FÜÜSIKA AINEKAVA tööversioon FÜÜSIKA AINEKAVA. 1.1 Aine põhjendus Õppe eesmärgid põhikoolis

Transcript

1 FÜÜSIKA AINEKAVA 1.1 Aine põhjendus Füüsika kuulub loodusainete valdkonda, olles samaaegselt tihedas seoses matemaatikaga. Füüsika paneb aluse tehnika ja tehnoloogia mõistmisele ja aitab väärtustada tehnikaga seotud elukutseid. Füüsika õpetamisel lähtutakse loodusainete (füüsika, keemia, bioloogia, maateaduse) lõimimisel kahest tasandist. Vertikaalsel lõimimisel on ühisteks teemadeks: areng (evolutsioon), vastastikmõju, liikumine (muutumine ja muundumine), süsteem ja struktuur; energia, tehnoloogia, keskkond (ühiskond). Vertikaalset lõimimist toetab valdkonna spetsiifikat arvestades õppeainete horisontaalne lõimumine. Põhikooli füüsikakursus loob aluse terviklikuks ettekujutuseks füüsikast kui loodusteadusest, kuigi käsitleb vaid väikest osa füüsikalistest nähtustest. Füüsikaõppes seostatakse õpitavat igapäevaelu, tehnika ja tehnoloogiaga ning teiste loodusainetega. Nähtustega tutvumisel on eelistatult aluseks katse, probleemide lahendamisel eksperimentaalne uurimismeetod. Õppeprotsessis kujunevad õpilasel õpioskused, mis on vajalikud edaspidiseks edukaks (füüsika-) õppeks. Lahendades arvutus-, graafilisi ning probleemülesandeid ja hinnates saadud tulemuste reaalsust, luuakse alus kriitilisele mõtlemisele. Füüsikat õppides omandab õpilane esialgse ettekujutuse füüsika keelest ja selle semantikast. Õpilaste väärtushinnangute kujundamisel seostatakse probleemide lahendusi teaduse ajaloolise arenguga, näidates füüsikute osa teadusloos, pöörates tähelepanu füüsika ja selle rakenduste tähendusele inimkonna elus üldise kultuuriloolise konteksti seisukohalt. Gümnaasiumi füüsikaõppes käsitletakse nähtusi süsteemselt, arendades terviklikku ettekujutust füüsikast kui fundamentaalsest teadusest. Võrreldes põhikooliga tutvutakse sügavamalt erinevate vastastikmõjude ja nende poolt põhjustatud liikumisvormidega ning otsitakse liikumisvormide vahelisi seoseid. Gümnaasiumi füüsikaõpe on holistlik, pidades tähtsaks olemuslikke seoseid tervikpildi osade vahel ja toetudes protsessõppele. Õpilaste füüsikakeele oskused täienevad. Õpilaste kriitilise ja süsteemmõistelise mõtlemise arendamiseks lahendatakse füüsika seisukohalt erinevaid aine- ja eluvaldkonna probleeme kasutades nii eksperimentaalset kui ka teoreetilist uurimismeetodit. Tuues esile füüsika osa ühiskonna ja kultuuri arengus, kujunevad õpilastel väärtushinnangud, mis määravad nende suhtumise füüsikasse kui kultuurifenomeni, füüsika rolli tehnikas, tehnoloogias, elukeskkonnas ja ühiskonna jätkusuutlikus arengus. Gümnaasiumi füüsikakursus taotleb koos teiste õppeainetega õpilastel nüüdisaegse tervikliku maailmapildi kujunemist. 1.. Õppe eesmärgid põhikoolis Põhikooli füüsikaõppega taotletakse, et õpilane: arendaks endas huvi füüsika ja selle rakenduste suhtes, motiveerides end edaspidiseks õppimiseks; omandaks igapäevaseks toimimiseks ja elukestvaks õppimiseks vajalikke füüsikaalaseid teadmisi ja protsessuaalseid oskusi; oskaks probleemide lahendamisel rakendada loodusteaduslikku meetodit; omaks ettekujutust füüsika keelest ja selle semantikast; arendaks loodusteadusliku teksti lugemise ja mõistmise oskust, õpiks teatmeteostest ning internetist leidma füüsika-alast teavet; võtaks omaks ühiskonnas tunnustatud väärtushinnanguid, suhtuks loodusesse ja ühiskonda vastutustundlikult; omaks ettekujutust füüsika seotusest tehnika ja tehnoloogiaga ning vastavatest elukutsetest. 1

2 1.3. Õppe eesmärgid gümnaasiumis Õppe eesmärgid gümnaasiumis põhiainekava järgi Gümnaasiumi füüsikaõppega taotletakse, et õpilane: tutvuks füüsika kui kultuuri osaga ja füüsika võtmerolliga loodusteadusliku maailmapildi kujunemisel; süvendaks ettekujutust füüsika seotusest tehnika ja tehnoloogiaga ning vastavatest elukutsetest. mõistaks teaduskeele erinevust tavakeelest ja kasutaks neid mõlemaid õigesti; õpiks koguma ja töötlema infot, eristama vajalikku infot ülearusest, olulist infot ebaolulisest, usaldusväärset infot infomürast; mõistaks mudelite tähtsust loodusobjektide uurimisel, mudelite paratamatut piiratust ja arengut; arendaks oskust kriitiliselt mõelda, eristaks teaduslikke teadmisi ebateaduslikest; õpiks kirjeldama ja seletama loodusnähtusi; oskaks lahendada kvalitatiivseid ja kvantitatiivseid füüsikaülesandeid ning probleeme kasutades nii eksperimentaalset kui ka teoreetilist meetodit, teadvustaks põhjus tagajärg seose Õppe eesmärgid gümnaasiumis laiendatud ainekava järgi Gümnaasiumi laiendatud füüsikaõppes taotletakse lisaks põhiõppele, et õpilane: mõistaks füüsika võtmerolli loodusteadusliku maailmapildi kujunemisel ning tehnika ja tehnoloogiate arengus; süvendaks ja laiendaks teadmisi füüsika keelest ja mõistete süsteemist ning õpiks neid kasutama füüsikaliste nähtuste ja objektide kirjeldamiseks, seletamiseks ja ennustamiseks; arendaks oskust kriitiliselt mõelda, kujundada füüsikaliste teadmiste ja oskuste alusel eetilised ja esteetilised hinnangud ühiskonna jätkusuutlikuks arenguks; teadvustaks teaduslike mõistete kujundamise viise ja meetodeid eesti füüsikute tegemiste kaudu ning võimalusel rakendada neid uute teadmiste omandamisel gümnaasiumis ja järgnevatel õpingutel reaalteaduslikel ja insener-tehnilistel erialadel.. peatükk III KOOLIASTE (8.-9. klass).1. Õppesisu 8. klass Valgusõpetus Valgus kui energia. Valgusallikas. Päike. Täht. Valguse sirgjooneline levimine. Valguse kiirus. Vari. Varjutused. Kuu faaside teke. Valguse peegeldumine. Peegeldumisseadus. Tasapeegel, eseme ja kujutise sümmeetrilisus. Mattpind. Esemete nägemine. Valguse peegeldumise nähtus looduses ja tehnikas. Valguse murdumine. Murdumise seaduspärasus. Prisma. Täielik peegeldumine. Valgusjuht. Kumerlääts. Nõguslääts. Läätse fookuskaugus. Läätse optiline tugevus. Kujutised. Luup. Silm. Prillid. Fotoaparaat. Valguse murdumise nähtus looduses ja tehnikas. Valguse spektraalne koostis. Kehade värvus, valgusfilter. Valguse värvustega seotud nähtused looduses ja tehnikas.

