Γ Γυμνασίου /6/05 Οι δείκτες Επιτυχίας και δείκτες Επάρκειας Γ Γυμνασίου για το μάθημα της Φυσικής
Γ Γυμνασίου /6/05 Δείκτες Επιτυχίας (Γνώσεις και υπό έμφαση ικανότητες) Παρεμφερείς Ικανότητες (προϋπάρχουσες ικανότητες) Δείκτες Επάρκειας (Γνώσεις και υπό έμφαση ικανότητες) Περίοδοι διδασκαλίας Οι μαθητές/τριες να: Περιγράφουν και να εκτελούν δραστηριότητες στις οποίες ασκούνται δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρισμένων σωμάτων. Περιγράφουν την έλξη και την άπωση μεταξύ ηλεκτρισμένων σωμάτων χρησιμοποιώντας την έννοια του ηλεκτρικού φορτίου. Γνωρίζουν ότι η ύλη αποτελείται από άτομα ή μόρια. Διερευνούν με τη χρήση πολυμέσων τις περιοχές του ατόμου και τα σωματίδια που βρίσκονται σε κάθε περιοχή. Γνωρίζουν το φορτίο που έχουν τα σωματίδια που αποτελούν τα άτομα. Να γνωρίζουν ότι το ηλεκτρικό φορτίο είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του φορτίου του ηλεκτρονίου. Εξηγούν πότε ένα άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο και πότε ηλεκτρικά φορτισμένο. στ8 Στατικός Ηλεκτρισμός Έλξη και άπωση μεταξύ ηλεκτρισμένων σωμάτων. Οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις είναι δυνάμεις από απόσταση. Ερμηνεία των φαινομένων έλξης και άπωσης ηλεκτρισμένων σωμάτων με την εισαγωγή της έννοιας του ηλεκτρικού φορτίου. Δομή της ύλης: ένα σώμα αποτελείται από άτομα ή μόρια ίδιου ή διαφορετικού τύπου δομικοί λίθοι. ζ3, ζ Δομή ατόμου - Το άτομο αποτελείται από: (α) τον πυρήνα που περιέχει τα πρωτόνια και τα νετρόνια. (β) το νέφος των ηλεκτρονίων. Φορτίο των σωματιδίων που αποτελούν τα άτομα: Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια. Τα νετρόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Το ηλεκτρόνιο έχει ίσο και αντίθετο φορτίο από το πρωτόνιο. To φορτίο είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του φορτίου του ηλεκτρονίου Κβάντωση φορτίου. Ηλεκτρικά ουδέτερο άτομο: Όταν ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων, τότε το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Ηλεκτρικά φορτισμένο άτομο: Όταν ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι διαφορετικός από τον αριθμό των πρωτονίων, τότε το άτομο είναι ηλεκτρικά φορτισμένο και ονομάζεται ιόν. 3
Γ Γυμνασίου /6/05 Γνωρίζουν ότι μόνο ηλεκτρόνια μπορούν να μετακινηθούν προς ή από ένα άτομο. Εκτελούν δραστηριότητες μέσα από τις οποίες να καταλήγουν σε συμπέρασμα σε σχέση με την έλξη και την άπωση μεταξύ φορτισμένων σωμάτων. Εξηγούν, σε μικροσκοπικό επίπεδο, τη φόρτιση ενός σώματος με τριβή. Εξηγούν, σε μικροσκοπικό επίπεδο, τη φόρτιση ενός σώματος με επαφή. Περιγράφουν τις διαφορές μεταξύ αγωγών και μονωτών. Να γνωρίζουν και να εφαρμόζουν τον νόμο του Coulomb. Γνωρίζουν την έννοια του ηλεκτρικού πεδίου. ζ, στ8, β5 Ερμηνεία ηλεκτρικής φόρτισης ατόμου: ένα άτομο φορτίζεται θετικά αν χάσει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια και φορτίζεται αρνητικά αν πάρει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια. Έλξη και άπωση μεταξύ φορτισμένων σωμάτων: μεταξύ ετερώσημων φορτισμένων σωμάτων ασκούνται ελκτικές δυνάμεις και μεταξύ ομόσημων φορτισμένων σωμάτων ασκούνται απωστικές δυνάμεις. α, στ8, ε3 Φόρτιση με τριβή: κατά την τριβή δύο σωμάτων, μεταφέρονται ηλεκτρόνια από το ένα σώμα στο δεύτερο σώμα. Με αυτό τον τρόπο το ένα σώμα φορτίζεται θετικά και το δεύτερο αρνητικά. Με την τριβή δεν παράγονται ηλεκτρικά φορτία, αλλά μετακινούνται ηλεκτρικά φορτία. Αρχή διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου. β5, στ8, ε3 Φόρτιση με επαφή: όταν ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σώμα έρθει σε επαφή με ένα ηλεκτρικά ουδέτερο σώμα, μεταφέρονται ηλεκτρόνια προς ή από το αρχικά ουδέτερο σώμα από ή προς το ηλεκτρικά φορτισμένο σώμα. Ορισμός αγωγού. Ορισμός μονωτή. Ορισμός ημιαγωγού. Παραδείγματα αγωγών και μονωτών. Νόμος του Coulomb: F = k Q Q /d στ9 Μέτρο, διεύθυνση και φορά. Εξάρτηση της δύναμης από την απόσταση μεταξύ δύο σημειακών ηλεκτρικών φορτίων. Μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου το Coulomb. Το στοιχειώδες φορτίο είναι ίσο με.6x0-9 C. C αντιστοιχεί σε 5x0 8 ηλεκτρόνια. Παρουσίαση της τάξης μεγέθους της δύναμης Coulomb (δυο φορτία C σε απόσταση m ασκούν δύναμη 9x0 9 Ν!) Ηλεκτροσκόπιο. Δραστηριότητες. Ηλεκτρικό πεδίο: ανάδειξη των δυναμικών γραμμών με εκτέλεση κατάλληλου πειράματος. Ποιοτική περιγραφή ηλεκτρικού πεδίου δυναμικές γραμμές. 3 3
Γ Γυμνασίου /6/05 Περιγράφουν και να εξηγούν πρακτικές εφαρμογές του στατικού ηλεκτρισμού στην καθημερινή ζωή. Σύνολο διδακτικών περιόδων Επανάληψη Αξιολόγηση Στατικός ηλεκτρισμός και καθημερινή ζωή: Τρόπος λειτουργίας των ηλεκτροστατικών φίλτρων. Ηλεκτροστατικός ψεκαστήρας χρωμάτων. Λειτουργία φωτοτυπικής μηχανής. Τρόπος μεταφοράς υγρών καυσίμων. Ατμοσφαιρικός ηλεκτρισμός: κεραυνός. Χρήση αλεξικέραυνου. 0 Διερευνούν με τη χρήση πολυμέσων το εσωτερικό ενός υλικού σε μικροσκοπικό επίπεδο και να κατανοούν την αιτία της αγωγιμότητας των στερεών. Γνωρίζουν τον ορισμό του ηλεκτρικού ρεύματος. Γνωρίζουν το όργανο μέτρησης της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος και τις μονάδες μέτρησής της. Γνωρίζουν τι είναι ηλεκτρικό κύκλωμα, πότε είναι ανοικτό ή κλειστό και ποιες είναι οι συνήθεις συνιστώσες του. Μεταφράζουν το συμβολικό διάγραμμα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Κατασκευάζουν ηλεκτρικά κυκλώματα με βάση δοθέντα ηλεκτρικά κυκλώματα. Σχεδιάζουν το διάγραμμα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Γνωρίζουν τη λειτουργία και τον ρόλο μιας μπαταρίας. ζ στ9 α3 δ5 δ5 ζ Δυναμικός ηλεκτρισμός Η ηλεκτρική αγωγιμότητα των στερεών οφείλεται στην ύπαρξη ελεύθερων ηλεκτρονίων σε αυτά (ηλεκτρόνια αγωγιμότητας). Ηλεκτρικό ρεύμα είναι η προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων. Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος σε ρευματοφόρο αγωγό: Ι = Q/t Φορά ρεύματος συμβατική/πραγματική. Μονάδα μέτρησης ρεύματος Ampere. Όργανο μέτρησης ρεύματος Αμπερόμετρο. Συνδεσμολογία αμπερομέτρου σε κύκλωμα. Ορισμός κυκλώματος. Κλειστά και ανοικτά κυκλώματα. Συνιστώσες ενός ηλεκτρικού κυκλώματος και συμβολισμός τους (αγωγοί, μπαταρίες, λαμπτήρες, διακόπτης). Αναγνώριση των συνιστωσών από διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος. Κατασκευή ηλεκτρικού κυκλώματος από δοθέν διάγραμμα. Σχεδιασμός του διαγράμματος ενός κυκλώματος. Η λειτουργία της μπαταρίας με βάση ένα μηχανικό ανάλογο (κίνηση ιμάντα ανάμεσα στους δυο πόλους) και ο ρόλος της σε 4
