Программа по физике классов естественно-научного профиля (10-11 классов ).

ПРОГРАММА
по физике для лицейских классов естественно-научного профиля
(10-11 класс)

Автор: Старченко С.А. канд. пед. наук, директор лицея.
Рецензенты: Тульктбаева Н.Н. докт. пед. наук, профессор УГПУ.

ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Обучение физики учащихся в естественно-научном лицее осуществляется на основе планомерного и преемственного развития основных физических понятий, усвоения ведущих идей, теорий, научных фактов, составляющих практическую и теоретическую подготовку лицеистов.

Содержание курса физики для естественно-научного лицея может быть представлено в двух вариантах: для физико-математического и химико-биологических классов. Мы предлагаем вариант химико-биологического класса. Специфика целей обучения физике учащихся классов химико-биологического профиля определяется главным образом их интересами и профессиональными намерениями. Свою будущую профессиональную деятельность учащиеся этих классов связывают, как правило, с работой в области биологии, химии, медицины. Необходимо сформировать у них представление о том, что в основе биологических и химических процессов лежат физические законы, что физические методы исследования широко применяются в этих науках, что физические, химические и биологические явления тесно связаны между собой. Учебно-познавательная деятельность учащихся химико-биологического и физико-математического классов практически одинакова, что определяет соответствующий уровень содержания физики. При его построении, помимо общих и специфических целей обучения физике, учитывались связи наук физики, химии и биологии. В соответствии с этим курс физики для классов химико-биологического профиля имеет следующие особенности.

В содержании курса представлены все элементы физической картины мира(ФКМ): исходные философские идеи; физические теории с присущей им структурой (основание, ядро, следствия, интерпретация), а также фундаментальные физические идеи, выражающие взаимосвязи между физическими теориями ( принципы соответствия, дополнительности, симметрии, связи между динамическими и статическими теориями).

У лицеистов с самого начала формируются представления о современной естественно-научной картине мира и ФКМ как ее части: полевые, релятивистские, квантовые, статические представления; представления о месте изучаемых теорий в современной картине мира и о границах их применимости.

Материал группируется вокруг фундаментальных физических теорий.

Теоретический уровень познания превалирует над прикладным. Учет межпредметных связей физики и химии, физики и биологии, физики и биофизики, приводит к необходимости изучения теорий в той же последовательности, что принято в действующем курсе физики.

Связи между теориями отражаются во вводных темах к каждому разделу и рассматриваются на обобщающих занятиях по разделу и курсу в целом, а также устанавливаются в ходе изучения учебного материала, в частности при обсуждении границ преемственности физических теорий и законов. Подготовка по химии и биологии позволяет формировать представления о принципах соответствия, дополнительности и симметрии как об общенаучных методологических принципах и о вероятностных законах как о более глубоких по сравнению с динамическими, действующих в биологических, химических и физических явлениях. Эти представления формируются как в процессе изучения учебного материала, так и на обобщающих занятиях.

Методологические занятия включены в содержание курса следующим образом: представления о таких элементарных знаниях, как понятие, гипотеза, закон, формируются в процессе изучения материала, о структуре физической теории - после изучения разделов; о структурах естественно-научной и физической картин мира - в конце изучения курса. Знания о методах познания учащиеся получают во введении к курсу, в процессе изучения материала и на обобщающих. Учет подготовки учащихся по химии и биологии позволяет формировать у них общие представления о теоретическом и экспериментальном познании в естествознании, о соотношении теории и эксперимента в естественно­научном познании и т.п. Поэтому, во введение к курсу включен вопрос: «Эксперимент и теория в физике и других естественных науках». В ряд тем включен материал, который условно можно назвать «Физические методы исследования в биологии и медицине».(Физические основы применения ультразвука в медицине, использование методов микроскопии в биологии и медицине и др.)

Прикладной материал биофизического и физико-химического характера относится к варьируемой части курса физики и изучается   в связи с рассмотрением тех или иных теоретических вопросов. Кроме того, в программу включены специальные обобщающие занятия: «Создание материалов с заданными физическими и химическими свойствами», «Механические явления и законы в живой природе», «Симметрия в живой и неживой природе» и др. Прикладной материал политехнического характера представлен в курсе в виде основных технических применений изучаемых законов.