3 Mehaanika Liikumine ja jõud. Mass kui keha inertsuse mõõt. Aine tihedus. Kehade vastastikmõju. Jõud kui keha kiireneva või aeglustuva liikumise põhjustaja. Kehale mõjuva jõu rakenduspunkt. Jõudude tasakaal ja keha liikumine. Liikumine ja jõud looduses ja tehnikas. Kehade vastastikmõju. Gravitatsioon. Päikesesüsteem. Raskusjõud. Hõõrdumine, hõõrdejõud. Kehade elastsus ja plastsus. Deformeerimine, elastsusjõud. Dünamomeetri tööpõhimõte. Vastastikmõju esinemine looduses ja rakendamine tehnikas. Rõhumisjõud looduses ja tehnikas. Rõhk. Pascali seadus. Vedelikusamba rõhk. Manomeeter. Maa atmosfäär. Õhurõhk. Baromeeter. Üleslükkejõud (kvalitatiivselt). Keha ujumine, ujumise seaduspärasus. Areomeeter. Rõhu esinemine looduses ja rakendamine tehnikas. Mehaaniline töö ja energia. Töö. Võimsus. Energia, kineetiline ja potentsiaalne energia. Energia jäävuse seadus. Lihtmehhanism, kasutegur. Lihtmehhanismide esinemine looduses ja rakendamine tehnikas. Võnkumine ja laine. Võnkumise amplituud, periood, sagedus. Lained. Heli, heli kiirus, võnkesageduse ja heli kõrguse seos. Heli valjus. Elusorganismide hääleaparaat. Kõrv ja kuulmine. Müra ja mürakaitse. Võnkumiste avaldumine looduses ja rakendamine tehnikas. Laboratoorsed ja uurimuslikud tööd, millest õpetaja valikul tehakse vähemalt neli tööd. Varju uurimine. Peeglitega tutvumine. Tasapeegli uurimine. Läätsedega tutvumine. Kumerläätsega tekitatud kujutise uurimine. Rõhu määramine. Üleslükkejõu uurimine. Kehade hõõrdumise uurimine. Kehade deformeerimise uurimine. Võimsuse määramine. Kangi tasakaalutingimuse uurimine. Pendli võnkumise uurimine. 9. klass Elektriõpetus Elektriline vastastikmõju. Kehade elektriseerimine. Elektrilaeng. Elementaarlaeng. Elektroskoop. Elektriväli. Juht. Isolaator. Laetud kehadega seotud nähtused looduses ja tehnikas. Elektrivool. Elektrivool metallis ja elektrolüütide vesilahustes. Vabad laengukandjad. Elektrivoolu toimed. Voolutugevus, ampermeeter. Elektrivool looduses ja tehnikas. Vooluring. Vooluallikas. Vooluringi osad. Pinge, voltmeeter. Ohmi seadus. Elektritakistus. Eritakistus. Juhi takistuse sõltuvus materjalist ja juhi mõõtmetest. Takisti. Juhtide jada- ja rööpühendus. Elektrivoolu töö. Elektrivoolu võimsus. Elektrisoojendusriist. Elektriohutus. Lühis. Kaitse. Kaitsemaandus. Magnetnähtused. Püsimagnet. Magnetnõel. Magnetväli. Elektromagnet. Elektrimootor ja elektrigeneraator kui energiamuundurid. Magnetnähtused looduses ja tehnikas. Soojusõpetus Aine ehituse mudel: gaas, vedelik, tahkis. Soojusliikumine. Siseenergia, aineosakeste kiiruse ja temperatuuri seos. Soojusülekanne. Keha soojenemine ja jahtumine. Soojushulk. Aine erisoojus. Soojusülekanne. Soojusjuhtivus. Konvektsioon. Soojuskiirguse seaduspärasused. Termos. Päikeseküte. Energia jäävuse seadus soojusprotsessides. Aastaaegade vaheldumine. Sulamine ja tahkumine, sulamissoojus. Aurumine ja kondenseerumine, keemissoojus. Kütuse kütteväärtus. Soojusülekanne looduses ja tehnikas. Tuumaõpetus Aatomienergia. Aatomituuma ehitus. Tuuma seoseenergia. Tuumade lõhustumine ja süntees. Päike. Aatomielektrijaam. Tuumakiirgus. Kiirguskaitse. 3

4 Laboratoorsed ja uurimuslikud tööd, millest õpetaja valikul tehakse vähemalt neli tööd. Kalorimeetri valmistamine ja uurimine. Vooluringi koostamine. Voolutugevuse mõõtmine. Pinge mõõtmine. Juhtide jada- ja rööpühenduse uurimine. Juhi takistuse määramine. Elektrivoolu töö ja võimsuse määramine. Juhtmete ühendamine pistikusse, lülitisse, lambipessa. Elektromagneti valmistamine ja uurimine. Püsimagneti omaduste tundmaõppimine. 1.. Õpitulemused Valgusõpetus Õpilane teab: objektide või nähtuste Päike, täht kui valgusallikad, valguse peegeldumine, valguse neeldumine, valguse murdumine, valguse täielik peegeldumine, valguse spekter, Kuu ja Päikese varjutused olulisi tunnuseid, seost teiste nähtustega, nähtuste kasutamist praktikas; füüsikaliste suuruste fookuskaugus, läätse optiline tugevus tähendust, mõõtühikut, mõõtmisviisi; mõistete valgusallikas, valguskiir, liitvalgus, täis ja poolvari, langemis ning peegeldumisnurk, mattpind, murdumisnurk, fookus, tõeline kujutis, näiv kujutis, silm olulisi tunnuseid; seoste o valguse peegeldumisel on peegeldumisnurk võrdne langemisnurgaga; o optiliselt ühtlases keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt; o valguse üleminekul ühest keskkonnast teise murdub valguskiir sõltuvalt valguse kiirusest ainetes, kas pinna ristsirge poole või pinna ristsirgest eemale; o D = 1 f tähendust, seose õigsust kinnitavat katset, seose kasutamist praktikas (valemeid võib vajadusel leida käsiraamatust); mõõteriistade mõõtejoonlaud, mall otstarvet ja kasutamise reegleid; rakenduste tasapeegel, kumerlääts, nõguslääts, prillid, valgusjuht otstarvet, töötamispõhimõtet, kasutamise näiteid, ohutusnõudeid; Õpilane oskab: kasutada eeltoodud mõisteid, füüsikalisi suurusi, seoseid ning rakendusi loodus- ja tehnikanähtuste kirjeldamisel, seletamisel ja ennustamisel; lugeda murdumisseaduse graafikut, koostada tabeli andmete põhjal murdumise seaduspärasuse graafikut; oskab etteantud situatsioonikirjelduse põhjal sõnastada uurimisküsimust, kavandada ja läbi viia eksperimenti mõõtes kumerläätse fookuskaugust või tekitades kumerläätse abil esemest suurendatud või vähendatud kujutist, kirjeldada tekkinud kujutist, mõõta eseme ja kujutise kaugusi läätsest, töödelda katseandmeid (tabel, aritmeetiline keskmine, graafik) ning teha järeldusi uurimisküsimuses sisalduva hüpoteesi kehtivuse kohta; oskab leida infot käsiraamatutest ja tabelitest ning kasutada seda ülesannete lahendamisel. 4

5 Mehaanika Õpilane teab: nähtuste või objektide liikumine, kehade vastastikmõju, gravitatsioon, hõõrdumine, deformatsioon, kehade ujumine, võnkumine, heli, laine, Päikesesüsteem olulisi tunnuseid, seost teiste nähtustega, nähtuste kasutamist praktikas; füüsikaliste suuruste pikkus, ruumala, mass, jõud tähendust, mõõtühikut ja mõõteriista ning füüsikaliste suuruste pindala, tihedus, kiirus, rõhk, mehaaniline töö, mehaaniline energia, võimsus, võnkeperiood, võnkesagedus tähendust, mõõtühikut ja mõõtmisviisi. mõistete raskusjõud, hõõrdejõud, elastsusjõud, õhurõhk, üleslükkejõud, potentsiaalne energia, kineetiline energia, kasutegur, võnkeamplituud, heli valjus, heli kõrgus, heli kiirus olulisi tunnuseid; seoste o vastastikmõju tõttu muutuvad kehade kiirused ja seda vähem, mida suurem on keha mass; o rõhk vedelikes ja gaasides antakse edasi igas suunas ühte viis; o ujumisel on üleslükkejõud võrdne kehale mõjuva raskusjõuga; o keha saab tööd teha ainult siis, kui ta omab energiat; o keha või kehade süsteemi mehaaniline energia ei teki ega kao, energia võib vaid muunduda ühest liigist teise; o ükski lihtmehhanism ei anna võitu töös (energia jäävuse seadus lihtmehhanismide korral; o mida suurem on võnkesagedus, seda kõrgem on heli; o m F ρ = ; F = m g ; p = ; V S p = ρ g h A = F s ; A = E ; A Akasulik N = ; η = t A tähendust, seose õigsust kinnitavat katset, seose kasutamist praktikas (valemeid võib vajadusel leida käsiraamatust); mõõteriistade mõõtejoonlaud, mõõtesilinder, kaalud, dünamomeeter, kell, baromeeter otstarvet ja kasutamise reegleid; rakenduste kang, hammasülekanne otstarvet, töötamispõhimõtet, kasutamise näiteid, ohutusnõudeid; kogu Õpilane oskab: kasutada eeltoodud mõisteid, füüsikalisi suurusi, seoseid ning rakendusi loodus- ja tehnikanähtuste kirjeldamisel, seletamisel ja ennustamisel; lahendada arvutus- ja graafilisi ülesandeid, mille lahendus sisaldab kuni kaks valemiga esitatud seost; teisendada mõõtühikuid kasutades eesliiteid kilo-, detsi-, senti-, milli-; oskab etteantud situatsioonikirjelduse põhjal sõnastada uurimisküsimust, kavandada ja läbi viia eksperimenti mõõtes keha massi, korrapärase ja korrapäratu kujuga keha ruumala, keha tihedust, kehale mõjuvat jõudu, keha liigutamisel tehtud tööd ja võimsust, töödelda katseandmeid (tabel, aritmeetiline keskmine, graafik) ning teha järeldusi uurimisküsimuses sisalduva hüpoteesi kehtivuse kohta; 5