Γ Γυμνασίου /6/05 Επιχειρηματολογούν, χρησιμοποιώντας το υδραυλικό ανάλογο, ότι το ηλεκτρικό ρεύμα υπάρχει σε κάθε σημείο του κυκλώματος. ζ6 ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Υδραυλικό ανάλογο του ηλεκτρικού κυκλώματος. Ερμηνεία της άμεσης φωτοβολίας ενός λαμπτήρα με το κλείσιμο ενός κυκλώματος. Επιχειρηματολογούν για τη σημασία χρήσης μοντέλων στη Φυσική και να αναγνωρίζουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των διαφόρων μοντέλων. Γνωρίζουν τη φυσική σημασία της τάσης στους πόλους μιας μπαταρίας ή τροφοδοτικού. Γνωρίζουν το όργανο μέτρησης της τάσης και τις μονάδες μέτρησής της. Χειρίζονται τα όργαν;;;;; μέτρησης της τάσης και να γνωρίζουν πώς συνδέονται αυτά σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Γνωρίζουν και χρησιμοποιούν το πολύμετρο για την μέτρηση της τάσης και της έντασης ρεύματος. Γνωρίζουν πότε δύο ή περισσότερες μπαταρίες είναι συνδεδεμένες σε σειρά και παράλληλα. Σχεδιάζουν και να πραγματοποιούν πειράματα διερεύνησης των αποτελεσμάτων της σύνδεσης μπαταριών σε σειρά. Γνωρίζουν, να επαληθεύουν πειραματικά και να εφαρμόζουν τον νόμο του Ohm. α3 Συσχετισμός των μερών και των λειτουργιών του υδραυλικού μοντέλου με τα μέρη ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Υπόδειξη των δυνατοτήτων και των αδυναμιών του μοντέλου στη μελέτη ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Η τάση στους πόλους μιας μπαταρίας ή τροφοδοτικού είναι ανάλογη του έργου που προσφέρει η μπαταρία ή το τροφοδοτικό σε ένα ηλεκτρόνιο αγωγιμότητας για να κινηθεί από τον έναν πόλο στον άλλο. Το όργανο μέτρησης της τάσης είναι το βολτόμετρο. Η μονάδα μέτρησης της τάσης είναι το Volt. Ορθός τρόπος σύνδεσης του βολτομέτρου στο κύκλωμα. Επιλογή κατάλληλης κλίμακας. Τρόπος σύνδεσης ακροδεκτών στο πολύμετρο. Σύνδεση μπαταριών σε σειρά: Όταν ο θετικός πόλος της κάθε μπαταρίας είναι συνδεδεμένος με τον αρνητικό πόλο της επόμενης μπαταρίας. Απλή αναφορά σε παράλληλη σύνδεση όμοιων μπαταριών (π.χ. Jump start [ψυχρή εκκίνηση] αυτοκινήτου). Όταν συνδέουμε μπαταρίες σε σειρά παίρνουμε μεγαλύτερη τάση. δ5, β4 Σχέση τάσης και έντασης ρεύματος σε κύκλωμα και ορισμός αντίστασης αγωγού: R = V/I. Μονάδες μέτρησης αντίστασης (Ω). Νόμος του Ohm, πειραματική επαλήθευση και κατασκευή γραφικής παράστασης των μετρήσεων τάσης έντασης 5
Γ Γυμνασίου /6/05 Εξηγούν την προέλευση της αντίστασης αγωγού με βάση ένα μοντέλο σχετιζόμενο με τον μικρόκοσμο. Αναγνωρίζουν πότε αντιστάσεις είναι συνδεδεμένες σε σειρά και πότε παράλληλα. Διαπιστώνουν πειραματικά ότι το ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει ένα κύκλωμα καθορίζεται από το είδος της συνδεσμολογίας και τον αριθμό των αντιστάσεων που αποτελούν το κύκλωμα. Διαπιστώνουν πειραματικά τους κανόνες που διέπουν την τάση σε κυκλώματα με συνδεσμολογία αντιστάσεων σε σειρά και σε κυκλώματα παράλληλης συνδεσμολογίας αντιστάσεων. Αναγνωρίζουν τις συνθήκες που οδηγούν σε βραχυκύκλωμα. Γνωρίζουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της σύνδεσης σε σειρά και της παράλληλης σύνδεσης ηλεκτρικών συνιστωσών. ζ6 ρεύματος. Σύνδεση της έννοιας της αντίστασης με τον μικρόκοσμο. Συνδεσμολογία αντιστάσεων σε σειρά και παράλληλα. Μετρήσεις της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος σε διαφορετικά σημεία ενός κυκλώματος με αντιστάσεις σε σειρά και παράλληλα. Σε κύκλωμα με συνδεσμολογία αντιστάσεων σε σειρά, η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει την κάθε αντίσταση είναι ίδια, ενώ σε παράλληλη συνδεσμολογία αντιστάσεων, το άθροισμα της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον κάθε κλάδο ισούται με το ρεύμα που διαρρέει την μπαταρία Μετρήσεις της τάσης στα άκρα αντιστάσεων που είναι συνδεδεμένες σε σειρά και παράλληλα. Τάση σε κυκλώματα σύνδεσης σε σειρά: το άθροισμα των τάσεων στα άκρα κάθε αντίστασης ισούται με την