Noarootsi Gümnaasiumi õppekava

Füüsika

1. I kursus : Füüsikalise looduskäsitluse alused

1. 
   Sissejuhatus füüsikasse
   
   1. 
      Õppesisu
      Jõudmine füüsikasse, tuginedes isiklikule kogemusele. Inimene kui vaatleja. Sündmus, signaal, aisting ja kujutlus. Vaatleja kujutlused ja füüsika. Füüsika kui loodusteadus. Füüsika kui inimkonna nähtavushorisonte edasi nihutav teadus. Mikro-, makro- ja megamaailm.
      
   2. 
      Põhimõisted
      

Loodus, loodusteadus, füüsika, vaatleja, nähtavushorisont, makro-, mikro- ja megamaailm.

3. 
   Lõiming
   

Füüsika, geograafia, keemia - loodus, loodusteadus

1. 
   Õpitulemused
   Kursuse lõpul õpilane
   1) seletab sõnade maailm, loodus ja füüsika tähendust;
   2) mõistab paratamatut erinevust looduse ning vaatleja kujutluste vahel;
   3) tunneb loodusteaduste põhieesmärki – saavutada üha parem vastavus looduse ja seda peegeldavate kujutluste vahel;
   4) teab nähtavushorisondi mõistet ja suudab vastata kahele struktuursele põhiküsimusele – mis on selle taga ning mis on selle sees?
   5) teab füüsika põhierinevust teistest loodusteadustest – füüsika ja tema sidusteaduste kohustust määratleda ja nihutada edasi nähtavushorisonte;
   6) määratleb looduse struktuuritasemete skeemil makro-, mikro- ja megamaailma ning nimetab nende erinevusi.
   
1. 
   Füüsika uurimismeetod
   
   1. 
      Õppesisu
      Loodusteaduslik meetod ning füüsikateaduse osa selle väljaarendamises. Üldine ja sihipärane vaatlus, eksperiment. Vajadus mudelite järele. Mudeli järelduste kontroll ja mudeli areng. Mõõtmine ja mõõtetulemus. Mõõtesuurus ja mõõdetava suuruse väärtus. Mõõtühikud ja vastavate kokkulepete areng. Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI). Mõõteriistad ja mõõtevahendid. Mõõteseadus. Mõõtemääramatus ja selle hindamine. Katseandmete esitamine tabelina ja graafikuna. Mõõtetulemuste töötlemine. Mudeli loomine.
      

2. 
   Põhimõisted
   

Vaatlus, hüpotees, eksperiment, mõõtmine, mõõtühik, mõõtühikute süsteem, mõõtemääramatus, etalon, mõõtesuurus, mõõdetava suuruse väärtus, mõõtetulemus, mõõtevahend, mudel, taatlemine.

3. 
   Praktilised tööd ja IKT rakendamine
   

Mingi mõõtmisseeria teostamine ja korrektse mõõtetulemuse esitamine.

Mõõtmised ja andmetöötlus õpetaja valitud näitel, võrdelise sõltuvuse kui mudelini jõudmine.

4. 
   Lõiming
   

Bioloogia, keemia, geograafia - loodusteaduslik uurimismeetod

Matemaatika – funktsioon, normaaljaotus, standardhälve

5. 
   Õpitulemused
   

Kursuse lõpul õpilane
1) seletab loodusteadusliku meetodi olemust (vaatlus-hüpotees-eksperiment-andmetöötlus-järeldus);
2) teab, et eksperimendi tulemusi üldistades jõutakse mudelini;
3) mõistab, et mudel kirjeldab reaalsust vaid kindlates fikseeritud tingimustes;
4) teab, et mudeli järeldusi tuleb alati kontrollida ning mudeli järelduste erinevus katsetulemustest tingib vajaduse uuteks eksperimentideks ja seeläbi uuteks mudeliteks;
5) teab, et üldaktsepteeritava mõõtmistulemuse saamiseks tuleb mõõtmisi teha mõõteseaduse järgi;
6) mõistab mõõtesuuruse ja mõõdetava suuruse väärtuse erinevust ning saab aru mõistetest mõõtevahend ja taatlemine.
7) teab rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi (SI) põhisuurusi ning nende mõõtühikuid ning seda, et teiste füüsikaliste suuruste ühikud on väljendatavad põhisuuruste ühikute kaudu;
8) teab standardhälbe mõistet ning oskab seda kasutada mõõtmisega kaasneva mõõtemääramatuse hindamisel.
9) kasutades mõõtesuurust, esitab korrektselt mõõdetava suuruse väärtuse kui arvväärtuse ja mõõtühiku korrutise;
10) teostab lihtsamaid mõõtmisi ning esitab korrektse mõõtetulemuse;
11) esitab katseandmeid tabelina ja graafikuna;
12) loob mõõtetulemuste töötlemise tulemusena mudeli, mis kirjeldab eksperimendis toimuvat.