6 oskab leida infot käsiraamatutest ja tabelitest ning kasutada seda ülesannete lahendamisel. Elektriõpetus Õpilane teab: nähtuste või objektide kehade elektriseerimine, elektriline vastastikmõju, elektrivool metallis, elektrivool elektrolüüdi vesilahuses olulisi tunnuseid, seost teiste nähtustega, nähtuste kasutamist praktikas; füüsikaliste suuruste voolutugevus, pinge tähendust, mõõtühikut ja mõõteriista ning füüsikaliste suuruste elektritakistus, eritakistus, elektrivoolu töö, elektrivoolu võimsus tähendust, mõõtühikut ja mõõtmisviisi. mõistete elektriseeritud keha, elektrilaeng, elementaarlaeng, keha elektrilaeng, elektriväli, elektrivool, vabad laengukandjad, juht, isolaator, vooluallikas, vooluring, lüliti, elektrienergia tarviti, lühis, kaitse, kaitsemaandus, magnetväli - olulisi tunnuseid; seoste o samanimeliste elektrilaengutega kehad tõukuvad, erinimeliste elektrilaengutega kehad tõmbuvad; o juht soojeneb elektrivoolu toimel; o elektrivooluga juht avaldab magnetilist mõju; o voolutugevus on võrdeline pingega; o jadamisi ühendatud juhtides on voolutugevus ühesuurune; o rööbiti ühendatud juhtide otstel on pinge ühesuurune; o magnetite erinimelised poolused tõmbuvad, magnetite samanimelised poolused tõukuvad; o magnetvälja tekitavad liikuvad elektriliselt laetud osakesed ja püsimagnetid; U l o I = ; R = ρ ; U = U 1 + U ; I = I 1 + I A = U I t ; N = UI R S tähendust, seose õigsust kinnitavat katset, seose kasutamist praktikas (valemeid võib vajadusel leida käsiraamatust); mõõteriistade elektroskoop, ampermeeter, voltmeeter otstarvet ja kasutamise reegleid; rakenduste takisti, elektrisoojendusriist, elektromagnet, magnetnõel, elektrimootor, elektrigeneraator otstarvet, töötamispõhimõtet, kasutamise näiteid, ohutusnõudeid; Õpilane oskab: kasutada eeltoodud mõisteid, füüsikalisi suurusi, seoseid ning rakendusi loodus- ja tehnikanähtuste kirjeldamisel, seletamisel ja ennustamisel; lahendada arvutus- ja graafilisi ülesandeid, mille lahendus sisaldab kuni kaks valemiga esitatud seost; oskab etteantud situatsioonikirjelduse põhjal sõnastada uurimisküsimust, kavandada ja läbi viia eksperimenti mõõtes voolutugevust, pinget, takistust, elektrivoolu tööd, elektrivoolu võimsust, töödelda katseandmeid (tabel, aritmeetiline keskmine, graafik) ning teha järeldusi uurimisküsimuses sisalduva hüpoteesi kehtivuse kohta; oskab leida infot käsiraamatutest ja tabelitest ning kasutada seda ülesannete lahendamisel. 6

7 Soojusõpetus ja tuumaõpetus Õpilane teab: nähtuste soojusliikumine, soojusülekanne, sulamine, tahkumine, aurumine, kondenseerumine olulisi tunnuseid, seost teiste nähtustega, nähtuste kasutamist praktikas; füüsikaliste suuruste soojushulk, aine erisoojus, sulamissoojus, keemissoojus; kütuse kütteväärtus tähendust, mõõtühikut, mõõtmisviisi; mõistete Celsiuse skaala, siseenergia, soojusjuhtivus, konvektsioon, soojuskiirgus, molekulidevahelised tõmbe- ja tõukejõud, prooton, neutron, radioaktiivne lagunemine, tuumareaktsioon olulisi tunnuseid; mudeleid tahkis, vedelik, gaas, aatomituuma mudel. seoste o mida kiiremini liiguvad aineosakesed, seda kõrgem on temperatuur; o soojusülekandel levib siseenergia soojemalt kehalt külmemale; o keha siseenergiat saab muuta kahel viisil: töö ja soojusülekande teel; o kahe keha soojusvahetuse korral suureneb ühe keha siseenergia täpselt sama palju kui väheneb teise keha siseenergia; o mida suurem on antud keha temperatuur, seda suurema soojushulga keha ajaühikus kiirgab; o mida tumedam on antud keha pind, seda suurema soojushulga keha ajaühikus kiirgab; o Q = c m ( t t1) Q = λ m Q = L m Q = r m ; o kergete tuumade ühinemisel ja raskete tuumade lõhustamisel vabaneb energiat; o aastaajad vahelduvad, sest Maa pöörlemistelg on tiirlemistasandi suhtes kaldu tähendust, seose õigsust kinnitavat katset, seose kasutamist praktikas (valemeid võib vajadusel leida käsiraamatust); mõõteriistade termomeeter, mõõtesilinder, kaalud otstarvet ja kasutamise reegleid; rakenduste termos, päikeseküte, tuumareaktor, kiirguskaitse otstarvet, töötamispõhimõtet, kasutamise näiteid, ohutusnõudeid; Õpilane oskab: kasutada eeltoodud mõisteid, füüsikalisi suurusi, seoseid ning rakendusi loodus- ja tehnikanähtuste kirjeldamisel, seletamisel ja ennustamisel; lahendada arvutus- ja graafilisi ülesandeid, mille lahendus sisaldab kuni kaks valemiga esitatud seost; oskab etteantud situatsioonikirjelduse põhjal sõnastada uurimisküsimust, kavandada ja läbi viia eksperimenti mõõtes keha temperatuuri ja soojushulka, töödelda katseandmeid (tabel, aritmeetiline keskmine, graafik) ning teha järeldusi uurimisküsimuses sisalduva hüpoteesi kehtivuse kohta; oskab leida infot käsiraamatutest ja tabelitest ning kasutada seda ülesannete lahendamisel. 1.. Seosed (lõiming) teiste õppeainetega ja läbivate teemade käsitlemine.3.1. Aineõpet toetav integratsioon teiste ainetega. OLULISEMAD SEOSED TEISTE ÕPPEAINETEGA: 7