τάση στα άκρα της μπαταρίας Τάση σε κυκλώματα παράλληλης σύνδεσης: η τάση στα άκρα του κάθε κλάδου είναι ίδια και ισούται με την τάση στα άκρα της μπαταρίας π, α7, στ8 Βραχυκύκλωμα και πώς προκαλείται στα δυο είδη συνδεσμολογίας αντιστάσεων. Παραδείγματα πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων των δύο συνδεσμολογιών: Σε ένα κύκλωμα παράλληλης συνδεσμολογίας, αν καταστραφεί μια ηλεκτρική συνιστώσα σε ένα από τους κλάδους του κυκλώματος, οι ηλεκτρικές συνιστώσες στους υπόλοιπους κλάδους συνεχίζουν να διαρρέονται από ρεύμα. Σε ένα κύκλωμα συνδεσμολογίας σε σειρά, αν καταστραφεί μια ηλεκτρική συνιστώσα τότε όλες οι υπόλοιπες ηλεκτρικές συνιστώσες σταματούν να διαρρέονται από ρεύμα. Η λειτουργία των συνιστωσών σε έναν κλάδο ενός κυκλώματος παράλληλης συνδεσμολογίας μπορεί να ελέγχεται ξεχωριστά από τη λειτουργία των συνιστωσών στους άλλους κλάδους. Αυτό δεν 6
Γ Γυμνασίου /6/05 Παρουσιάζουν πληροφορίες που αφορούν σε θέματα που άπτονται της ασφάλειας σε σχέση με τον χειρισμό ηλεκτρικών συσκευών στην καθημερινή ζωή. Γνωρίζουν τα ενεργειακά αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κύκλωμα. Σύνολο διδακτικών περιόδων Επανάληψη Αξιολόγηση Συγκρίνουν τις κινήσεις των μορίων σε στερεά, υγρά και αέρια με τη χρήση προσομοιώσεων. Αναγνωρίζουν τη σημασία και τη χρησιμότητα των μοντέλων και των προσομοιώσεων για την ερμηνεία φυσικών φαινομένων. Ερμηνεύουν με βάση τη μοριακή δομή της ύλης: (α) διαφορές των φυσικών ιδιοτήτων των τριών καταστάσεων της ύλης (ρευστότητα, συμπιεστότητα και διατήρηση σχήματος). (β) τη διατήρηση της μάζας κατά τη μεταβολή μπορεί να επιτευχθεί σε ένα κύκλωμα με συνδεσμολογία σε σειρά. Στην παράλληλη συνδεσμολογία δεν χρειάζεται να αλλάξουμε την τάση για να έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα με την προσθήκη επιπλέον όμοιων κλάδων. Στη συνδεσμολογία σε σειρά με την προσθήκη επιπλέον συνιστωσών, χρειάζεται να αυξήσουμε την τάση που παρέχει η πηγή, ώστε η τάση στα άκρα της κάθε ηλεκτρικής συνιστώσας να παραμένει ίδια με πριν. ε3, π4, π Ηλεκτροπληξία και πώς προκαλείται. Θέματα ασφάλειας στο σπίτι και στο εργαστήριο. Μεταφορά ενέργειας από την μπαταρία στο κύκλωμα μέσω του ηλεκτρικού ρεύματος. Θερμικά αποτελέσματα ηλεκτρικού ρεύματος. Περιγραφή ενεργειακών μετατροπών σε ένα κύκλωμα χημική ενέργεια από την μπαταρία σε θερμική ενέργεια στην αντίσταση καθώς αυτή διαρρέεται από ρεύμα. Μοριακή δομή της ύλης Κίνηση των μορίων στα στερεά, στα υγρά και στα αέρια μέσω της χρήσης προσομοίωσης. ζ, ζ6 Τι είναι μοντέλο και τι προσομοίωση. Η χρησιμότητα μοντέλων και προσομοιώσεων στην ερμηνεία των φυσικών φαινομένων. Περιορισμοί και δυνατότητες. ζ, ζ6 Η ύλη αποτελείται από μεγάλο αριθμό δομικών λίθων, μόρια ή άτομα. Οι τρεις καταστάσεις της ύλης, αέρια, υγρά και στερεά, και η ερμηνεία τους με βάση τη μοριακή θεώρηση. Κίνηση, θέσεις και αποστάσεις των δομικών λίθων, δυνάμεις μεταξύ των μορίων στις τρεις καταστάσεις της ύλης. 6 3 7
