Общая характеристика учебного предмета «Физика»

Учебный предмет «Физика», базирующийся на физике как науке о наиболее общих законах природы, является системообразующим для изучения учебных предметов: физической географии, биологии, химии, астрономии и вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире.

Дидактическая модель учебного предмета «Физика» предусматривает содержательный и процессуальный компоненты.

Источником наполнения содержательного компонента являются:

• физические знания (научные факты, понятия, законы, теории, физическая картина мира);
• методологические знания (знания о процессах и методах познания).

Источником наполнения процессуального компонента являются:

• приемы изучения, соответствующие методам науки (использование наблюдения или теории для получения нового знания);
• познавательная деятельность учащихся, соответствующая переходу от явления к его сущности и от сущности к явлению;
• экспериментально-исследовательская деятельность учащихся, соответствующая этапам и логике научной деятельности (наблюдение, выдвижение гипотезы, экспериментальная проверка гипотезы, формулировка закона, создание теории).

Содержание учебного предмета «Физика» в X и XI классах, основные требования к результатам учебной деятельности учащихся по физике, концентрируясь по содержательным линиям (физические методы исследования явлений природы, физические объекты и закономерности взаимодействия между ними, физические аспекты жизнедеятельности человека), структурируются на основе физических теорий: молекулярно-кинетической, электромагнитной, волновой, квантово-механической.

Средствами учебного предмета «Физика» продолжается формирование научного мировоззрения и специфичная для физики экспериментально-исследовательская компетенция. Поддерживаются и развиваются коммуникативная, информационная, ценностно-ориентационная, личностного саморазвития и иные компетенции.

Цели и задачи изучения учебного предмета «Физика» на повышенном уровне

В контексте целей обучения и воспитания на III ступени общего среднего образования целями изучения физики как учебного предмета являются:

• продолжение формирования представлений о физической картине мира на основе освоения молекулярно-кинетической, электромагнитной, квантово-механической теорий;
• осознание роли физики в жизни общества, взаимосвязи развития физики, общества, техники, технологий, других наук;
• продолжение формирования общеучебных умений и навыков в решении практических задач, связанных с использованием физических знаний, в рациональном природопользовании и защите окружающей среды;
• продолжение формирования познавательного интереса к физике и технике;
• обеспечение подготовки к продолжению получения образования на уровнях среднего специального, высшего образования;
• развитие аналитического мышления, творческих способностей, осознанных мотивов учения;
• воспитание эстетического восприятия мира, убежденности в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития общества, сохранения окружающей среды; уважения к творцам науки и техники; отношения к физике как к элементу общечеловеческой культуры.

Достижение целей изучения физики обеспечивается решением следующих задач:

на предметном уровне:

• усвоение основных методов исследования, физических законов, теорий, понимание единства строения материи и неисчерпаемости процесса ее познания, роли практики в познании физических явлений и законов;

формирование умений:

• проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать измерительные приборы для изучения физических явлений, оценивать точность их измерений, представлять результаты наблюдений или измерений с помощью таблиц, графиков, выявлять на этой основе эмпирические закономерности и применять их для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств, решения физических задач;
• самостоятельно приобретать новые знания, решать физические задачи и выполнять экспериментальные исследования, в том числе с использованием информационных технологий;
• развивать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности.

на межпредметном уровне (в контексте с учебными предметами естественнонаучной составляющей образовательной программы базового образования (физика, биология, химия, астрономия)):

• продолжение формирования представлений о целостной естественнонаучной картине мира, понимание возрастающей роли естественных наук и научных исследований в современном мире; бережного отношения к окружающей среде и природопользованию;

развитие умений:

• формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты;
• решать учебные, практико-ориентированные задачи на межпредметной основе;

на метапредметном уровне:

• овладение учащимися универсальными учебными действиями как совокупностью способов действий, обеспечивающих им способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений (включая и организацию этого процесса), к эффективному решению различного рода жизненных задач, на основе которых продолжается формирование и развитие компетенций учащихся.