8 loodusõpetus mõõtühik, mõõtmine, mõõteriist, füüsikaline suurus, pikkus, ruumala, aeg, aine tihedus, mõõtesilinder, aineosake, molekul, aatom, puhas aine, ainete segu, lahus, küllastunud lahus, sõelumine, setitamine, nõrutamine, filter, mehaaniline liikumine, kulgliikumine, tiirlemine, pöörlemine, trajektoor, teepikkus, kiirus, spidomeeter, jõud, dünamomeeter, raskusjõud, süsteem, mehaaniline töö, mehaaniline energia, kineetiline energia, potentsiaalne energia, soojusliikumine, soojuspaisumine, keha siseenergia, põlemine, soojusülekanne, soojusjuhtivus, konvektsioon, soojuskiirgus, tahkis, vedelik, gaas, sulamine, tahkumine, sulamistemperatuur, aurumine, keemine, keemistemperatuur, kondenseerumine, sublimatsioon, härmatumine, aatom, aatomituum, elektron, elektronkate, elektrilaeng, elementaarlaeng, neutron, prooton. matemaatika graafikute koostamine ja lugemine, nurk ja selle mõõtmine, seos, mõõtkava, protsent, kreeka tähestik, valemite ja mõõtühikute teisendamine; geograafia päikesekiirgus, seniit, õhumass, passaadid, mandriline ja mereline kliima, orkaan, samatemperatuurijoon ehk isoterm, veeringe, vee soolsus, riimvesi, looded, geiser, juga, kärestik, igikelts, mandri- ja mäeliustik. keemia metallid, jt ained, tahkise kristallivõre, aatomi ehitus, isotoop, ioon, keemiline element, perioodilisussüsteem, metalli mudel soojus- ja elektrijuhtivuse seisukohast, elektrolüüt ja selle vesilahus, vesiniksideme roll ja vee soojenemisel, sulamisel ning aurustumisel; bioloogia looduslik tasakaal, fossiilne kütus, kasvuhooneefekt, nähtav valgus, ultravalgus, nägemine, silm, kuulmine, hääleorgan, kõrv, keskkonnakaitse; ajalugu teadmiste ja teaduse arengu lugu, elu ja olustikuline taust füüsika suurkujude elamise ajal (Demokritos, Galilei, Newton, Edison, Torricelli, Lenz, Jacobi, Richmann, Franklin jt.); kehaline kasvatus liikumine, jõud ja energia; keeled teaduskeele sõnade tähendus ja nende seos tavakeele sõnadega, teaduskeele sõnade õigekiri ja hääldamine; kirjeldamine, jutustamine, arutlus, väitlus; kirjandus, kunst ja muusika füüsikaga seotud lood kirjandusest, füüsikalised nähtused kujutavas kunstis, värvusõpetus, heliõpetus; töö- ja tehnoloogiaõpetus, käsitöö, kodundus tehnika ajalugu ja tänapäev, ehitusmaterjalid; infotehnoloogia arvutioskus, informatsiooni hankimine ja töötlemine..3.. Läbivate teemade käsitlusvõimalused. Elukestev õpe ja karjääri planeerimine Füüsikaõpe võimaldab näidata perspektiivi füüsikaga seotud elukutsete valikul väga paljudes valdkondades. Põhikooli füüsikaõppes tuuakse esile need eluvaldkonnad ja -kutsed, mis on seotud õpingutega kutsehariduses. Füüsikaõpe motiveerib noort inimest järjepidevaks õppimiseks ja kasvatades sihikindlust, loob aluse noore inimese huvile loodusnähtuste jälgimise ja selgitamise osas ka edaspidi, mis tähendab elukestvat õppimist. Keskkond ja jätkusuutlikkus Kogu looduskeskkonna talituse mõistmine. Füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste protsesside vastastikused seosed. Elukeskkonna ja loodushoiu probleemid, tehnika ja tehnoloogia probleemide teadvustamine ja säästliku eluviisi propageerimine. Optika valguse osa eluslooduse säilimisel, arenemisel, erinevate valguskiirguste mõju ja kasutusvõimalused. Mehaanika liikumisega ja jõududega seotud probleemid masinate töös, liikluses. Elektriõpetus ja soojusõpetus nn roheline energia ja selle tootmise võimalused, taastuvad ja taastumatud kütused, päikeseenergia, tuumaenergiaga seotud keskkonna probleemid, tuumaenergia kui tuleviku energia, ioniseerivate kiirguste mõju elukeskkonnale. 8

9 Kodanikuühiskond ja osalemine Motiveeriv füüsikaõpe soodustab aktiivsete noorte sulandumist kodanikuühiskonda ja aktiivset osalemist ja kaasalöömist eelkõige keskkonnaprobleemide lahendamisel ja jätkusuutliku elukeskkonna säilimisele ja arenemisele. Omakultuur ja kultuuriline mitmekesisus Põhikooli füüsikas rõhutatakse füüsika rahvusvahelist iseloomu ja Eestiga seotud teadlaste töid (Lenz, Jacobi, Richmann). Teabekeskkond Kaasaegne infoühiskond nõuab teabekeskkonnas orienteerumise oskust, et leida vajalik info, osates eristada tõest väärast, olulist ebaolulisest. Füüsikaõppes on teabekeskkond ja füüsikaõpe on seotud kogu õppeprotsessiga nii klassiruumis kui väljaspool seda. Teabekeskkonnas orienteerumisele aitab kaasa töö teatmematerjalidega, populaarteadusliku kirjandusega, interneti materjalidega; õppekäikude organiseerimine, õppetundide läbiviimine muuseumides ja teaduskeskustes. Tehnoloogia ja innovatsioon Põhikooli füüsika keskendub tehnikale ja tehnoloogiatele, mis on seotud õpilaste lähima ümbrusega, mis on olulised teistele loodusainetele ja mille füüsikalise põhimõtete mõistmine on õpitud füüsika baasil võimalik: kiudoptika, fotoaparaat, zuumimine, värvilise pildi tekitamine monitoris, automatiseeritud kauguse mõõtmine (sonar), ülemaailmne positsioneerimise süsteem (GPS), ultraheli ja laserite rakendused meditsiinis jne. Tervis ja ohutus Inimesele on füüsikateadmised nii tervislike eluviiside kui turvalisuse seisukohalt vajalikud. Ohutusnõuded optikas UV- kiirguse ohtlikkus, silmade kaitse kiirguste eest (ere valgus, UV-kiirgus,); mehaanikas turvaline kiirus liikluses (inertsus, sõiduki peatumisteekond), elektriõpetuses elektriohutusnõuded, soojusõpetuses tuleohutus, ohutusnõuded laboratoorsete tööde tegemisel), radioaktiivsed kiirgused ja nende eest kaitse. Väärtused ja kõlblus Füüsika ajaloo abil on võimalik teadlaste, leidurite elulugude ja tegevuse kaudu, tuues eeskujuks nende töökuse, sihikindluse, eetilisuse jt. positiivsed omadused, kujundada õpilastes väärtushinnanguid. (Galilei, Newton, Edison, Torricelli, Lenz, Jacobi, Richmann, Franklin jt.). Füüsikaõppe kaudu saab väärtustada loodushoidu ja säästlikku suhtumist loodusesse, inimkonda. 3. GÜMNAASIUM ( klass) 3.1. Gümnaasiumi füüsika põhiainekava õppe sisu 10. klass Kursus: FÜÜSIKALISE MAAILMAPILDI KUJUNEMINE Inimene kui looduse vaatleja. Vaatleja esmased tõdemused. Kehad vaatleja lähiümbruses. Kehade mõõtmed, mõõtmete võrdlemisel tekkiv vaatleja kujutlus ruumist. Kehade liikumine, liikumiste võrdlemisel tekkiv kujutlus ajast. Vaatleja kaks põhiküsimust: 1) mis on selle taga? ja ) mis on selle sees? Füüsika, kui nendele küsimustele vastust otsiv loodusteadus. Väline ja sisemine nähtavushorisont. Esmased vaatlused välise nähtavushorisondi suunal. Vaatlusastronoomia. Taevas. Taevakehade asukoht ja liikumine taevaskeral. Kuu faasid. Varjutused. Kalender. Tähtkujud. Vaatlusvahendid ja nende areng. Taevakaardid ja atlased. Vastastikmõju. Vaatlused sisemise nähtavushorisondi suunal. 9