Γ Γυμνασίου /6/05 μιας κατάστασης ύλης σε μια άλλη. Ερμηνεύουν, χρησιμοποιώντας το μοριακό μοντέλο, τη διάχυση μιας ουσίας στα αέρια και στα υγρά. Χρησιμοποιούν το μοριακό μοντέλο για να ερμηνεύσουν την πίεση των αερίων σε κλειστό δοχείο. Να ερμηνεύουν φαινόμενα από την καθημερινή ζωή που εμπλέκουν την ατμοσφαιρική πίεση. Αναγνωρίζουν ότι οι μακροσκοπικές ιδιότητες των σωμάτων δεν ταυτίζονται με τις ιδιότητες των μορίων που τα αποτελούν. Χαρακτηριστικά των μορίων στα αέρια: τα μόρια ενός αερίου κινούνται συνεχώς και σε τυχαίες διευθύνσεις (άτακτα). Επειδή οι αποστάσεις μεταξύ τους είναι μεγάλες, δεν ασκούν δυνάμεις το ένα στο άλλο (εκτός και αν συγκρουστούν). Χαρακτηριστικά των μορίων στα υγρά: στα υγρά, οι αποστάσεις μεταξύ των μορίων είναι μικρότερες και τα μόρια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με αποτέλεσμα να συγκρατούνται μεταξύ τους και να δημιουργούν σταγόνες. Χαρακτηριστικά των μορίων στα στερεά: στα στερεά οι δομικοί λίθοι βρίσκονται σε ακόμη μικρότερη απόσταση με αποτέλεσμα να αλληλεπιδρούν ισχυρότερα και να συγκρατούνται γύρω από καθορισμένες θέσεις, συνθέτοντας ένα σώμα με σταθερό όγκο και συγκεκριμένο σχήμα. Ενέργεια στα υγρά και στα στερεά: στα υγρά και στα στερεά κάθε δομικός λίθος εκτός από κινητική ενέργεια έχει επίσης και δυναμική ενέργεια. Ποιοτικά να παραλληλιστεί η κίνηση των δομικών λίθων στα στερεά σαν σώματα στα άκρα ενός ελατηρίου. Συμπιεστότητα των υγρών, των στερεών και των αερίων: τα υγρά και τα στερεά είναι ασυμπίεστα. Τα υγρά διατηρούν τον όγκο τους αλλά όχι το σχήμα τους, ενώ τα αέρια είναι συμπιεστά και δεν διατηρούν ούτε τον όγκο ούτε το σχήμα τους. Διάχυση και παραδείγματα του φαινομένου. Το μοριακό μοντέλο της πίεσης των αερίων. Τα μόρια του αερίου βρίσκονται σε συνεχή κίνηση προς όλες τις κατευθύνσεις και συγκρούονται με τα τοιχώματα του δοχείου που τα περιέχει, ασκούνται δυνάμεις και δημιουργείται πίεση. α6, α7 Δραστηριότητες, ημισφαίρια του Μαγδεμβούργου, βεντούζα, αναρρόφηση υγρού, αναπνοή. Τα μόρια ενός σώματος δεν αλλάζουν όταν το σώμα μεταβαίνει από τη μια μορφή της ύλης σε κάποια άλλη. Αλλάζει ο τρόπος κίνησης των μορίων, οι μεταξύ τους αποστάσεις κ.λπ. και οι μακροσκοπικές ιδιότητες του σώματος. 3 8
Γ Γυμνασίου /6/05 Σύνολο διδακτικών περιόδων Αξιολόγηση θα γίνει μαζί με την ενότητα της θερμότητας 6 Συνδέουν τη θερμοκρασία ενός σώματος με τη μέση κινητική ενέργεια των δομικών λίθων του. Χρησιμοποιούν θερμόμετρα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας ενός σώματος. Να γνωρίζουν τις μονάδες μέτρησης της θερμοκρασίας. Διακρίνουν τη θερμική επαφή και τη θερμική ισορροπία. Διαπιστώνουν πειραματικά ότι όταν δύο σώματα διαφορετικής θερμοκρασίας έρθουν σε θερμική επαφή αλλάζει η θερμοκρασίας τους. Γνωρίζουν τις μονάδες μέτρησης της θερμότητας. Γνωρίζουν την έννοια της εσωτερικής ενέργειας ενός σώματος, τη σχέση της με τη θερμοκρασία και τη διάκρισή της από τη θερμότητα. Θερμότητα- Θερμοκρασία Χρήση προσομοίωσης για ανάδειξη της άτακτης κίνησης των μορίων ενός αερίου σε συγκεκριμένη θερμοκρασία. Μοριακή ερμηνεία της θερμοκρασίας: η θερμοκρασία ενός σώματος είναι ανάλογη της μέσης κινητικής ενέργειας ανά δομικό λίθο λόγω της άτακτης κίνησης των δομικών λίθων. Μέτρηση της θερμοκρασίας σωμάτων χρησιμοποιώντας θερμόμετρα. Διάφοροι τύποι θερμομέτρων. Μονάδες μέτρησης της θερμοκρασίας είναι οι βαθμοί Κελσίου ( o C), βαθμοί Φαρενάιτ ( o F) και το Κέλβιν (K). Χαρακτηριστικές θερμοκρασίες και ιστορική αναδρομή. Θερμική επαφή: Όταν μεταφέρεται θερμότητα μεταξύ δυο σωμάτων τότε αυτά βρίσκονται σε θερμική επαφή. Θερμική ισορροπία: Όταν τα σώματα αποκτήσουν την ίδια θερμοκρασία τότε σταματά η μεταφορά θερμότητας από το ένα στο άλλο και τα σώματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία. Θερμότητα: όταν δυο σώματα με διαφορετικές θερμοκρασίες έλθουν σε επαφή, τότε μεταφέρεται ενέργεια από το σώμα της μεγαλύτερης θερμοκρασίας στο σώμα με τη μικρότερη. Η ενέργεια που μεταφέρεται λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ δύο σωμάτων ονομάζεται θερμότητα. Μονάδες μέτρησης της θερμότητας είναι το Joule και το calorie (cal = 4.Joule). Εσωτερική ενέργεια: Η συνολική ενέργεια που έχουν οι δομικοί λίθοι ενός σώματος, κινητική λόγω της κίνησής τους και της δυναμικής λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ τους. Η εσωτερική ενέργεια εξαρτάται από τον αριθμό των δομικών λίθων και τη θερμοκρασία του σώματος. 