Курс в целом и каждый его раздел начинаются с введения и завершаются обобщающими занятиями, направленными на систематизацию знаний учащихся о физических теориях, естественно-научной картине мира, знаниях политехнического характера, которые опираются на основные направления научно-технического прогресса и связаны с изучаемыми теориями, а также знаниями биофизического и физико-химического характера.

В разделе «Механика» выделена тема «Применение законов механики», включающая элементы статики, гидро - и аэродинамики, механические колебания и волны.

Предлагаемый курс имеет тесную связь с синтезированными дисциплинами, такими как биофизика, биохимия. В связи с этим содержание курса, в вариативной части, обеспечивает логику развития физических знаний в синтезированных дисциплинах. Данный подход осуществляется на теоретическом уровне познания физических знаний.

Осуществление содержательных межпредметных связей на уровне теорий, понятий, фактов в учебном процессе по физики с дисциплинами естественно-научного профиля создает условия для целостного восприятия единой научной картины мира, обеспечивает формирование естественно-научного мышления, способствует формированию направленности личности. Данная программа рассчитана на 340 часов учебного времени из расчета 5 часов в неделю.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ 10-11 КЛАССЫ

МЕХАНИКА КИНЕМАТИКА

Основные понятия кинематики. Движение тела и точки. Прямолинейное движение точки. Координаты. Система отсчета. Различные способы описания движения. Равномерное прямолинейное Движение, скорость. График скорости равномерного прямолинейного лвижения. График пути. Скорость. Средняя скорость при неравномерном прямолинейном движении. Ускорение.  Единицы ускорения. Скорость при движении с постоянным ускорением. Равноускоренное и равнозамедленное движения. Графики зависимости координат от времени при движении с постоянным ускорением. Свободное падение. Движение тела, брошенного под углом к горизонту. Равномерное движение точки по окружности. Нормальное и тангенциальное ускорения. Биомеханические характеристики.

Кинематика твердого тела. Поступательное движение. Вращательное движение тердоги тела. Уиювая скорость. Связь между угловой и линейной скоростями.

ДИНАМИКА.

Законы Ньютона. Основные утверждения механики. Материальная точка. Первый закон Ньютона. Сила. Связь между ускорением и силой. Второй закон Ньютона. Масса. Момент инерции. Основной закон динамики вращательного движения. Третий закон Ньютона. Единицы массы и силы. Понятие о системе единиц.

Силы в механике. Гравитационные силы. Сила всемирного тяготения. Гравитационная постоянная. Применения закона всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость и перегрузки. Движение искусственных спутников Земли. Силы упругости. Деформация и силы упругости. Закон Гука. Деформация тел под действием силы тяжести. Виды деформаций. Силы трения. Роль силы трения. Природа трения. Трение покоя. Трение скольжения. Силы сопротивления при движении твердых тел в жидкостях и газах.

Закон сохранения импульса. Значение законов сохранения. Импульс тела. Другая формулировка второго закона Ньютона. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.

Закон сохранения энергии. Двигатели. Работа силы. Мощность. Энергия. Кинетическая энергия и ее изменение. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в механике. Энергетика бега и прыжка.

Движение центра массы твердого тела. Твердое тело как система материальных точек. Центр масс твердого тела. Импульс твердого тела. Теорема о движении центра масс. Центр объема.

СТАТИКА.

Равновесие твердых тел. Перенос точки приложения силы. Условия равновесия твердого тела. Момент силы. Центр тяжести. Виды равновесия. Устойчивость равновесия тел. Основные различия твердых, жидких и газообразных тел. Виды деформации твердых тел. Механические свойства твердых тел. Диаграмма растяжения. Пластичность и хрупкость. Гидродинамика. Ламинарное и турбулентное течения. Кинематическое описание движения жидкости. Давление в движущихся жидкостях и газах. Уравнение Бернулли. Применения уравнения Бернулли. Течение вязкой жидкости. Закон Сгокса и Пуазейля. физические основы плавания и полета.

ТЕРМОДИНАМИКА.