3. 
   Füüsika üldmudelid
   
   1. 
      Õppesisu
      Füüsikalised objektid, nähtused ja suurused. Füüsikaline suurus kui mudel. Füüsika keel, selles kasutatavad lühendid. Skalaarid ja vektorid. Tehted vektoritega. Füüsika võrdlus matemaatikaga. Kehad, nende mõõtmed ja liikumine. Füüsikaliste suuruste pikkus, kiirus ja aeg  tulenevus vaatleja kujutlustest. Aja mõõtmine. Aja ja pikkuse mõõtühikud: sekund ja meeter.  Liikumise suhtelisus. Liikumise üldmudelid – kulgemine, pöörlemine, kuju muutumine, võnkumine ja laine. Vastastikmõju kui kehade liikumisoleku muutumise põhjus. Avatud ja suletud süsteem. Füüsikaline suurus jõud. Newtoni III seadus. Väli kui vastastikmõju vahendaja. Aine ja väli – looduse kaks põhivormi. Esmane tutvumine välja mõistega elektromagnetvälja näitel. Liikumisoleku muutumine. Kiirendus. Newtoni II seadus. Keha inertsus ja seda kirjeldav suurus – mass. Massi ja jõu mõõtühikud kilogramm ja njuuton. Newtoni I seadus. Töö kui protsess, mille korral pingutusega kaasneb olukorra muutumine. Energia kui seisundit kirjeldav suurus ja töö varu. Kineetiline ja potentsiaalne energia. Võimsus kui töö tegemise kiirus. Töö ja energia mõõtühik džaul ning võimsuse mõõtühik vatt. Kasuteguri mõiste.
      
   2. 
      Põhimõisted
      

Füüsikaline objekt, füüsikaline suurus, skalaarne ja vektoriaalne suurus, pikkus, liikumisolek, kiirus, aeg, kulgemine, pöörlemine, kuju muutumine, võnkumine, laine, vastastikmõju, jõud, aine, väli, kiirendus, inerts, mass, töö, energia, kineetiline ja potentsiaalne energia, võimsus, kasutegur. Ühikud: meeter (m), sekund (s), meeter sekundis (, meeter sekundis sekundi kohta (), kilogramm (kg), njuuton (N), džaul (J) ja vatt (W).

3. 
   Praktilised tööd ja IKT rakendamine
   

Tutvumine Newtoni seaduste olemusega (jõu ja massi varieerimine kindla keha korral) demokatse või arvutisimulatsiooni teel.
Tutvumine erinevate liikumise üldmudelitega demokatse või arvutisimulatsiooni teel.

4. 
   Lõiming
   

Matemaatika – vektor, tehted vektoritega

Õpitulemused

Kursuse lõpul õpilane

eristab füüsikalisi objekte, nähtusi ja suurusi;

teab skalaarsete ja vektoriaalsete suuruste erinevust ning oskab tuua nende kohta näiteid;

seletab füüsika valemites esineva miinusmärgi tähendust (suuna muutumine esialgsele vastupidiseks);

rakendab skalaarsete ning vektorsuuruste liitmise/lahutamise reegleid;

eristab füüsikat matemaatikast (matemaatika on kõigi kvantitatiivkirjelduste universaalne keel, füüsika peab aga alati säilitama seose loodusega);