10 Kehade vastastikmõju liikumisoleku muutumise põhjus. Jõud kui vastastikmõju mõõt ja kirjeldaja. Newtoni III seadus kehade vastastikmõju seadus. Väli kui vastastikmõju vahendaja. Aine ja väli kui reaalsuse kaks põhivormi. Atomistlik printsiip ja selle kehtivus nii ainele kui väljale. Aine elementaarosakesed ja välja kvandid. Aine allumine ja välja allumatus tõrjutusprintsiibile. Jõud kui vektor. Väljade liitumisprintsiip ja jõudude liitmine. Resultantjõud. Liikumisoleku muutumatus, muutumine ning selle põhjused. Kehade inertsus. Keha liikumine resultantjõu võrdumisel nulliga. Newtoni I seadus inertsiseadus. Keha liikumine resultantjõu mittevõrdumisel nulliga. Newtoni II seadus. Keha inertne mass. Gravitatsiooniseadus. Keha raske mass. Inertse ja raske massi võrdsus ning samaväärsus. Orbitaalne liikumine. Päikesesüsteem ja tähed. Geotsentriline ja heliotsentriline maailmapilt. Päikesesüsteemi planeedid ja nende liikumine. Planeetide ringliikumine kui inertsi ja gravitatsiooni koostoime tagajärg. Planeetide kaaslased. Asteroidid, komeedid, meteoorid ja teised Päikesesüsteemi väikekehad. Päike ja teised tähed. Tähtede karakteristikud, tähtede evolutsioon. Välise nähtavushorisondi poole - Galaktika ja universum. Linnutee koostis, mõõtmed ja struktuur. Kosmoloogiline printsiip. Suur Pauk. Universumi vanus. Galaktikate teke ja evolutsioon. Universumi struktuur. Antroopsusprintsiip. Sisemise nähtavushorisondi poole aatomimudelid. Mehaanilise liikumise liigid: kulgliikumine, pöördliikumine, võnkumine, laine. Energia. Energia miinimumi printsiip. Planetaarne aatomimudel. Dualismiprintsiip. Kaasaegse maailmapildi tõenäosuslikkus. Osakese leiulained. Elektroni seisulained aatomis ja kaasaegne aatomimudel (kvalitatiivselt). Kursus: MEHAANIKA Sissejuhatus mehaanikasse. Newtoni III seadus Vastastikmõjud mehaanikas. Vastastikmõju kui liikumise muutumise põhjus. Jõud kui vastastikmõju mõõt ja kirjeldaja. Jõud kui vektor. Newtoni III seadus. Newtoni I seadus kui inertsiseadus Liikumine. Taustsüsteem. Nihe. Aeg. Kiirus. Liikumise suhtelisus. Newtoni I seadus. Inerts. Inertsiaalne taustsüsteem. Ühtlase sirgjoonelise liikumise liikumisvõrrand, kiiruse ja liikumise graafikud. Newtoni II seadus Kiirendusega liikumine. Inertsus, keha mass. Punktmass. Kiirendus. Newtoni II seadus. Resultantjõud. Punktmassi sirgjooneline liikumine jääva jõu mõjul. Hetkkiirus. Keskmine kiirus. Liikumisvõrrand, kiiruse, kiirenduse ja liikumise graafikud. Jõud mehaanikas Gravitatsioon. Gravitatsioonijõud, raskusjõud. Gravitatsiooniseadus. Raskuskiirendus kui gravitatsioonivälja tugevus. Vaba langemine. Kiiruse- ja liikumisvõrrand vertikaalsel liikumisel. Elektromagnetilise päritoluga jõud mehaanikas. Keha deformatsioon, deformatsiooni liigid. Elastsusjõud. Jäikus. Hooke i seadus. Keha kaal. Keha kaal vertikaalsel kiirendusega liikumisel. Kaalutus. Kehade hõõrdumine, hõõrdumise liigid. Hõõrdejõud. Hõõrdetegur. Hõõrdejõu seadus. Jõud looduses ja inimese igapäevases elus. Näiteid mitme jõu koosmõjust kehale. 10

11 Perioodilised liikumised Keha tiirlemine ja pöörlemine. Ühtlane ringjooneline liikumine. Ühtlase ringjoonelise liikumise kirjeldamine: pöördenurk, periood, sagedus, nurk- ja joonkiirus, kesktõmbekiirendus. Newtoni II seadus ja ringliikumine. Ringliikumine igapäevases elus, looduses. Harmooniline võnkumine. Võnkumine kui muutuva kiirendusega liikumine (kvalitatiivselt). Pendli võnkumise kirjeldamine: hälve, amplituud, periood, sagedus, energia muundumine võnkumisel. Võnkumise graafik. Resonants. Võnkumised igapäevases elus, looduses. Lained. Piki- ja ristlained. Lainet iseloomustavad suurused: lainepikkus, kiirus, periood, sagedus, nendevahelised seosed. Lainetega kaasnevad nähtused: peegeldumine, murdumine, neeldumine, interferents, difraktsioon. Seisulaine. Lained ja nendega kaasnevad nähtused igapäevases elus, looduses. Jäävusseadused mehaanikas. Impulsi ja energia jäävuse seadus Impulss. Impulsi jäävuse seadus. Reaktiivliikumine. Rakendused looduses ja igapäevaelus. Impulsimoment. Impulsimomendi jäävuse seadus. Rakendused looduses ja igapäevaelus. Mehaaniline töö ja võimsus. Mehaaniline energia. Potentsiaalne ja kineetiline energia. Mehaanilise energia jäävuse seadus. Mehaanilise energia muundumine teisteks energia liikideks. Mehaanilise energia jäävuse seadus igapäevaelus ja looduses. Laboratoorsed ja uurimuslikud tööd, millest õpetaja valikul tehakse vähemalt kolm tööd. Kiirenduse määramine. Newtoni II seaduse uurimine. Mehaanilise energia jäävuse kontrollimine. Impulsi jäävuse seaduse kontrollimine. Elastsusjõu uurimine. Hõõrdejõu uurimine. Võnkumiste uurimine. Pöördliikumise uurimine. 11. klass Kursus: SOOJUSÕPETUS (MOLEKULAARFÜÜSIKA) Sissejuhatus soojusõpetusse Molekulaar-kineetilise teooria põhiseisukohad aine ehituse ja soojusnähtuste kirjeldamiseks. Statistiliste seaduspärasuste kasutamise vajalikkus mikromaailmas toimuvate protsesside kirjeldamisel. Soojusnähtuste kirjeldamine Mikro- ja makroparameetrid, nendevahelised seosed. Keha siseenergia. Temperatuur kui molekulide keskmise kineetilise energia mõõt. Temperatuuriskaalad. Ideaalne ja reaalne gaas. Ideaalne gaas kui termodünaamiline süsteem. Ideaalse gaasi olekuvõrrand. Isoprotsessid. Gaasi olekuvõrrandiga seletatavad nähtused. Termodünaamika alused Siseenergia muutmise viisid: mehaaniline töö ja soojusvahetus. Soojushulk. Termodünaamika I printsiip, selle seostamine isoprotsessidega. Adiabaatiline protsess. Soojusmasina tööpõhimõte, soojusmasina kasutegur. Näited elust, loodusest. Termodünaamika II printsiip. Suletud, avatud süsteemid. Pööratavad ja pöördumatud protsessid looduses, elukeskkonnas. Entroopia. Termodünaamika printsiipide teadvustamine ja arvestamine. Aine ehituse alused Aine kolm agregaatolekut, nende sarnasused ja erinevused. Veeaur õhus kui reaalne gaas. Õhuniiskus. Küllastunud ja küllastumata aur. Absoluutne ja suhteline niiskus, kastepunkt. Ilmastikunähtused. Vedelike omadused: voolavus ja pindpinevus. Märgamine, kapillaarsus ja nende ilmnemine looduses. Tahkised ja amorfsed ained. Difusioon, soojusjuhtivus ja sisehõõre aine eri agregaatolekutes (kvalitatiivselt). 11

12 Aine olekute muutused. Sulamine, tahkumine. Aurustumine, kondenseerumine, keemine. Siirdesoojused. Kütuse kütteväärtus. Soojusbilansi võrrand oleku muutuste arvestamisega. Laboratoorsed ja uurimuslikud tööd, millest õpetaja valikul tehakse vähemalt kolm tööd. Ideaalse gaasi olekuvõrrandi kontrollimine. Õhuniiskuse määramine. Vedeliku pindpinevuse uurimine. Kristallide kasvatamine. Difusiooni uurimine. Märgamise uurimine. Kursus: ELEKTROMAGNETISM Sissejuhatus elektriõpetusse Elektrilaeng. Sõna laeng tähendused. Positiivsed ja negatiivsed laengud. Elementaarlaeng. Laengu jäävuse seadus. Kehade elektriseerimine hõõrumisel. Elektrivool. Voolutugevus, voolu suund. Vabad laengukandjad. Voolu suuna sõltumatus laengukandjate märgist. Voolutugevus. Juhid, dielektrikud ja pooljuhid. Voolutugevuse seos laengukandjate suunatud liikumise keskmise kiirusega. Elektri- ja magnetvälja kirjeldamine Elektri- ja magnetvälja võrdlus. Elektromagnetiliselt aktiivsed kehad (laetud keha, vooluga juhe, püsimagnet). Coulomb i seadus. Punktlaeng. Ampere i seadus. Püsimagnet ja vooluga juhe. Osakese spinn ja omamagnetväli. Elektri- ja magnetvälja kirjeldavad vektorsuurused elektrivälja tugevus ja magnetinduktsioon. Punktlaengu väljatugevus ja sirgvoolu magnetinduktsioon. Elektrivälja potentsiaal ja pinge. Pinge ja väljatugevuse seos. Välja visualiseerimine: välja jõujoon. Homogeenne elektriväli kahe erinimeliselt laetud plaadi vahel, homogeenne magnetväli solenoidis. Ainet kirjeldavad suurused: dielektriline ja magnetiline läbitavus. Elektromagnetiline induktsioon. Liikuvale laetud osakesele mõjuv magnetjõud. Magnetväljas liikuva juhtmelõigu otstele indutseeritav pinge. Faraday katsed. Elektromotoorjõud kui kõigi indutseeritavate pingete summa juhtmekeerus. Magnetvoo mõiste. Faraday induktsiooniseadus. Lenzi reegel. Elektrivool ja elektromagnetismi rakendused Alalisvool. Voolu tekkimise tingimused. Ohmi seaduse olemus. Juhi takistus ja aine eritakistus. Takistuse sõltuvus temperatuurist. Ülijuhtivus. Elektrivoolu töö ja võimsus. Ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Vooluallikad. Sisetakistus ja välistakistus. Elektrivool vedelikes ja gaasides. Kehade omadusi kirjeldavad suurused. Mahtuvus. Kondensaatorid. Plaatkondensaatori mahtuvus. Endainduktsioon. Induktiivsus. Elektrivälja ning magnetvälja energia. Vahelduvvool ja elektromagnetvõnkumised. Vahelduvvoolu kirjeldamine harmoonilise funktsiooniga. Vahelduvvoolu saamine. Generaator. Vahelduvvooluvõrk. Faas ja neutraal. Elektriohutus. Vahelduvvoolu võimsus, voolutugevuse ja pinge efektiivväärtused. Elektromagnetvõnkumised. Võnkering. Elektromagnetlained ja nende kasutamine. Voltmeetri, ampermeetri ja multimeetri kasutamine. Laboratoorsed ja uurimuslikud tööd, millest õpetaja valikul tehakse vähemalt kolm tööd. Elektrimõõtmised. Kuivelemendi uurimine. Vee elektrijuhtivuse uurimine. Kondensaatori valmistamine ja uurimine. Juhi elektritakistuse uurimine. Püsimagneti magnetilise induktsiooni määramine. 1. klass Kursus: OPTIKA 1