Основы молекулярно-кинетической теории. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Масса молекул. Постоянная Авогадро. Броуновское движение. Силы взаимодействия молекул. Потенциальная энергия взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твердых тел.

Температура. Газовые законы. Состояние макроскопических тел в термодинамике. Температура. Тепловое равновесие. Уравнение состояния. Равновесные (обратимые) и неравновесные (необратимые) процессы. Газовые законы. Закон Бойля-Мариотта. Закон Гей-Люссака. Идеальный газ. Абсолютная температура. Закон Авогадро. Закон Дальтона. Уравнение состояния идеального газа. Закон Шарля. Газовый термометр. Применение газов в технике.

Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Система с большим числом частиц и законы механики. Статистическая механика. Идеальный газ в молекулярно-кинетической теории. Тепловое движение молекул. Основное уравнение молекулярно - кинетической теории. Температура - мера средней кинетической энергии молекул. Распределение Максвелла. Измерение скоростей газовых молекул. Внутренняя энергия идеального газа. Средняя длина свободного пробега молекулы. Явление переноса диффузии, теплопроводность, внутреннее трение. Законы Фика и Фурье. Явление переноса в биологических системах: диффузионные процессы в легких, в клеточных мембранах

Законы термодинамики. Работа в термодинамике. Количество теплоты. Эквивалентность количества теплоты и работы. Закон сохранения энергии. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Теплоемкость газа при постоянном объеме и постоянном давлении. Адиабатный процесс. Необратимость процессов в ирироде. Объяснение необратимости процессов на основе статистической механики. Теплопередача, удельная теплоемкость. Энергия и скорость метаболизма У людей и животных. Определение количества теплоты при конвекции, теплопроводности, испарении, тепловом излучении. Тепловой баланс живого организма. Тепловые двигатели. Максимальный КПД тепловых Двигателей. КПД живого организма.   Второй   закон    термодинамики.

67Открытые термодинамические системы. Понятие энтропии. Второй закон термодинамики для открытых систем. Методы термолечения.

Взаимные превращения жидкостей и газов. Испарения жидкостей. Равновесие между жидкостью и паром. Изомеры реального газа. Критическая температура. Критическое состояние. Кипение. Теплота парообразования. Сжижение газов. Влажность воздуха. Методы измерения влажности.

Поверхностное натяжение в жидкостях. Поверхностное натяжение. Молекулярная картина поверхностного слоя. Поверхностная энергия. Сила поверхностного натяжения. Смачивание и несмачивание. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Капиллярные явления. Капиллярные явления в природе.

Твердые тела и их превращения в жидкости. Кристаллические тела. Кристаллическая решетка. Аморфные тела. Плавление и отвердевание. Теплота плавления. Изменение объема тела при плавлении и отвердевании.

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ.

Заряженные тела. Электризация тел. Основной закон электростатики - закон Кулона. Единицы электрического заряда. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов внутри однородного диэлектрика. Близкодействие и действие на расстоянии. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Линии напряженности электрического поля. Электрическое поле Земли.

Проводники в электрическом поле. Диэлектрики в электро­статическом поле. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации.

Потенциальность электрического поля. Потенциальная энергия заряда в однородном электрическом поле. Энергия взаимодействия точечных зарядов. Потенциал электрического поля и разность потенциалов. Связь между напряженностью поля и разностью потенциалов. Механизм образования биопотенциала.

Электроемкость. Конденсаторы. Различные типы конденсаторов. Соединения конденсаторов. Энергия заряженных конденсаторов и проводников. Применение конденсаторов.

Электрический ток. Плотность тока. Сила тока. Единицы силы тока. Электрическое поле проводника с током. Условия возникновения и поддержка электрического тока.

Закон Ома для участка цепи. Сопротивления проводника. Зависимость  электрического  сопротивления  от температуры. Сверхпроводимость. Закон Ома в дифференциальной форме.

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников. Измерение силы тока, напряжения и сопротивления.

Электродвижущая сила. Гальванические элементы и аккумуляторы. Закон Ома для замкнутой цепи, содержащей ЭДС. Работа и мощность тока на участке цепи, содержащем ЭДС.

Электрическая проводимость различных веществ. Электрическая проводимость металлов.

Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Закон электролиза. Электрофорез и гальванизация. Закон Ома для биологических объектов.

Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный заряд. Различные типы самостоятельного заряда и их технические применения. Плазма. Аэроионы.

Электрический ток в вакууме. Двухэлектродная электронная лампа-диод. Трехэлектродная электронная лампа. Электронные пучки. Электронно-лучевая трубка.

Электрический ток в полупроводниках. Примесная электропроводность полупроводников. Электронно-дырочный переход.

Действие электрического поля на живой организм. Электрические свойства биологических тканей.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ТОКОВ

Магнитное взаимодействие. Магнитное поле токов. Вектор магнитной индукции - основная характеристика магнитного поля. Линии маг нитной индукции. Поток магнитной индукции.

Закон Ампера. Система единиц для магнитных взаимодействий. Применения закона Ампера. Электроизмерительные приборы.

Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Циклический ускоритель.

Открытие электромагнитной индукции. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции. Единицы магнитной индукции и магнитного потока.

Вихревое поле. ЭДС индукции в движущихся проводниках. Индукционные токи в массивных проводниках.      

Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока.

Действие постоянного магнитного поля на биологические объекты. Магнитотераиия. Магнитное зондирование.

Связь между переменным электрическим и переменным магнитным полями. Электромагнитное поле.

Магнитная проницаемость-характеристика магнитных свойств вещества. Три класса магнитных веществ. Объяснение пара и диамагнетизма. Основные свойства ферромагнетиков. Природа ферромагнетизма.

Гармонические колебания. Период и частота гармонических колебаний. Фазы колебаний. Определение амплитуды и начальной фазы из начальных условий. Скорость и ускорение при гармонических колебаниях. Превращение энергии. Затухающие колебания.

Вынужденные колебания. Резонанс. Сложение гармонических колебаний. Спектр колебаний. Автоколебания. Нелинейные колебания.

Свободные и вынужденные электрические колебания. Процессы в колебательном контуре. Формула Томсона.

Переменный электрический ток. Действующее значение силы тока и напряжения. Активное сопротивление в цепи переменного тока. Емкость в цепи переменного тока. Индуктивность в цепи переменного тока. Закон Ома для цепи переменного тока. Мощность в цепи переменного тока. Резонанс в электрической цепи. Прохождение переменного тока через живые ткани. Дисперсия электропроводности.

Производство, передача, распределение и использование электрической энергии. Генерирование электрической энергии. Гене­ратор переменного тока. Трансформатор. Выпрямление переменного тока. Производство и использование электрической энергии. Успехи и перспективы электрификации.

Излучение электромагнитных волн. Классическая теория излучения. Энергия электромагнитной волны. Свойства электромагнитных волн. Изобретение радио А.С. Поповым. Принцип радиосвязи. Распространение радиоволн. Радиолокация.

ЗВУК

Волновые явления. Поперечные волны. Длина волны. Скорость распространения волны. Продольные волны. Стоячие волны. Стоячие волны как свободные колебания тел. Волны в среде.

Звуковые волны. Скорость звука. Музыкальные звуки и шумы. Громкость и высота. Тембр. Диапазоны звуковых частот. Акустический резонанс. Излучение звука. Давление звука. Интерференция волн. Принцип Гюйгенса. Закон отражения волн. Преломление волн. Дифракция волн. Закон Вебера-Фехнера.Уровень интенсивности звука.

Физические основы голосового и слухового аппарата у человека. Акустические методы: аускультация и перкуссия. Ультразвуковые колебания   Ультразвук в мире животных. Использование ультразвука в хирургии, терапии, диагностики Инфразвук. Действие инфразвука на живой организм.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

Развитие взглядов на природу света. Световые лучи. Закон прямолинейного распространения света.

Основы фотометрии. Кривая видимости. Световой поток, сила света, освещенность, яркость. Фотометрия видимой и ультрафиолетовой части спектра.

Отражение света. Плоское зеркало. Сферическое зеркало. Построение изображения в сферическом зеркале. Увеличение.

Преломление света. Полное отражение. Преломление света в плоскопараллельной пластинке и треугольной призме.