9
Γ Γυμνασίου /6/05 Αναγνωρίζουν, με βάση τη μοριακή κίνηση, την αύξηση της θερμοκρασίας ενός σώματος κατά τη θέρμανσή του. Διαπιστώνουν πειραματικά την εξάρτηση της μεταβολής της θερμοκρασίας ενός σώματος από τη μάζα του σώματος, την ποσότητα της θερμότητας που μεταφέρεται από ή προς το σώμα και από το είδος του υλικού του σώματος. Διάκριση θερμότητας και εσωτερικής ενέργειας: Η θερμότητα δεν αποθηκεύεται στο σώμα σε αντίθεση με την εσωτερική ενέργεια του σώματος. Ερμηνεία με βάση τη σωματιδιακή κίνηση της αύξησης της θερμοκρασίας ενός σώματος κατά τη θέρμανσή του. γ3, δ3, α4, στ9 Πειραματική διερεύνηση της εξάρτησης της μεταβολής της θερμοκρασίας ενός σώματος από τη μάζα του σώματος, την ποσότητα της θερμότητας που μεταφέρεται από ή προς το σώμα και από το είδος του υλικού του σώματος. Σχέση υπολογισμού της θερμότητας που μεταφέρεται από ή προς το σώμα είναι: ΔQ = m c ΔΤ Ορισμός της ειδικής θερμοχωρητικότητας c. Εφαρμόζουν τη θερμιδομετρική σχέση στ9 Ποσοτικές εφαρμογές της σχέσης ΔQ = m c ΔΤ Γνωρίζουν τη σημασία της στ, π4 θερμοχωρητικότητας του νερού στην καθημερινή ζωή. Αναγνωρίζουν ότι η θερμοκρασία ενός σώματος μπορεί να αλλάξει με την προσφορά μηχανικού έργου στο σώμα και ότι η συνολική ενέργεια διατηρείται αλλά μπορεί να μετατραπεί από τη μια μορφή ενέργειας σε άλλη. Σύνολο διδακτικών περιόδων Επανάληψη Αξιολόγηση Συζήτηση της επίδρασης της μεγάλης θερμοχωρητικότητας του νερού στην καθημερινή ζωή π.χ. στις κλιματολογικές συνθήκες. Επίδραση της τριβής μεταξύ δύο σωμάτων στην αύξηση της θερμοκρασίας των σωμάτων. Μηχανικό ισοδύναμο της θερμότητας. Συζήτηση της διατήρησης της ενέργειας και μετατροπές της σε διαφορετικές μορφές. 8 Διάδοση θερμότητας Θερμική μόνωση και αγωγιμότητα Διαπιστώνουν πειραματικά ότι σε κάποια στερεά μεταφέρεται η θερμότητα διά μέσου τους πιο γρήγορα σε σχέση με κάποια άλλα. β3 Διάδοση θερμότητας με αγωγή. Αγωγοί μονωτές. 0
Γ Γυμνασίου /6/05 Αναφέρουν παραδείγματα από την καθημερινή ζωή που σχετίζονται με την αγωγή της θερμότητας στα στερεά σώματα. Διερευνούν με τη χρήση κατάλληλης προσομοίωσης γιατί κάποια υλικά άγουν πιο γρήγορα τη θερμότητα σε σχέση με κάποια άλλα. Εξηγούν γιατί ο αέρας είναι μονωτής, και παρουσιάζουν εφαρμογές του αέρα ως μονωτή. Διαπιστώνουν πειραματικά ότι η διάδοση της ενέργειας στα ρευστά (υγρά και αέρια) γίνεται σε πολύ μικρό βαθμό με αγωγή. Διαπιστώνουν πειραματικά ότι η διάδοση της ενέργειας στα υγρά και στα αέρια γίνεται με τη μεταφορά ύλης. Να αξιοποιούν τις επιστημονικές γνώσεις και τις δεξιότητες έρευνας για να εξηγούν καθημερινές καταστάσεις. Διαπιστώνουν πειραματικά τη διάδοση της θερμότητας με ακτινοβολία. Εξετάζουν την εξάρτηση της απορρόφησης και της ανάκλασης της ακτινοβολίας από το χρώμα ενός αντικειμένου. Αναζητούν τρόπους για οικονομική θέρμανση ψύξη και θερμική μόνωση μιας κατοικίας αξιοποιώντας μονωτικά ή αγώγιμα υλικά και θερμαντικές συσκευές που αξιοποιούν τους