Charakteristika a cíle předmětu:

Obsah volitelného vyučovacího předmětu Fyzikální seminář vychází ze vzdělávacích oborů Fyzika vzdělávací oblasti Člověk a příroda Rámcového vzdělávacího plánu gymnaziálního vzdělávání (RVP GV). Navazuje na předmět Fyzika, vhodně jeho učivo doplňuje a prohlubuje poznatky v něm získané.

Cíle výuky předmětu Fyzikální seminář:

Vzdělávání v daném vzdělávacím oboru směřuje k utváření a rozvíjení klíčových kompetencí tím, že vede žáka:

– ke zkoumání fyzikálních faktů a jejich souvislostí s využitím různých empirických metod poznávání (pozorování, měření, experiment) i různých metod racionálního uvažování, ke schopnosti ve vhodné míře abstrahovat a vytvářet obecné závěry

– k potřebě klást si otázky o průběhu a příčinách různých přírodních procesů, správně tyto otázky formulovat a hledat na ně adekvátní odpovědi (podněcuje touhu žáka po hlubším poznání)

– ke způsobu myšlení, které vyžaduje ověřování vyslovovaných domněnek

o přírodních faktech více nezávislými způsoby, k posuzování důležitosti, spolehlivosti

a správnosti získaných dat pro potvrzení nebo vyvrácení vyslovovaných hypotéz či závěrů (kritický přístup ke zdrojům informací)

– k porozumění souvislostem mezi činnostmi lidí a stavem životního prostředí

– k zapojování do aktivit směřujících k šetrnému chování k přírodním systémům, ke svému zdraví i ke zdraví ostatních lidí

– k uvažování a jednání, která preferují co nejefektivnější využívání zdrojů energie v praxi, včetně co nejširšího využívání obnovitelných zdrojů

– k utváření dovedností vhodně se chovat při kontaktu s objekty či situacemi, které mohou ohrožovat životy, zdraví, majetek nebo životní prostředí lidí, k vědomí spoluodpovědnosti za stav blízkého i globálního životního prostředí a k uvědomění si nebezpečí zneužití výsledků vědeckotechnického pokroku proti lidstvu

– k pozitivnímu vztahu k práci a k odpovědnosti za kvalitu svých i společných výsledků práce

– k vytrvalosti a soustavnosti při plnění zadaných úkolů, k uplatňování tvořivosti a vlastních nápadů při pracovní činnosti a k vynakládání úsilí na dosažení kvalitního výsledku

– k poznání, že technika jako významná součást lidské kultury je vždy úzce spojena s pracovní činností člověka .

Časové vymezení vyučovacího předmětu

Vyučovací předmět se realizuje ve 4. ročníku čtyřletého gymnázia a oktávě osmiletého gymnázia s časovou dotací 2 vyučovací hodiny týdně.

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu Fyzikální seminář ve školním roce 2018/19

Očekávané výstupy

Žák:

– početně i graficky vyřeší úlohy se složenými pohyby a správně interpretuje princip superpozice pohybů

– správně definuje dostředivou a odstředivou sílu, vypočte jejich velikost a aplikuje tento výpočet v různých oblastech fyziky

– popíše síly působící na tělesa v neinerciálních vztažných soustavách a řeší úlohy na pohyb těles v těchto soustavách

– definuje a vypočte intenzitu gravitačního pole, správně interpretuje vztah intenzity a gravitačního zrychlení a rozliší pojmy gravitační a tíhové zrychlení

– vypočte délku a dobu vrhu svislého, vodorovného a šikmého

– vypočte hodnotu kruhové a parabolické rychlosti družice

– pomocí Keplerových zákonů vysvětlí nerovnoměrný pohyb Země kolem Slunce a vypočte oběžnou dobu planety a její střední vzdálenost od Slunce

– řeší úlohy s momentem síly

– graficky i početně najde výslednici různoběžných i rovnoběžných sil s odlišným působištěm a rozloží sílu na libovolné dvě složky

– určí početně polohu těžiště tuhého tělesa

– vypočte moment setrvačnosti a kinetickou energii TT

-definuje ideální kapalinu a ideální plyn, určí společné a rozdílné vlastnosti

-na základě Pascalova zákona objasní principy hydraulických a pneumatických zařízení

-určí velikost vztlakové síly působící na těleso a na základě Archimedova zákona předpoví chování tělesa v tekutině

-na základě rovnice kontinuity a Bernoulliho rovnice určí rychlost a tlak proudící kapaliny

-rozliší laminární a turbulentní proudění reálné kapaliny, vypočte velikost odporové síly a vysvětlí vznik aerodynamické vztlakové síly

-správně interpretuje pojmy termodynamická soustava, rovnovážný stav, rovnovážný děj, uvede příklady přibližně rovnovážných dějů

– vypočte práci plynu za konstantního tlaku, graficky znázorní práci plynu za proměnného tlaku, definuje 2. a 3. termodynamický zákon, objasní základní principy tepelných motorů a vypočte jejich teoretickou účinnost

– vypočte intenzitu el. pole a el. potenciál na povrchu nabité vodivé koule ve vakuu a v určité vzdálenosti od jejího povrchu

