы динамики и всемирного тяготения; А. Эйнштейн – теория относительности; М. Фарадей, Д. Максвелл – концепция электромагнитного поля и законы электродинамики; М. Планк, Н. Бор – идея квантования, квантовые постулаты).
Уметь (владеть способами познавательной деятельности):
· описывать и объяснять физические явления и свойства тел (движение небесных тел и искусственных спутников Земли; свойства газов, жидкостей и твердых тел; необратимость тепловых процессов; распространение электромагнитных волн; интерференцию и дифракцию света; излучение и поглощение света атомом; фотоэффект);
· владеть простейшими процедурами установления физических фактов;
· отличать гипотезы от научных теорий;
· делать выводы на основе экспериментальных данных, представленных таблицей, графиком или диаграммой;
· приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления; завершающим этапом процесса познания является практическое применение полученных знаний.
Использовать приобретенные знания в практической деятельности и повседневной жизни (быть компетентным в решении жизненных задач, актуальных проблем сохранения окружающей среды, обеспечения безопасности жизнедеятельности):
· приводить примеры практического использования: физических знаний, достижений классической механики для развития современной техники и космонавтики; законов термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио и телекоммуникаций; квантовой физики в создании ядерной энергетики и лазеров;
· правильно использовать изученные физические приборы и технические средства, бытовые электроприборы, соблюдать правила безопасного обращения с электропроводкой.
Изучение физики на профильном уровне в старшей школе направлено на достижение следующих целей:
· освоение системы знаний о современной физической картине мира: свойствах вещества и поля, пространственно-временных закономерностях, динамических и статистических законах природы, элементарных частицах и фундаментальных взаимодействиях, строении и эволюции Вселенной; знакомство с основами фундаментальных физических теорий: классической механики, молекулярно-кинетической теории, термодинамики, электродинамики, теории относительности, квантовой физики;
· овладение методами естественнонаучного исследования: построение моделей и гипотез, проведение экспериментов и обработка результатов измерений, использование физических моделей для интерпретации результатов, установление границ применимости моделей;
· овладение умениями применять знания по физике для объяснения явлений природы, свойств вещества, принципов работы технических устройств, самостоятельного приобретения и критической оценки новой информации физического содержания; использования современных информационных технологий для поиска, переработки и предъявления учебной и научно-популярной информации по физике;
· развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний, выполнения экспериментальных исследований, подготовки докладов и рефератов;
· воспитание духа сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента при обсуждении проблем физического содержания, стремления к достоверности предъявляемой информации и обоснованности высказываемой позиции, готовности к морально-этической оценке использования научных достижений, уважения к творцам науки и техники, обеспечивающим ведущую роль физики в создании современного мира техники;
· приобретение компетентности в решении практических, жизненных задач, связанных с использованием физических знаний и умений для рационального природопользования и защиты окружающей среды, обеспечения безопасности жизнедеятельности человека и общества.
Реализация указанных целей и формирование названной компетентности достигается в результате освоения следующего содержания образования.
Методы научного познания
Научные методы познания окружающего мира. Роль эксперимента и теории в процессе познания природы. Моделирование явлений и объектов природы. Научные гипотезы. Роль математики в физике[1]. Физические законы и теории, границы их применимости. Принцип соответствия. Физическая картина мира.
Механика
Механическое движение и его относительность. Уравнения прямолинейного равноускоренного движения. Равномерное движение по окружности. Центростремительное ускорение.
Принцип суперпозиции сил. Законы динамики. Принцип относительности Галилея. Пространство и время в классической механике.
Силы в механике. Закон всемирного тяготения и концепция дальнодействия. Гипотеза о существовании гравитационного поля как концепция близкодействия. Условия равновесия твердого тела. Успехи механики в изучении движений небесных тел и в развитии космонавтики. Законы сохранения импульса и механической энергии.