13 Sissejuhatus optikasse Valguse kirjeldamise kaks viisi: laine ja osake. Optika areng läbi aegade. Valguse dualism. Laineoptika Valgus kui elektromagnetlaine. Valguslaine ja seda kirjeldavad suurused: lainefront, kiir, lainepikkus, periood, sagedus, kiirus, faas, intensiivsus. Seos värvuse ja lainepikkuse vahel. Difraktsioon ja interferents kui nähtused, mis seletuvad valguse laineomaduste abil. Difraktsiooni ja interferentsi jälgimise tingimused: lainete koherentsus ja avade/tõkete väiksus. Difraktsiooni ja interferentsi rakendusi (difraktsioonivõre, selgendavad katted, holograafia). Polariseeritud valgus, selle saamine ja omadused. Polaroidprillid ja LCD ekraan. Valguse ja aine vastastikmõju Valguse peegeldumine, peegeldumisseadus. Valguse murdumine, murdumisseadus. Kujutise tekkimine läätses ja läätse valem. Rakendused: prisma, luup, fotoaparaat, digitaalne kaamera. Valguse dispersioon. Spektraalriista töö põhimõte. Spektrite liigid. Spektraalanalüüs. Kvantoptika Valgus kui footonite voog. Footon. Plancki valem. Välis- ja sisefotoefekt (valemiteta). Fotoelement, päikesepatarei, fotokeemiline reaktsioon. Fotomeetria Valgusvoog. Valgustugevus kui valgusallikat kirjeldav suurus. Valgustatus kui mingile pinnale langevat valgust kirjeldav suurus. Valgustatuse olenevus valgusallika kaugusest ja valgustugevusest (kvalitatiivselt) Laboratoorsed ja uurimuslikud tööd, millest õpetaja valikul tehakse vähemalt kolm tööd. Valguse lainepikkuse määramine. Dispersiooni uurimine. Murdumisnäitaja määramine. Läätse fookuskauguse määramine. Valguse interferentsi uurimine. Spektraalanalüüsiga tutvumine. Kursus: XX SAJANDI FÜÜSIKA Relativistlik füüsika Füüsika arengulugu. Relatiivsusteooria lähtekohad ja postulaadid. Relativistlikud efektid. Suurte kiiruste liitmine. Mass ja energia relatiivsusteoorias. Gravitatsioon ja üldrelatiivsusteooria. Aatomi ja tuumafüüsika Atomistika ajalugu. Aatomimudelid. Bohri aatomimudel. Kvantarvud. Energianivood. Kvantmehaanika teke ja põhiideed. Kaasaegne aatomimudel. Energiatsoonid tahkises: metall, pooljuht, dielektrik. Aatomituuma ehitus. Massidefekt. Seoseenergia. Eriseoseenergia Tuumareaktsioonid. Radioaktiivsus. Poolestusaeg. Tuumafüüsika rakendused. Tuumaenergeetika, tuumarelv. Ioniseerivad kiirgused ja nende toimed. Kiirguskaitse. Elementaarosakeste füüsika Standardmudel. Elementaar- ja fundamentaalosakesed. Nõrk ja tugev vastastikmõju. Tuumauuringute meetodid. Uurimuslik töö. p-n siirde uurimine. 3.. GÜMNAASIUMI PÕHIAINEKAVA ÕPITULEMUSED 13

14 3..1. ÜLDISED ÕPITULEMUSED Gümnaasiumi lõpetaja teab füüsikaliste nähtuste ja objektide iseloomulikke tunnuseid ja nähtuste ilmnemise tingimusi. Oskab füüsikanähtusi seletada, kasutades õpitud seadusi ja seaduspärasusi. Toetudes loodusteaduslikule meetodile ja mõtlemisviisile, oskab näha ja leida olemuslikke seoseid erinevate nähtuste vahel. Teab ja oskab seletada õpitud füüsikaliste nähtuste praktilisi rakendusi; teab füüsikalisi suurusi ja nähtusi või omadusi, mida suurus iseloomustab. Seostab omavahel erinevaid füüsikalisi suurusi ja oskab kasutada vastavaid mõõtühikuid. Oskab käsitseda mõõteriistu ennast ohustamata ja mõõteriista säästvalt; teab koolifüüsikas käsitletavaid seadusi ja seaduspärasusi, seadusi väljendavaid seoseid ja mõistab nende semantikat. Oskab analüüsida ja hinnata seaduse rakendatavust praktikas; saab aru mudelite abist ja tähtsusest loodusobjektide uurimisel ning mõistab mudelite paratamatut piiratust ja pideva arengu vajadust; eksperimentaalses uurimistegevuses seostab teoreetilisi teadmisi praktikaga, omandades kogemusi ja oskusi loodusteadusliku uurimismeetodi ning teadusliku järeldamise kohta. Teadvustab loodusteaduslikku meetodit kui ühte olulist teadmiste omandamise viisi; oskab planeerida lihtsaid katseid, koostada katseskeeme ja -seadmeid, kasutada mõõteriistu, fikseerida ja töödelda mõõtmistulemusi ning teha katsetulemuste põhjal järeldusi ja anda hinnanguid; lahendades elulisi probleemülesandeid arendab kriitilist mõtlemisoskust ja süsteemmõtlemist. Suudab koguda infot, otsustada selle usaldusväärsuse üle ja infot kasutada; mõistab ja hindab füüsikateadmiste vajadust inimese igapäevases elus, füüsikateadmiste olulisust turvalise, tervisliku ja jätkusuutliku elukeskkonna kujundamisel ja püsima jäämisel; mõistab teiste teaduste kõrval füüsika võtmerolli nüüdisaegse tervikliku loodusteadusliku maailmapildi kujunemisel. Oskab näha seoseid füüsika ja teiste teaduste ning tehnoloogia vahel. Kasutab neid seoseid probleemide lahendamisel KONKREETSED ÕPITULEMUSED Konkreetsed õpitulemused on esitatud mõistete ja oskustena. Õpilane teab õppe sisus toodud mõisteid äratundmise ja reprodutseerimise tasemel. Oskuste loetelu annab teada, kuidas õpilane oskab kirjeldada ja selgitada füüsikaga seotud nähtusi, milliseid seoseid oskab kasutada kvantitatiivsete, kvalitatiivsete, praktiliste (laboratoorsete) ülesannete lahendamisel, milliseid mõõteriistu oskab kasutada. Ülesannete lahendamisel on vajaduse korral lubatud kasutada teatmematerjalide abi. Oskused näitavad nähtuste seletamist ja praktiliste ning arvutusülesannete (kvalitatiivsete, graafiliste, analüütiliste) lahendamist, lubades kasutada vajaliku info otsimiseks, leidmiseks ja kasutamiseks teatmematerjale. Nii mõistete kui oskuste juures taotletakse õpitulemustega, et õpilane on suuteline seostama ja kasutama õpitud mõisteid ja seoseid igapäevaeluga. Kursus: FÜÜSIKALISE MAAILMAPILDI KUJUNEMINE 14