на личностном уровне:

• осознание учащимися значимости физического знания независимо от их профессиональной деятельности в будущем, ценности научных открытий и методов познания, творческой созидательной деятельности, образования на протяжении всей жизни.

Место учебного предмета в типовых учебных планах общего среднего образования

Типовой учебный план общего среднего образования на изучение физики на повышенном уровне в X и XI классах устанавливает по 4 учебных часа в неделю,

Предъявляемый учебный материал содержательного компонента, перечень демонстрационных опытов, компьютерных моделей, фронтальных лабораторных работ процессуального компонента учебного предмета «Физика», основные требования к результатам учебной деятельности учащихся распределены по разделам (темам) отдельно для X и XI классов с учетом последовательности изучения учебного материала, выполнения фронтальных лабораторных работ.

Количество учебных часов, отведенное на изучение каждой темы, является примерным. Оно зависит от предпочтений учителя в выборе педагогически обоснованных методов обучения и воспитания, форм проведения учебных занятий, видов учебной деятельности и познавательных возможностей учащихся.

Рекомендуемые подходы к организации образовательного процесса, формы, методы обучения и воспитания

Актуальными подходами к организации образовательного процесса являются системно-деятельностный, компетентностный и личностно-ориентированный. При реализации каждого из указанных подходов учащийся является главным объектом образовательного процесса. При этом основное внимание уделяется активной, разносторонней, в максимальной степени самостоятельной познавательной деятельности учащегося.

Механизмом реализации данных подходов при изучении физики являются современные технологии обучения и воспитания, обеспечивающие овладение учащимися методологическими, теоретическими знаниями, экспериментально-проектными умениями, приобретение опыта познавательной деятельности, развитие творческих способностей учащихся.

Контроль, или проверка результатов учебной деятельности учащихся, является обязательным компонентом образовательного процесса и определяется дидактикой как педагогическая диагностика.

Назначение проверки во всем многообразии ее форм, типов и методов проведения – выявление уровня усвоения учебного материала в соответствии с основными требованиями к результатам учебной деятельности учащихся, предъявляемыми в настоящей учебной программе, и на этой основе корректировка учебно-познавательной деятельности учащихся.

Контрольные работы (по четыре в X и XI классах) проводятся по темам, имеющим особое значение для формирования представлений о физической картине мира с учетом их прикладного характера.

X класс: «Основы МКТ. Идеальный газ»; «Основы термодинамики»; «Электростатика»; «Магнитное поле. Электромагнитная индукция»;

XI класс: «Механические колебания и волны»; «Электромагнитные колебания и волны»; «Оптика»; «Квантовая физика».

Количество самостоятельных работ с учетом многообразия их функций (ориентирующая, обучающая, диагностирующая, контролирующая, развивающая, воспитательная) определяет учитель.

Ожидаемые результаты освоения содержания образовательной программы среднего образования при изучении физики

Личностные результаты отражают:

• сформированность круга познавательных интересов;
• обоснованный выбор дальнейшего жизненного пути в соответствии с интересами и познавательными возможностями;
• сформированность общей культуры; естественнонаучного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития физики и социальной практики;
• потребность в самообразовании и самовоспитании; мотивацию к творческой деятельности, позитивному взаимодействию с партнерами;
• стремление к здоровому и безопасному образу жизни, бережному отношению к природе;
• готовность к принятию самостоятельных решений, построению и реализации жизненных планов, осознанному выбору профессии; социальной мобильности; мотивации к познанию нового и непрерывному образованию как условию профессиональной и общественной жизни.