Преломление на сферической поверхности. Линза. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы. Построение изображения в тонкой линзе. Увеличение линзы.

Глаз. Очки. Лупа. Микроскоп. Зрительные трубы. Телескопы.

Скорость света. Дисперсия света. Интерференция света. Осуще­ствление интерференции в оптике. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона. Некоторые применения интерференции.

Дифракция света. Теория дифракции. Дифракция Френеля на простых объектах. Дифракционная решетка. Разрешающая способность микроскопа и телескопа.

Поляризация света. Электромагнитная теория света.

Виды излучений. Источники света. Спектры и спектральные аппараты. Виды спектров. Спектральный анализ.

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Рентгеновские лучи. Шкала электромагнитных волн.

Действие электромагнитных волн на биологические объекты.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ.

Законы электродинамики и принцип относительности. Относительность одновременности. Преобразования Лоренца. Относительность расстояний. Относительность промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей.

Зависимость массы от скорости. Связь массы с энергией.

ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ.

Зарождение квантовой теории. Тепловое излучение. Фотоэффект. Теория фотоэффекта. Фотоны. Применение фотоэффекта. Давление света. Химическое действие света. Фотография. Запись и воспроизведение звука в кино.

Люминесценция. Люминесцентный анализ.

АТОМНАЯ ФИЗИКА.

Спектральные закономерности. Строение атома. Модель Томсона. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору. Экспериментальное доказательство существования стационарных состояний.

Трудности теории Бора. Квантовая механика. Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Волны вероятности. Интерференция вероятностей. Многоэлектронные системы.

Спонтанные и вынужденные переходы в квантовых системах. Принципы усиления света. Устройство и принцип работы рубинового лазера. Гелий-неоновый лазер.

Свойства лазерного излучения. Пространственная и временная когерентность. Сильные световые поля мощных лазеров. Нелинейные эффекты в оптике. Применение лазеров. Лазерная локация и связь. Голография. Лазерный термоядерный синтез. Лазеры в медицине.

Атомное ядро и элементарные частицы. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц.

Открытие естественной радиоактивности. Альфа-, бета- и гамма-излучения. Радиоактивные превращения. Закон радиоактивного полураспада. Изотопы. Правило смещения. Действие ионизирующего излучения на живой организм.

Искусственное превращение ядер. Открытие нейтрона. Строение атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер. Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции. Метод меченых атомов.

Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор. Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии. Получение радиоактивных изотопов и их применение. Биологическое действие радиоактивных излучений.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.

Три этапа в развитии физики элементарных частиц. Открытие позитрона. Античастицы. Распад нейтрона. Открытие нейтрино.

Промежуточные бозоны - переносчик слабых взаимодействий. Сколько существует элементарных частиц? Кварки. Взаимодействие кварков. Глюоны. Значение физики для объяснения мира и развития производительных сил общества. Единая физическая картина мира, физика и научно-техническая революция. Обобщающее повторение курса физики.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Изучение законов вращательного движения.
2. Исследование упругих свойств костной ткани.
3. Определение коэффициента вязкости биологической жидкости.
4.  Исследование колебательных движений математического маятника.
5.  Определение порога слышимости с помощью звукового генератора.
6.  Исследование акустических свойств звукопоглощающих материалов с помощью шумометра.
7. Определение размеров молекулы олеиновой кислоты.
8.  Измерение постоянной Больцмана.
9.  Определение коэффициента поверхностного натяжения биологической жидкости.
10. Измерение влажности воздуха различными методами.
11. Изучение работы полупроводникового диода.
12. Изучение работы транзистора.
13. Исследование проводимости живой ткани постоянного тока.
14. Изучение работы электронного осциллографа.
15. Измерение размеров микрообъекта с помощью микроскопа.
16. Измерение концентрации биологической жидкости с помощью рефрактометра.
17. Определение концентрации сахара с помощью поляриметра.
18. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.
19. Изучение работы лазера и свойств лазерного излучения.
20. Исследование химического состава биологической жидкости с помощью спектроскопа.
21. Исследование освещенности учебного помещения.

Вернуться к списку инновационных образовательных программ

Сайт обновлен: 11.03.2013