Механические колебания. Амплитуда, период, частота, фаза колебаний. Уравнение гармонических колебаний. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания. Механические волны. Длина волны. Уравнение гармонической волны.
Наблюдение и описание явлений относительности движения, различных видов механического движения, равновесия твердого тела, взаимодействия тел и объяснение этих явлений на основе законов динамики, закона всемирного тяготения и законов сохранения импульса и механической энергии.
Проведение экспериментальных исследований равноускоренного движения тел, свободного падения, движения тел по окружности, колебательного и волнового движения тел, взаимодействия тел.
Практическое применение физических знаний в повседневной жизни для учета: инертности тел и трения при движении транспортных средств, резонанса в технике и повседневной жизни, закона сохранения энергии при действии технических устройств, закона сохранения импульса на примере реактивного двигателя.
Молекулярная физика. Термодинамика
Атомистическая гипотеза строения вещества и ее экспериментальные доказательства. Идеальный газ как пример физической модели. Абсолютная температура. Температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц. Связь между давлением идеального газа и средней кинетической энергией теплового движения его молекул. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы. Границы применимости модели идеального газа.
Модели строения жидкостей и твердых тел. Поверхностное натяжение. Изменения агрегатных состояний вещества. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха.
Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс. Второй закон термодинамики и его статистическое истолкование. Принципы действия тепловых машин. КПД тепловой машины. Проблемы энергетики и охраны окружающей среды.
Наблюдение и описание броуновского движения, поверхностного натяжения жидкости, изменений агрегатных состояний вещества, способов изменения внутренней энергии тела и объяснение этих явлений на основе представлений об атомно-молекулярном строении вещества и законов термодинамики.
Проведение измерений давления газа, влажности воздуха, удельной теплоемкости вещества, удельной теплоты плавления льда и экспериментальных исследований изопроцессов в газах, превращений вещества из одного агрегатного состояния в другое.
Объяснение устройства и принципа действия технических объектов: паровой и газовой турбины, двигателя внутреннего сгорания, холодильника.
Практическое применение физических знаний в повседневной жизни для учета теплопроводности и теплоемкости различных веществ, охлаждения жидкости при ее испарении, зависимости температуры кипения воды от давления над ее поверхностью и использование указанных явлений в повседневной жизни и устройстве бытовой техники.
Электродинамика
Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Концепция дальнодействия. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей. Потенциал электрического поля. Потенциальность электростатического поля. Разность потенциалов.
Проводники в электрическом поле. Электрическая емкость. Конденсатор. Диэлектрики в электрическом поле. Энергия электрического поля конденсатора.
Электрический ток. Электродвижущая сила (ЭДС). Закон Ома для полной электрической цепи. Электрический ток в металлах, жидкостях, газах и вакууме. Полупроводники. Собственная и примесная проводимости полупроводников. Полупроводниковый диод. Транзистор. Полупроводниковые приборы.
Индукция магнитного поля. Сила Ампера. Сила Лоренца. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Вихревое электрическое поле. Самоиндукция. Индуктивность.
Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания. Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток. Конденсатор и катушка в цепи переменного тока. Активное сопротивление. Электрический резонанс. Производство, передача и потребление электрической энергии.
Электромагнитное поле. Теоретическое предсказание Максвеллом существования электромагнитных волн. Открытие электромагнитных волн. Экспериментальное подтверждение гипотезы близкодействия. Скорость электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн. Принципы радиосвязи и телевидения.
Наблюдение и описание магнитного взаимодействия проводников с током, самоиндукции, электромагнитных колебаний, излучения и приема электромагнитных волн, объяснение этих явлений на основе законов электродинамики.
Проведение измерений параметров электрических цепей при последовательном и параллельном соединениях элементов цепи, ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока, электроемкости конденсатора, индуктивности катушки и экспериментальных исследований законов электрических цепей постоянного и переменного тока.
Объяснение устройства и принципа действия физических приборов и технических объектов: мультиметра, электромагнитного реле, динамика, микрофона, электродвигателя постоянного и переменного тока, электрогенератора, трансформатора и других электробытовых приборов.