Метапредметные результаты отражают:

овладение понятийным аппаратом физики и научным методом познания в объеме, необходимом для дальнейшего образования и самообразования;

умение: ясно и точно излагать свои мысли, логически обосновывать свою точку зрения, воспринимать и анализировать мнения собеседников, признавая право другого человека на иное мнение; постановки целей деятельности, планирования своей деятельности для достижения поставленных целей, предвидения возможных результатов этих действий, организации самоконтроля и оценки полученных результатов; воспринимать, анализировать, перерабатывать и предъявлять информацию в соответствии с поставленными задачами; анализировать конкретные жизненные ситуации, различные стратегии решения задач, выбирать и реализовывать способы поведения, самостоятельно планировать и осуществлять учебную деятельность;

приобретение опыта работы в группе с выполнением различных социальных ролей, рациональной деятельности в нестандартных ситуациях;

сформированность ценностного отношения к изучаемым на учебных занятиях явлениям и процессам, законам и теориям физики, а также к осваиваемым видам деятельности;

приобщение к опыту исследовательской деятельности в области физики и публичного представления результатов, в том числе с использованием средств информационных и коммуникационных технологий.

Предметные результаты отражают:

сформированность представлений об объективности научного физического знания; о системообразующей роли физики для развития других естественных наук, техники и технологий; научного мировоззрения как результата изучения основ строения материи и закономерностей физических явлений;

приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых измерений с использованием современных измерительных приборов; понимание неизбежности погрешностей любых измерений;

овладение системными знаниями о понятиях, законах физики и физических теориях;

становление мотивации к последующему изучению естественных и технических наук в системе среднего специального и высшего образования;

осознание эффективности применения достижений физики и технологий в целях рационального природопользования;

сформированность представлений о рациональном использовании природных ресурсов и энергии, о загрязнении окружающей среды как следствии работы машин и механизмов;

сформированность умений прогнозировать, анализировать и оценивать последствия бытовой и производственной деятельности человека с позиции экологической безопасности.

XI класс

(140 ч)

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

1. Механические колебания и волны (25 ч)

Колебательное движение. Гармонические колебания. Амплитуда, период, частота, фаза колебаний.

Уравнение гармонических колебаний.

Пружинный и математический маятники.

Превращения энергии при гармонических колебаниях. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс.

Распространение колебаний в упругой среде. Волны. Частота, длина, скорость распространения волны и связь между ними.

Звук.

Фронтальные лабораторные работы

1. Изучение колебаний груза на нити.

2. Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

3. Измерение жесткости пружины на основе закономерностей колебаний пружинного маятника.

Демонстрации, опыты, компьютерные модели

Колебания тела на нити и пружине.

Кинематическая модель гармонических колебаний.

Зависимость координаты колеблющегося тела от времени.

Зависимость периода гармонических колебаний математического маятника от его длины.

Вынужденные колебания.

Резонанс.

Образование и распространение поперечных и продольных волн.

Колеблющееся тело как источник звука (камертон).

Зависимость громкости звука от амплитуды колебаний.

Зависимость высоты тона от частоты колебаний.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Учащийся должен:

иметь представление:

о физических явлениях: волновое движение, звуковая волна;

знать/понимать: смысл физических моделей: математический и пружинный маятники; поперечные и продольные волны;

смысл физических понятий и явлений: свободные колебания, гармонические колебания, амплитуда, период, частота, фаза колебаний, вынужденные колебания, резонанс, длина волны, скорость распространения волны.

уметь:

описывать/объяснять физические явления: механические колебания и волны, резонанс.

владеть:

экспериментальными умениями: определять основные характеристики гармонических колебаний;

практическими умениями: решать качественные, графические, расчетные задачи на определение амплитуды, периода, частоты колебаний пружинного и математического маятников, фазы, смещения, скорости, ускорения и энергии гармонических колебаний, длины и скорости волны с использованием уравнения гармонического колебания, формул периода и частоты колебаний пружинного и математического маятников, связи частоты, длины и скорости распространения волны.

2. Электромагнитные колебания и волны (23 ч)

Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в контуре. Формула Томсона. Превращения энергии в колебательном контуре.

Переменный электрический ток.

Трансформатор. Производство, передача и распределение электрической энергии. Экологические проблемы производства, передачи и распределения электрической энергии.

Электромагнитные волны и их свойства. Шкала электромагнитных волн.