15 Gümnaasiumi lõpetaja teab mõisteid: planeet, asteroid, komeet, meteoor, täht, tähtkuju, galaktika, universum, Päikesesüsteem, tähesuurus; oskab kvalitatiivselt kirjeldada ja seletada mõisteid: Päike, Kuu, Maa, varjutus. oskab kvalitatiivselt kirjeldada mudeleid: Päikesesüsteem, tähe evolutsioon, universumi tekkimine Suure Paugu teooria põhjal. Kursus: MEHAANIKA Gümnaasiumi lõpetaja teab mõisteid: taustsüsteem, hetkkiirus, keskmine kiirus, nihe, teepikkus, kiirendus, mass, jõud, impulss, mehaaniline energia, kineetiline energia, potentsiaalne energia, mehaaniline töö, võimsus, ringliikumine, periood, sagedus, joon- ja nurkkiirus, kesktõmbekiirendus, amplituud, hälve, võnkumine, resonants, laine, laine levimiskiirus, vastastikmõju, resultantjõud; elatsusjõud, jäikus, deformatsioon, keha kaal, hõõrdumine, hõõrdejõud, hõõrdetegur, tiirlemine, pöörlemine, pöördenurk, pikilaine, ristlaine, interferents, difraktsioon; teab seadusi: Newtoni I, II ja III seadus, ülemaailmne gravitatsiooniseadus, impulsi jäävuse seadus, mehaanilise energia jäävuse seadus; oskab kvalitatiivselt kirjeldada ja seletada nähtusi: liikumine, sirgjooneline liikumine, ühtlane liikumine, kiirendusega liikumine, ringliikumine, võnkumine, laine, seisulaine, inerts, vaba langemine, hõõrdumine, resonants, elastne põrge, mitteelastne põrge, reaktiivliikumine; oskab lahendada arvutus-, graafilisi ja küsimusülesandeid kasutades lahendamiseks järgmisi seoseid, mida vajadusel võib leida käsiraamatust. r r r r r v = v1 + v ; v l r v v k = ; a = 0 a t x = x0 + v0 t ± ; t t r r F r r m1 m r a = ; F1 = F ; F = G ; m p = const ; r A A = F s cosα ; N = ; A = E ; E = E p + Ek ; t m v E k = ; E p = m g h T = 1 ; ω = ϕ ; f t v = ω r ; v = λ f ; F = k l ; F = µ FN, kus: l teepikkus, v kiirus, t aeg, vk. keskmine kiirus, a - kiirendus, v lõppkiirus, v 0 algkiirus, F jõud, m keha mass, a kiirendus, µ hõõrdetegur, FN rõhumisjõud, G gravitatsioonikonstant, r kaugus kehade vahel, p impulss, g vabalangemise kiirendus, h kõrgus, A töö, s nihe, α nurk jõuvektori ja nihkevektori vahel, N võimsus, v joonkiirus, ω nurkkiirus, T periood, an kesktõmbekiirendus, f sagedus. oskab kirjeldada ja kasutada mudelit: punktmass; oskab kasutada mõõteriistu: mõõtjoonlaud, kell, dünamomeeter, kaalud; oskab kirjeldada ja seletada rakendust: reaktiivliikumine. Kursus: SOOJUSÕPETUS 15

16 Gümnaasiumi lõpetaja: teab mõisteid: mikroparameeter, makroparameeter, gaasi rõhk, temperatuur, isoprotsess, siseenergia, avatud ja suletud süsteem soojusõpetuses, soojushulk, õhuniiskus, pindpinevus, agregaatolek, aurustumine, kondenseerumine, sulamine, tahkestumine; teab seadusi: termodünaamika I ja II printsiip, ideaalse gaasi olekuvõrrand.; oskab kvalitatiivselt kirjeldada ja seletada mõisteid: soojusliikumine, isoprotsess, pöörduvad ja pöördumatud protsessid (difusioon, soojusjuhtivus, soojuspaisumine), termodünaamika printsiibid, entroopia muutus, agregaatolekute muutustega kaasnevaid energiaülekanded, reaalsed gaasid, küllastunud aur, suhteline niiskus, kastepunkt, märgamine, kapillaarsus, tahkis, amorfne keha; oskab vajadusel leida käsiraamatust ja kasutada arvutus-, graafiliste ja küsimusülesannete lahendamiseks seoseid: m p = n k T ; p V = R T ; Q = U + A; termodünaamika II printsiip; M Akas T1 T η = η = ; Q = c m t ; Q = L m ; Q = λ m Q = r m, A T kogu 1 kus: p gaasi rõhk, n osakeste kontsentratsioon, k Boltzmanni konstant, V gaasi ruumala, T gaasi absoluutne temperatuur, t gaasi temperatuur Celsiuse skaalas, m gaasi mass, M gaasi molaarmass, R gaasi universaalkonstant, U siseenergia muut, A gaasi poolt tehtud töö, η soojusmasina kasutegur, Q soojushulk, c erisoojus, m mass, t temperatuuri muut, λ sulamissoojus, L aurustumissoojus, r - kütuse kütteväärtus. oskab kirjeldada ja kasutada mudelit: ideaalne gaas, termodünaamiline süsteem; oskab kasutada mõõteriistu: termomeeter, manomeeter, baromeeter; oskab kirjeldada ja seletada rakendusi: soojusmasin Kursus: ELEKTROMAGNETISM Gümnaasiumi lõpetaja teab teab mõisteid: elektrilaeng, elektrivool, elektrivälja tugevus, elektrivälja potentsiaal, pinge, elektrimahtuvus, voolutugevus, vooluallikas, vooluallika elektromotoorjõud, elektritakistus, eritakistus, magnetvoog, induktiivsus, vahelduvvool, pinge ja voolu efektiivväärtused; teab seadusi: Coulomb i seadus. Ampere i seadus, Faraday induktsiooniseadus, Lenzi reegel. Ohmi seadus kogu vooluringi kohta, väljade superpositsiooniprintsiip; oskab kvalitatiivselt kirjeldada ja seletada nähtusi: osakese spinn, välja jõujoon, homogeenne väli, dielektriline läbitavus, magnetiline läbitavus, elektromagnetiline induktsioon, magnetinduktsioon, ülijuhtivus, sise- ja välistakistus, mahtuvus, elektromagnetvõnkumine, elektromagnetlained; oskab vajadusel leida käsiraamatust ja kasutada arvutus-, graafiliste ja küsimusülesannete lahendamiseks seoseid: q qn = q1 q U 1 const F = k ; A = q U = I U t ; I = ; r R l R = ρ ; I 1 = I =... = I n ; U = U U n ; R = R R n ; S 16

17 U 1 = U =... = U n ; I = I I n ; ε = ; I = ; R R1 R n R + r Φ ε i= ; T = π L C, t kus: q elektrilaeng, F jõud, k elektriline konstant, r kaugus kahe laengu vahel, A töö, t aeg, I voolutugevus, U pinge, R takistus, l - juhi pikkus, S - juhi ristlõike pindala, ε vooluallika elektromotoorjõud, r vooluallika sisetakistus, T võnkeringi võnkeperiood, L- pooli induktiivsus, C kondensaatori mahtuvus. oskab kirjeldada ja kasutada mudelit: elektrostaatiline väli, punktlaeng, voolu magnetväli; oskab kasutada mõõteriistu: ampermeeter, voltmeeter, multimeeter; oskab kirjeldada ja seletada rakendust: kondensaator, induktiivpool, generaator, elektrienergia tootmine ja ülekanne, vahelduvvooluvõrk, elektromagnetlainete kasutamine sidepidamises. Kursus: OPTIKA Gümnaasiumi lõpetaja teab mõisteid: elektromagnetlaine, lainefront, kiir, lainepikkus, periood, sagedus, kiirus, faas, valguse intensiivsus, valguse difraktsioon, valguse interferents, käiguvahe, polariseeritud valgus, valguse dispersioon, spekter, pidevspekter, footon, fotoefekt, valgusvoog, valgustugevus, valgustatus; teab seadusi: peegeldumisseadus, murdumisseadus; oskab kvalitatiivselt kirjeldada ja seletada nähtusi: seos värvuse ja lainepikkuse vahel, koherentsus, avade ja tõkete väiksuse tingimus, kujutise tekkimine läätses; oskab vajadusel leida käsiraamatust ja kasutada arvutus-, graafiliste ja küsimusülesannete lahendamiseks seoseid: c n = ; n v 1 = sin α sin γ ; D = = + f f a k c = λ f E = h f, kus: n absoluutne murdumisnäitaja, c valguse kiirus vaakumis, v valguse kiirus aines, n 1 teise keskkonna suhteline murdumisnäitaja esimese keskkonna suhtes, α langemisnurk, γ murdumisnurk, D läätse optiline tugevus, f läätse fookuskaugus, a eseme kaugus läätsest, k kujutise kaugus läätsest, λ valguse lainepikkus, E kvandi energia, h Plancki konstant, f valguse sagedus. oskab kirjeldada ja kasutada mudelit: elektromagnetväli; oskab kirjeldada ja seletada rakendusi: difraktsioonivõre, selgendavad katted, holograafia, polaroidprillid, LCD ekraan, prisma, luup, fotoaparaat, digitaalne kaamera, spektraalanalüüs, fotoelement, päikesepatarei, fotokeemiline reaktsioon. Kursus: XX SAJANDI FÜÜSIKA Gümnaasiumi lõpetaja teab mõisteid: relativistlikud efektid, aatom, neutron, prooton, energianivoo, peakvantarv, laenguarv, massiarv, keemiline element, isotoop, radioaktiivsus, poolestusaeg, tuumareaktsioon, seoseenergia, 17