Практическое применение физических знаний в повседневной жизни для: правильного использования электробытовых приборов (электрического чайника, электропечи, холодильника, мобильного телефона, микроволновой печи), сознательного соблюдения правил безопасного обращения с этими приборами на основе понимания отрицательного воздействия на организм электрического тока и электромагнитных излучений.
Оптика и основы
специальной теории
относительности
Свет как электромагнитная волна. Интерференция света. Когерентность. Дифракция света. Дифракционная решетка. Поляризация света. Волновая модель света. Закон преломления света. Дисперсия света. Различные виды электромагнитных излучений и их практические применения. Формула тонкой линзы. Глаз человека. Дефекты зрения. Очки. Оптические приборы.
Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Пространство и время в теории относительности. Полная энергия. Энергия покоя. Кинетическая энергия. Релятивистский импульс. Связь полной энергии с импульсом и массой тела. Энергия и масса системы взаимодействующих частиц. Связь изменений массы и энергии. Соотношение между классической механикой и специальной теорией относительности.
Наблюдение и описание явлений отражения, преломления, дисперсии, интерференции, дифракции и поляризации света и объяснение этих явлений на основе волновой теории света.
Проведение измерений показателя преломления вещества, длины световой волны и экспериментальных исследований процессов отражения, преломления, интерференции, дифракции, дисперсии света.
Объяснение устройства и принципа действия оптических приборов: очков, лупы, фотоаппарата, проекционного аппарата, микроскопа.
Квантовая физика
Гипотеза М. Планка о квантах. Фотоэффект. Опыты А.Г. Столетова. Уравнение А. Эйнштейна для фотоэффекта. Фотон как частица света.
Трудности планетарной модели атома. Линейчатые спектры. Квантовые постулаты Бора. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Дифракция электронов. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Современные представления о строении и свойствах атомов. Лазеры.
Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Нуклонная модель ядра. Энергия связи ядра. Ядерные спектры. Ядерные реакции. Цепная реакция деления ядер. Ядерная энергетика. Термоядерный синтез ядер. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада и его статистическое истолкование. Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия. Законы сохранения в микромире.
Наблюдение и описание оптических спектров излучения и поглощения, фотоэффекта, радиоактивности и объяснение этих явлений на основе квантовых представлений о строении атома и атомного ядра.
Проведение экспериментальных исследований явления фотоэффекта.
Объяснение устройства и принципа действия физических приборов и технических объектов: спектрометра, фотоэлемента, лазера, газоразрядного счетчика, камеры Вильсона, пузырьковой камеры.
Строение Вселенной
Природа планет и других тел солнечной системы. Происхождение солнечной системы. Состав и строение Галактики. Происхождение и эволюция звезд. Внегалактические туманности и «красное смещение» в их спектрах. Современные представления о строении и развитии Вселенной.
Подготовка рефератов о развитии взглядов на строение и эволюцию Вселенной на основе знакомства с фактами из истории науки и современными открытиями астрофизики.
Объяснение устройства и принципа действия физических приборов и технических объектов: радиотелескопа, оптического телескопа.
В результате изучения физики на профильном уровне ученик должен
Знать и понимать смысл:
· физических понятий: физическая величина, физическое явление, модель, гипотеза, принцип, постулат, теория, пространство, время, резонанс, электрическое поле, магнитное поле, электромагнитные колебания, электромагнитное поле, электромагнитная волна, атом, квант, фотон, элементарная частица, атомное ядро, планета, звезда, галактика, Вселенная;
· физических величин – скорость, ускорение, масса, сила, давление, импульс, работа, мощность, механическая энергия, период, частота, амплитуда колебаний, длина волны, внутренняя энергия, абсолютная температура, количество теплоты, удельная теплоемкость, удельная теплота парообразования, удельная теплота плавления, удельная теплота сгорания, электрический заряд, напряженность электрического поля, разность потенциалов, электроемкость, сила тока, напряжение, электрическое сопротивление, электродвижущая сила, магнитный поток, индукция магнитного поля, индуктивность;
· физических законов (формулировка, границы применимости) – классической динамики, всемирного тяготения, Паскаля, Архимеда, Гука, сохранения импульса, энергии, электрического заряда, законов термодинамики, закона Ома для полной электрической цепи, Джоуля- Ленца, преломления света, радиоактивного распада.