Различные виды электромагнитных излучений и их практическое применение. Действие электромагнитного излучения на живые организмы.

Демонстрации, опыты, компьютерные модели

Электромагнитные колебания.

Зависимость частоты электромагнитных колебаний от электроемкости и индуктивности контура.

Получение переменного тока при вращении проводящего витка в магнитном поле.

Осциллограммы переменного тока.

Передача электрической энергии на расстояние.

Трансформатор.

Излучение и прием электромагнитных волн.

Свойства электромагнитных волн.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Учащийся должен:

иметь представление:

о шкале электромагнитных волн;

скорости распространения электромагнитной волны;

путях развития электроэнергетики и экологических проблемах производства и передачи электроэнергии;

свойствах и применении инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских излучений;

знать/понимать:

смысл физических понятий: колебательный контур, свободные электромагнитные колебания, переменный электрический ток, амплитудные и действующие значения силы переменного тока и напряжения, трансформатор, скорость распространения электромагнитной волны.

уметь:

описывать и объяснять физические явления: электромагнитные колебания, переменный электрический ток, электромагнитные волны.

владеть:

практическими умениями: решать качественные, графические, расчетные задачи на определение периода и энергетических характеристик электромагнитных колебаний, действующих значений силы тока и напряжения, коэффициента трансформации, характеристик электромагнитных волн с использованием формул Томсона, энергии электромагнитных колебаний, действующих значений силы тока и напряжения, связи длины и частоты волны.

3. Оптика (39 ч)

Электромагнитная природа света.

Интерференция света, ее наблюдение и применение.

Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция света. Дифракционная решетка.

Закон отражения света. Сферические зеркала.

Закон преломления света. Показатель преломления. Полное отражение.

Формула тонкой линзы. Оптические приборы.

Поперечность световых волн. Поляризация света

Дисперсия света. Спектр. Спектральные приборы.

Фронтальные лабораторные работы

4. Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

5. Измерение показателя преломления стекла.

6. Изучение тонких линз.

Демонстрации, опыты, компьютерные модели

Интерференция света.

Дифракция света.

Получение спектра с помощью дифракционной решетки.

Закон преломления света.

Полное отражение света.

Световод.

Оптические приборы.

Получение спектра с помощью призмы.

Невидимые излучения в спектре нагретого тела.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Учащийся должен:

иметь представление:

об электромагнитной природе света;

о наблюдении и применении интерференции;

об устройстве и принципах действия оптических и спектральных приборов,

о вкладе белорусских ученых в развитие физической оптики.

знать/понимать:

смысл физических понятий и явлений: когерентность, интерференция, дифракция, дисперсия, показатель преломления, поляризация света;

смысл физических законов и принципов: отражения и преломления света, принципа Гюйгенса-Френеля;

уметь:

описывать и объяснять физические явления: отражение, преломление света, интерференция, дифракция, поляризация, дисперсия;

владеть:

экспериментальными умениями: определять длину волны видимого света, показатель преломления вещества, фокусные расстояния собирающих и рассеивающих линз;

практическими умениями: решать качественные, графические, расчетные задачи на определение длины световой волны, порядка дифракционных максимумов, на построение хода световых лучей в призмах и плоскопараллельных пластинах, в зеркалах и системах линз; характеристик изображения в зеркалах, тонких линзах с использованием законов прямолинейного распространения, отражения и преломления света, формул дифракционной решетки, сферического зеркала, тонкой линзы.

4. Основы специальной теории относительности (8 ч)

Принцип относительности Галилея и электромагнитные явления. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Пространство и время в специальной теории относительности.

Закон взаимосвязи массы и энергии.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Учащийся должен:

иметь представление:

об относительности одновременности;

знать/понимать:

постулаты Эйнштейна, следствия из преобразований Лоренца;

смысл физических законов: взаимосвязь массы и энергии;

владеть:

практическими умениями: решать качественные, расчетные задачи на определение сокращения длины, замедления времени в различных инерциальных системах отсчета, на применение закона взаимосвязи массы и энергии.