18 massidefekt, tuumade lõhustumine, tuumade süntees, tuumarelv, tuumareaktor, ioniseeriv kiirgus, kiirgusallikas, kiirendi, joonspekter, kiirgusspekter, neeldumisspekter; omab ettekujutust: relatiivsusteooria järeldused, standardmudeli järeldussed; oskab kvalitatiivselt kirjeldada ja seletada mõisteid kvantmehaanika, elementaarosake, fundamentaalosake, fundamentaaljõud; oskab vajadusel leida käsiraamatust ja kasutada arvutus-, graafiliste ja küsimusülesannete lahendamiseks seoseid: E = m c ; h f = E n Em ; Bohri I postulaat; A = Z + N, kus: E kvandi energia, m mass, c valguse kiirus vaakumis, h Plancki konstant, f valguse sagedus, A massiarv, Z järjenumber, N neutronite arv. oskab kirjeldada mudelit: aatom, metall, pooljuht, dielektrik; oskab kasutada mõõteriistu: spektromeeter, dosimeeter; oskab kirjeldada ja seletada rakendust: tuumaenergeetika, tuumarelv, diood, transistor, kiip Gümnaasiumi füüsika laiendatud ainekava 10. KLASS MEHAANIKA (75 t) Sissejuhatus gümnaasiumi füüsikasse Inimese elukeskkond sotsiaalne ja looduslik. Füüsika koht teiste loodusteaduste hulgas. Loodusteaduslik meetod. Loodusteaduslik ja täppisteaduslik käsitlus. Füüsikalised objektid ja füüsikalised suurused. Mõõtmine. Mõõtühikute areng. SI mõõtühikute süsteem. Mõõtemääramatus. Juhuslik jaotus, standardhälve. Mudelid füüsikas. Mudelite kasutamine reaalsuses. Mehaanika kui füüsikaliste mudelite alus. Üldmõisted: keha, punktmass, liikumine. Kehade vastastikmõju. Vastastikmõju liigid. Aine ja väli. Ruumi mõõtmelisus. Taustsüsteem. Liikumisvormid füüsikas: kulgliikumine, pöördliikumine, võnkumine, laine. Mehaanika põhiülesanne. Liikumist kirjeldavad suurused: teepikkus, nihe, kiirus, aeg. Vektor ja vektoriaalsed suurused. Vektorite liitmine. Vektori lahutamine komponentideks. Liikumise suhtelisus. Kulgliikumise lihtsaim mudel ühtlane sirgjooneline liikumine. Kiiruse, teepikkuse ja liikumisaja leidmine. Teepikkuse ja liikumisaja võrdelisus. Ühtlase liikumise graafiline kujutamine (st- ja vt-teljestikud). Liikumisvõrrand. Teepikkuse graafiline tõlgendus. Kulgliikumise keerukam mudel mitteühtlane sirgjooneline liikumine. Keskmine kiirus. Hetkkiirus. Mitteühtlase sirgjoonelise liikumise graafiline kirjeldamine (st- ja vt-teljestikud). Mitteühtlase sirgjoonelise liikumise erijuht ühtlaselt muutuva kiirusega sirgjooneline liikumine. Kiirendus. Alg- ja lõppkiirus. Nihe ühtlaselt muutuval liikumisel. Kiirenduse, hetkkiiruse, nihke ja aja leidmine. Liikumisvõrrandi üldkuju. Kõverjooneline liikumine. Tiirlemine ja pöörlemine. Nihe ja teepikkus kõverjoonelisel liikumisel. Ühtlane ringliikumine. Ringjoonelist liikumist iseloomustavad suurused: pöördenurk, periood, sagedus, joonkiirus, nurkkiirus. Ühtlase ringjoonelise liikumise kiirendus kesktõmbekiirendus. Newtoni seadused. 18

19 Inerts. Inertsiaalne taustsüsteem. Newtoni I seadus. Inertsus ja mass. Jõud ja kiirendus. Resultantjõud. Newtoni II seadus. Kehade vastastikmõju. Newtoni III seadus. Mitteinertsiaalne taustsüsteem. Inertsijõud. Tsentrifugaal-inertsijõud. Coriolis i jõud. Jõud looduses. Deformatsioonid. Elastsusjõud. Hooke i seadus. Jäikustegur. Toereaktsioon. Dünamomeeter. Gravitatsioon. Gravitatsioonijõud. Gravitatsiooniseadus. Gravitatsiooniväli. Gravitatsioonivälja tugevus g. Raskusjõud. Keha kaal. Hõõrdumine: seisuhõõre, liugehõõre, veerehõõre. Hõõrdejõud. Liugehõõrdetegur. Takistusjõud kehade liikumisel gaasides ja vedelikes. Liikumine jõudude mõjul. Jõudude lahutamine komponentideks. Kehade liikumine kaldpinnal. Pidurdusteekond, selle sõltuvus hõõrdetegurist ja kiirusest. Kehade vaba langemine, vaba langemise kiirendus. Vertikaalselt ülesvisatud keha liikumine. Horisondiga kaldu ja horisontaalselt visatud keha liikumine. Kehade liikumine kurvis. Kiirendusega liikuva keha kaal. Ülekoormus, kaalutus. Kosmilised kiirused. Jäiga keha mehaanika. Raskuskese. Keha tasakaal pöörlemistelje puudumisel. Pöörlemisteljega kehade tasakaal. Jõu õlg. Jõumoment. Momentide reegel. Kehade tasakaalu üldtingimus. Tasakaalu liigid. Töö. Energia. Jäävusseadused. Impulss. Impulsi jäävuse seadus. Reaktiivliikumine. Absoluutselt elastne ja absoluutselt mitteelastne tsentraalne põrge. Keha mehaaniline olek, oleku muutumine. Mehaaniline töö. Töö geomeetriline tõlgendus. Võimsus. Energia. Kineetiline energia. Kineetilise energia teoreem. Potentsiaalne energia. Potentsiaalne energia raskusjõu väljas. Elastselt deformeeritud keha potentsiaalne energia. Suletud süsteem. Mehaaniline koguenergia. Energia muundumine. Mehaanilise energia jäävuse seadus. Impulsimoment. Impulsimomendi jäävuse seadus. Võnkliikumine ja selle levimine. Võnkliikumine. Võnkumiste liigid. Vaba- ja sundvõnkumised. Võnkumiste liitumine, tuiklemine ja resonants. Sumbuvad võnkumised. Harmooniline võnkumine. Võnkumiste periood, sagedus, võnkeamplituud, võnkumiste faas. Harmoonilise võnkumise võrrand. Vedrupendel. Matemaaline pendel. Energia muundumine mehaanilisel võnkumisel. Lained Võnkumiste levimine elastses keskkonnas. Lainete liigid. Lainepikkus. Seos kiiruse, lainepikkuse ja sageduse vahel. Lainepind, lainekiir. Huygensi printsiip. Superpositsiooniprintsiip. Lainete interferents. Seisulaine. Huygensi-Fresneli printsiip. Lainete difraktsioon. Lainete koherentsus. Doppleri efekt. Molekulaarfüüsika (30h) Molekulaarkineetiline teooria. Mikro- ja makroparameetrid. Molekulaarkineetilise teooria põhialused. Statistiliste seaduspärasuste kasutamise vajalikkus mikromaailmas toimuvate protsesside kirjeldamiseks. Ainehulk. Molaarmass. Molekuli mass. Aine ehituse lihtsaim mudel ideaalne gaas. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand rõhu kohta. Molekulide kiirused ja ruutkeskmised kiirused. Temperatuur. Erinevad temperatuuriskaalad (Celsius, Kelvin, Fahrenheit). Temperatuuri absoluutne null. Temperatuuri seos molekulide keskmise kineetilise energiaga. Ideaalse gaasi olekuvõrrand. Isoprotsessid gaasides. 19