τρεις τρόπους διάδοσης ενέργειας. Σύνολο διδακτικών περιόδων Επανάληψη Αξιολόγηση μαζί με την ζ β, δ, Παραδείγματα από την καθημερινή ζωή. Σύνδεση του διαφορετικού ρυθμού διάδοσης της θερμότητας στα διαφορετικά υλικά με τον τρόπο κίνησης των σωματιδίων που τα αποτελούν και με την ύπαρξη ή μη ελεύθερων ηλεκτρονίων σε αυτά. Τα αέρια δεν μεταφέρουν θερμότητα με αγωγή και είναι μονωτές γιατί τα μόρια που τα αποτελούν βρίσκονται μακριά το ένα από το άλλο και αλληλεπιδρούν σπάνια μεταξύ τους. Παραδείγματα από την καθημερινή ζωή (π.χ. ρούχα, διπλά τζάμια, βαριές κουρτίνες, μονωτικά υλικά κ.λπ.). Πειραματική διερεύνηση της διάδοσης θερμότητας στα ρευστά με αγωγή. Πειραματική διαπίστωση της διάδοσης θερμότητας στα ρευστά μέσω ρευμάτων μεταφοράς (μεταφορά ύλης). α6, α7 Δημιουργία της θαλάσσιας και απόγειας αύρας και η σημασία των ρευμάτων μεταφοράς στη διαμόρφωση του κλίματος μιας παραθαλάσσιας περιοχής. Ερμηνεία της θέρμανσης ενός σπιτιού με καλοριφέρ. Πειραματική διαπίστωση της διάδοσης θερμότητας με ακτινοβολία. Οι σκουρόχρωμες επιφάνειες απορροφούν θερμότητα που μεταφέρεται μέσω ακτινοβολίας με μεγαλύτερο ρυθμό σε σχέση με τις ανοιχτόχρωμες επιφάνειες. Θέρμανση ψύξη και θερμική μόνωση κατοικίας. 6
Γ Γυμνασίου /6/05 επόμενη ενότητα Γνωρίζουν τις έννοιες που περιγράφουν τις αλλαγές των τριών καταστάσεων του νερού. Επιβεβαιώνουν πειραματικά ότι κατά τη διάρκεια της τήξης - πήξης και του βρασμού του νερού η θερμοκρασία του νερού διατηρείται σταθερή, αν και μεταφέρεται ενέργεια προς ή από αυτό. Κατασκευάζουν τη γραφική παράσταση της θερμοκρασίας συναρτήσει του χρόνου και να συσχετίζουν τα διάφορα τμήματα της γραφικής παράστασης με τις αλλαγές των καταστάσεων του νερού. Αναγνωρίζουν ότι διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες τήξης πήξης, βρασμού υγροποίησης. Εκτελούν πειράματα με τα οποία μελετούν την επίδραση διαλυμένων ουσιών στη θερμοκρασία πήξης και βρασμού του νερού. Αναφέρουν παραδείγματα αντιπηκτικής προστασίας. Διαπιστώνουν πειραματικά ότι για να εξατμιστεί ένα υγρό απαιτείται η μεταφορά θερμότητας προς αυτό. Σύνολο διδακτικών περιόδων Επανάληψη και αξιολόγηση θα γίνει μαζί με την επόμενη και την προηγούμενη ενότητα. Αλλαγές κατάστασης της ύλης Αλλαγές κατάστασης του νερού: τήξη πήξη, βρασμός υγροποίηση. Εμπειρική διαπίστωση ότι κατά τη διάρκεια της τήξης - πήξης και του βρασμού, παρόλο που μεταφέρεται ενέργεια από ή προς το νερό, η θερμοκρασία του νερού παραμένει σταθερή. δ5, ζ Κατασκευή γραφικής παράστασης της θερμοκρασίας σε συνάρτηση με τον χρόνο, μιας ποσότητας νερού κατά τη διάρκεια της ψύξης και της θέρμανσής της. δ3 Γενίκευση των συμπερασμάτων σε όλες τις καθαρές ουσίες και παραδείγματα από την καθημερινή ζωή. Εμπειρική διερεύνηση της εξάρτησης της θερμοκρασία πήξης και βρασμού του νερού με την προσθήκη αλατιού ή άλλων ουσιών σε αυτό. π4 Εφαρμογές στην καθημερινή ζωή (δρόμοι, μηχανές αυτοκινήτων κ.λπ.). π4, στ8 Εξάτμιση του νερού. Παραδείγματα από την καθημερινή ζωή (ιδρώτας, στέγνωμα ρούχων). 4 Θερμική διαστολή/συστολή των σωμάτων*