Уметь (владеть способами познавательной деятельности):
· описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов: независимость ускорения свободного падения от массы падающего тела; нагревание газа при его быстром сжатии и охлаждение при быстром расширении; повышение давления газа при его нагревании в закрытом сосуде; броуновское движение; электризация тел при их контакте; взаимодействие проводников с током; действие магнитного поля на проводник с током; зависимость сопротивления полупроводников от температуры и освещения; дисперсия, интерференция и дифракция света; линейчатые спектры, фотоэффект; радиоактивность;
· приводить примеры опытов, иллюстрирующих, что: наблюдения и эксперимент служат основой для выдвижения гипотез и построения научных теорий; эксперимент позволяет проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять явления природы и научные факты; физическая теория позволяет предсказывать еще неизвестные явления и их особенности; при объяснении природных явлений используются физические модели; один и тот же природный объект или явление можно исследовать на основе использования разных моделей; законы физики и физические теории имеют свои определенные границы применимости;
· описывать опыты, оказавшие существенное влияние на развитие физики: Г. Галилея, О. Штерна, Ф. Перрена, Ш. Кулона, Х. Эрстеда, М. Ампера, М. Фарадея, Г. Герца, А.Г. Столетова, П.Н. Лебедева, А. Беккереля, М. Кюри, Р. Милликена, Э. Резерфорда;
· определять: характер физического процесса по графику; вид движения электрического заряда в однородных магнитном и электрическом полях; продукты ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа;
· измерять: скорость, ускорение свободного падения, массу тела, плотность вещества, силу, работу, мощность, энергию, коэффициент трения скольжения, влажность воздуха, удельную теплоемкость вещества, удельную теплоту плавления льда, напряжение на участке электрической цепи, силу тока, электрическое сопротивление, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, показатель преломления вещества, фокусное расстояние линзы, длину световой волны;
· вычислять: дальность полета и высоту подъема тела, брошенного под углом к горизонту, скорости тел после упругого и неупругого столкновений, температуру системы тел после установления термодинамического равновесия, неизвестный параметр состояния идеального газа по заданным исходным параметрам, изменение внутренней энергии вещества в результате теплопередачи или совершения работы, силу, действующую на электрический заряд в электрическом поле, работу по перемещению электрического заряда между двумя точками в электрическом поле, силу взаимодействия точечных зарядов, силу тока, напряжение и сопротивление в электрических цепях, силу действия магнитного поля на движущийся электрический заряд, ЭДС индукции, красную границу фотоэффекта и работу выхода, энергетический выход ядерных реакций.
Использовать приобретенные знания в практической деятельности и повседневной жизни (быть компетентными в решении жизненных задач, актуальных проблем сохранения окружающей среды, обеспечения безопасности жизнедеятельности):
· правильно использовать изученные физические приборы и технические средства, бытовые электроприборы, соблюдать правила безопасного обращения с электропроводкой;
· приводить примеры практического использования физических знаний: достижений классической механики для развития космонавтики; законов термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио и телекоммуникаций, квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров;
· владеть приемами работы с естественнонаучной информацией и уметь находить информацию по физике в компьютерных базах данных, использовать информационные технологии и компьютерные базы данных для поиска, обработки и предъявления информации по физике.
[1] Курсивом в тексте выделен материал, который подлежит изучению, но не включается в требования к уровню подготовки выпускников.
Источник. http://gannalv.narod.ru/fiz/