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

5. Фотоны. Действия света (9 ч)

Фотоэффект. Экспериментальные законы внешнего фотоэффекта. Квантовая гипотеза Планка.

Фотон. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Давление света. Импульс фотона. Корпускулярно-волновой дуализм.

Демонстрации, опыты, компьютерные модели

Фотоэлектрический эффект.

Законы внешнего фотоэффекта.

Устройство и действие фотореле.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Учащийся должен:

иметь представление:

о тепловом излучении и квантовой гипотезе Планка;

применении фотоэффекта;

давлении света;

корпускулярно-волновом дуализме;

знать/понимать:

смысл физических понятий: фотон, внутренний и внешний фотоэффект, красная граница фотоэффекта, работа выхода, давление света; импульс фотона;

смысл физических законов: внешнего фотоэффекта;

уметь:

объяснять: явление внешнего фотоэффекта;

владеть:

практическими умениями: решать качественные, графические, расчетные задачи на определение энергии и импульса фотона, красной границы фотоэффекта, задерживающего потенциала, работы выхода с использованием уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

6. Физика атома (10 ч)

Явления, подтверждающие сложное строение атома. Ядерная модель атома.

Квантовые постулаты Бора. Квантово-механическая модель атома водорода.

Излучение и поглощение света атомами. Спектры испускания и поглощения.

Спонтанное и индуцированное излучение. Лазеры.

Демонстрации, опыты, компьютерные модели

Линейчатый спектр излучения.

Спектр поглощения.

Модель опыта Резерфорда.

Лазер.

Голограмма.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Учащийся должен:

иметь представление:

о физических моделях: ядерная модель атома, модель атома водорода по Бору;

принципе действия лазера;

достижениях белорусских ученых в области спектроскопии и квантовой электроники;

знать/понимать:

смысл физических понятий: основное и возбужденное энергетические состояния атома;

смысл постулатов Бора;

уметь:

объяснять: процесс излучения и поглощения энергии атомом;

владеть:

практическими умениями: решать качественные и расчетные задачи на определение частоты и длины волны излучения атома при переходе электрона в атоме из одного энергетического состояния в другое.

7. Ядерная физика и элементарные частицы (23 ч)

Протонно-нейтронная модель строения ядра атома. Дефект масс. Энергия связи атомного ядра.

Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях. Энергетический выход ядерных реакций.

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Альфа-, бета- радиоактивность, гамма-излучение. Действие ионизирующих излучений на живые организмы.

Деление тяжелых ядер. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор. Реакции ядерного синтеза.

Ядерная энергетика. Экологические проблемы работы атомных электростанций.

Элементарные частицы и их взаимодействия.

Демонстрации, опыты, компьютерные модели

Наблюдение треков в камере Вильсона (компьютерная модель).

Фотографии треков заряженных частиц.

Ядерный реактор.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Учащийся должен:

иметь представление:

о ядерной энергетике;

об экологических проблемах работы атомных электростанций;

об элементарных частицах и их взаимодействиях;

о достижениях белорусских ученых в области ядерной физики и физики элементарных частиц.

знать/понимать:

смысл физических понятий: протонно-нейтронная модель ядра, ядерная реакция, энергия связи, дефект масс, энергетический выход ядерной реакции, период полураспада, цепная ядерная реакция деления;

смысл физических явлений и процессов: радиоактивность, радиоактивный распад, деление и синтез ядер;

смысл физических законов: радиоактивного распада, сохранения в ядерных реакциях;

владеть:

практическими умениями: решать качественные и расчетные задачи на определение продуктов ядерных реакций, энергию связи атомного ядра, периода полураспада радиоактивных веществ с использованием закона сохранения электрического заряда и массового числа, формулы взаимосвязи массы и энергии.

8. Единая физическая картина мира (3 ч)

Современная естественнонаучная картина мира.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Учащийся должен:

иметь представление о современной естественнонаучной картине мира.