Γ Γυμνασίου /6/05 *Τα επόμενα να γίνουν σε παράλληλες δραστηριότητες Διαπιστώνουν πειραματικά ότι το μήκος ενός στερεού αυξάνεται ή μειώνεται με την αύξηση ή τη μείωση της θερμοκρασίας του. β4 Θερμική διαστολή και συστολή στερεών. Διατυπώνουν υποθέσεις σχετικά με δ3 παράγοντες που πιθανόν επιδρούν στην αλλαγή των διαστάσεων των στερεών σωμάτων με την αλλαγή της θερμοκρασίας τους. Σχεδιάζουν και να πραγματοποιούν πειράματα για να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν τις υποθέσεις τους και παρουσιάζουν στην τάξη τα αποτελέσματα της διερεύνησής τους. Γνωρίζουν και να εφαρμόζουν τη σχέση υπολογισμού της αλλαγής του μήκους μιας ράβδου με την αλλαγή της θερμοκρασίας της. Αναφέρουν παραδείγματα από την καθημερινή ζωή που σχετίζονται με τη θερμική διαστολή ή συστολή των στερεών. Ερμηνεύουν με βάση το μοριακό μοντέλο τη θερμική διαστολή και συστολή των στερεών. Διαπιστώνουν πειραματικά ότι ο όγκος ενός υγρού αυξάνεται ή μειώνεται με την αύξηση ή τη μείωση της θερμοκρασίας του. στ9 π4 ζ Εντοπισμός παραγόντων που πιθανόν να επηρεάζουν τη θερμική διαστολή / συστολή των στερεών. Η αλλαγή στο μήκος μιας ράβδου εξαρτάται από: (α) την αλλαγή στη θερμοκρασία της, (β) το αρχικό μήκος της ράβδου και (γ) το είδος του υλικού από το οποίο είναι φτιαγμένη μια ράβδος. Σχέση αλλαγής του μήκους μιας ράβδου: ΔL = α x L 0 x ΔT Ποσοτικές εφαρμογές. Παραδείγματα από την καθημερινή ζωή όπως: τα καλώδια μεταφοράς ηλεκτρισμού, τα μεταλλικά καπάκια των γυάλινων μπουκαλιών, οι ρωγμές που παρατηρούνται στους τοίχους των σπιτιών, διάκενα στις κατασκευές κτιρίων, πεζοδρομίων, σιδηροτροχιών κ.λπ. Μοριακό μοντέλο θερμικής διαστολής και συστολής των στερεών: με την αλλαγή στη θερμοκρασία των δομικών λίθων που αποτελούν ένα στερεό σώμα, αυτοί κινούνται γύρω από θέσεις που απέχουν μεγαλύτερη απόσταση η μια από την άλλη. Κατά τη θερμική διαστολή ή συστολή των στερεών δεν μεταβάλλεται το μέγεθος των δομικών λίθων που αποτελούν το στερεό. Θερμική διαστολή υγρών. 3 3
Γ Γυμνασίου /6/05 Διατυπώνουν υποθέσεις που αφορούν στους παράγοντες που επιδρούν στην αλλαγή του όγκου των υγρών με την αλλαγή στη θερμοκρασία τους. δ3 Εντοπισμός παραγόντων που πιθανόν να επηρεάζουν τη θερμική διαστολή / συστολή των υγρών. Πραγματοποιούν πειράματα για να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν τις υποθέσεις τους. Η αλλαγή στον όγκο μιας ποσότητας υγρού εξαρτάται από: (α) την αλλαγή στη θερμοκρασία του υγρού, (β) τον αρχικό όγκο του υγρού και (γ) το είδος του υγρού. Γνωρίζουν και να εφαρμόζουν τη σχέση υπολογισμού της αλλαγής του όγκου ενός υγρού με την αλλαγή της θερμοκρασίας του. Εντοπίζουν και παρουσιάζουν παραδείγματα από την καθημερινή ζωή που σχετίζονται με τη θερμική διαστολή ή συστολή των υγρών. Διαπιστώσουν πειραματικά ότι ο όγκος ενός αερίου αυξάνεται ή μειώνεται με την αύξηση ή τη μείωση της θερμοκρασίας του. Διατυπώνουν υποθέσεις που αφορούν στους παράγοντες που επιδρούν στην αλλαγή του όγκου των αερίων με την αλλαγή στη θερμοκρασία τους. Πραγματοποιούν πειράματα για να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν τις υποθέσεις τους. Σύνολο διδακτικών περιόδων Επανάληψη Αξιολόγηση στ9 π4 δ3 Σχέση αλλαγής του όγκου ενός υγρού: ΔV = β x V 0 x ΔT Ποσοτικές εφαρμογές. Παρουσιάζουν τον τρόπο λειτουργίας των θερμομέτρων υγρού. Κατασκευή θερμομέτρου υγρού. Συζήτηση της ανώμαλης διαστολής του νερού. Θερμική διαστολή και συστολή αερίων. Εντοπισμός παραγόντων που πιθανόν να επηρεάζουν τη θερμική διαστολή / συστολή των αερίων. Η αλλαγή στον όγκο μιας ποσότητας αερίου εξαρτάται από: (α) την αλλαγή στη θερμοκρασία του αερίου, (β) τον αρχικό όγκο του αερίου και δεν εξαρτάται από το είδος του αερίου. 3 Σύνολο διδακτικών περιόδων: 53 Σύνολο περιόδων για επανάληψη: 4 4
Γ Γυμνασίου /6/05 Σύνολο περιόδων για αξιολόγηση: 4 Σύνολο περιόδων: 6 5