mõistab, et füüsikalised suurused pikkus (ka teepikkus), ajavahemik (Δt) ja ajahetk (t) põhinevad kehade ja nende liikumise (protsesside) omavahelisel võrdlemisel;

teab, et keha liikumisolekut iseloomustab kiirus ning oskab tuua näiteid liikumise suhtelisuse kohta makromaailmas;

tunneb liikumise üldmudeleid – kulgemine, pöörlemine, kuju muutumine, võnkumine ja laine; oskab nimetada iga liikumisliigi olulisi erisusi;

teab, et looduse kaks oluliselt erinevate omadustega põhivormi on aine ja väli, nimetab nende peamisi erinevusi;

nimetab mõistete avatud süsteem ja suletud süsteem olulisi tunnuseid;

seletab Newtoni III seaduse olemust – mõjuga kaasneb alati vastumõju;

tunneb mõistet kiirendus ja teab, et see iseloomustab keha liikumisoleku muutumist;

seletab ja rakendab Newtoni II seadust – liikumisoleku muutumise põhjustab jõud;

teab, milles seisneb kehade inertsuse omadus ning et seda omadust iseloomustab mass;

seletab ja rakendab Newtoni I seadust –  liikumisolek saab olla püsiv vaid siis, kui kehale mõjuvad jõud on tasakaalus;

avab tavakeele sõnadega järgmiste mõistete sisu: töö, energia, kineetiline ja potentsiaalne energia, võimsus, kasulik energia, kasutegur;

sõnastab mõõtühikute  njuuton, džaul  ja  vatt  definitsioone ning oskab neid probleemide lahendamisel rakendada;

4. 
   Füüsika üldprintsiibid
   
   1. 
      Õppesisu
      

Põhjuslikkus ja juhuslikkus. Füüsika kui õpetus maailma kõige üldisematest põhjuslikest seostest. Füüsika tunnetuslik ja ennustuslik väärtus. Füüsikaga seotud ohud. Printsiibid füüsikas. Võrdlus matemaatikaga. Osa ja tervik. Atomistlik printsiip. Atomistika füüsikas ja keemias. Energia miinimumi printsiip. Tõrjutusprintsiip. Väljade liitumine ehk superpositsiooniprintsiip. Absoluutkiiruse printsiip. Relativistliku füüsika olemus (kvalitatiivselt). Massi ja energia samaväärsus.

2. 
   Põhimõisted
   

Põhjuslik ja juhuslik sündmus, printsiip, atomistlik printsiip, algosake, kvant, energia miinimumi printsiip, tõrjutusprintsiip, superpositsiooniprintsiip, absoluutkiirus ja absoluutkiiruse printsiip, relativistlik füüsika.

3. 
   Praktilised tööd ja IKT rakendamine
   Tutvumine relativistliku füüsika olemusega, kasutades vastavaid arvutisimulatsioone.
   
4. 
   Lõiming
   

Matemaatika – aksioom, funktsioon

Keemia – atomistika, uurimisvaldkond

Geograafia, bioloogia – uurimisvaldkond

5. 
   Õpitulemused
   Kursuse lõpul õpilane:
   

toob iga loodusteaduse uurimisvaldkonnast vähemasti ühe näite põhjusliku seose kohta;

toob vähemasti ühe näite füüsika pakutavate tunnetuslike ja ennustuslike võimaluste, aga ka füüsika rakendustest tulenevate ohtude kohta;

teab, mis on füüsika printsiibid ja oskab neid võrrelda aksioomidega matemaatikas;

teab, milles seisneb väljade puhul kehtiv superpositsiooni printsiip;

sõnastab atomistliku, energia miinimumi, tõrjutuse ja absoluutkiiruse printsiibi ning oskab tuua näiteid nende printsiipide kehtivuse kohta;

teab relativistliku füüsika peamist erinevust klassikalisest füüsikast;

oskab seletada ruumi ja aja relatiivsust, lähtudes vaatleja kujutlustest kehade ja liikumiste võrdlemisel.

teab valemist E = mc2  tulenevat massi ja energia samaväärsust.

2.