– objasní jev elektrostatické indukce v kovu a polarizace dielektrika, určí relativní permitivitu dielektrika

– pomocí Kirchhoffových zákonů vypočte hodnoty proudů v jednoduchých el. sítích

– objasní princip činnosti elektromagnetického oscilátoru, ze základních parametrů oscilačního obvodu vypočte frekvenci a periodu elektromagnetických kmitů

– vysvětlí vznik elektromagnetické vlny

– objasní princip přenosu informací pomocí elektromagnetických vln a princip činnosti vysílače a přijímače

– řeší úlohy na ohyb světla na optické mřížce

– objasní pojmy polarizované a nepolarizované světlo, principy polarizace a výpočtem určí hodnotu polarizačního úhlu

– vypočte světelný tok světelného zdroje a osvětlení určité plochy

– vysvětlí pojetí prostoru a času v předrelativistické fyzice

– objasní historický vývoj poznatků o rychlosti světla a definuje dva základní postuláty v STR

– vysvětlí jev dilatace času, „paradox dvojčat“ a doloží své závěry výpočtem

– vypočte délku předmětu při určité rychlosti vzhledem k pozorovateli

– najde výslednou hodnotu rychlosti složeného pohybu při rychlostech blížících se rychlosti světla

– správně interpretuje Einsteinův vztah hmotnosti a energie a formuluje zákony zachování hmotnosti, hybnosti a energie v STR

– správně definuje klasickou fyziku jako zvláštní případ STR

– nastíní základní myšlenky obecné teorie relativity

– vysvětlí metody detekce množství částic, trajektorií částic a principy urychlovačů částic

– vysvětlí veličiny popisující vlastnosti částic a správně třídí částice podle hodnot těchto veličin

-orientuje se v systému středoškolské fyziky, interpretuje učivo jednotlivých tematických celků a řeší úlohy na úrovni maturitní zkoušky z fyziky

Učivo

Mechanika

–Skládání pohybů a rychlostí

– Dostředivá a odstředivá síla

– Neinerciální vztažné soustavy

– Gravitační pole: intenzita gravitačního pole, gravitační a tíhové zrychlení, pohyby v homogenním tíhovém poli Země, pohyby v radiálním gravitačním poli Země (umělé družice Země), Sluneční soustava, Keplerovy zákony

– Mechanika tuhého tělesa (TT): výpočty s momentem síly, skládání a rozklad sil, dvojice sil, těžiště, rovnovážná poloha TT, moment setrvačnosti, kinetická energie TT.

– Mechanika tekutin: Pojem ideální kapaliny a ideálního plynu, Tlak v klidné kapalině, Pascalův zákon, hydrostatický a atmosferický tlak, Vztlaková síla, Archimedův zákon, Proudění ideální kapaliny, rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, Proudění reálné tekutiny, odpor prostředí, Křídlo letadla, vztlaková aerodynamická síla

Molekulová fyzika a termika

-Rovnovážný stav a rovnovážný děj v termodynamické soustavě

-Práce plynu, kruhový děj s ideálním plynem

-2. a 3. termodynamický zákon, tepelné motory

Elektřina a magnetismus

– Elektrické pole nabitého vodivého tělesa

ve vakuu

– Elektrostatická indukce, polarizace dielektrika

– Kirchhoffovy zákony

– Elektromagnetický oscilátor a vznik elektromagnetického vlnění

– Sdělovací soustava – vysílač, přijímač

Optika:

– Ohyb a polarizace světla

– Fotometrické veličiny

Speciální teorie relativity:

– Prostor a čas v klasické mechanice

– Vznik STR a její základní principy

– Relativnost současnosti, dilatace času, kontrakce délek

– Skládání rychlostí v STR

– Základní pojmy relativistické dynamiky, vztah mezi energií a hmotností tělesa

– Vztah STR a klasické fyziky

– Základní myšlenky obecné teorie relativity

Fyzika mikrosvěta:

-Radioaktivita a její využití

– Metody detekce a urychlování částic

Závěrečné opakování

-systematizace středoškolského učiva fyziky

PT, náměty, činnosti, mezipředmětové souvislosti

matematika – operace s vektory

-geografie – vliv rotace Země a zeměpisné polohy daného místa na velikost tíhového zrychlení

-dějepis – vývoj názorů na stavbu vesmíru, historie výzkumu vesmíru

-matematika – operace s vektory

-ENV – Člověk a životní prostředí: vliv odporové síly na spotřebu pohonných hmot u dopravních prostředků a z toho vyplývající množství emisí ovlivňující kvalitu ovzduší

-dějepis – praní stroj, průmyslová revoluce

-ENV – Člověk a životní prostředí: vliv různých typů tepelných motorů na životní prostředí

dějepis, ZSV – posouzení významu rozvoje komunikační techniky ve 20. – 21. století

-ENV – Člověk a životní prostředí: osvětlení a hygiena práce

-dějepis, ZSV – význam teorie relativity pro rozvoj přírodovědného i společenskovědního (filosofie) poznání ve 20. století

-ENV – Člověk a životní prostředí: vliv ionizujícího záření na organismus

Vyučující ve školním roce 2021/2022

RNDr. Josef Křeček