программа курса -энергия-- 4курс
- 1. Программа IV курса «Энергия» 5.5. IV курс «Энергия» 1. Электрический ток Целевые результаты познавательной деятельности По окончании курса ученик: 1) объясняет механизм возникновения электрического тока на микроуровне, применяя связь I qnvS ; l 2) использует при решении проблем связь R ; S U 3) применяет при решении проблем закон Ома для участка цепи и для полной цепи I , R I , и выражения работы и мощности электрического тока A IU t , N IU ; Rr 4) вычисляет максимум электрической энергии и планирует по нему применение новых электрических устройств; 5) знает, что сопротивление металлического тела зависит линейно от температуры, а также знает, как температурная зависимость сопротивления дает информацию о механизме возникновения сопротивления; 6) описывает собственную и примесную проводимость полупроводника, в т.ч. электронную и дырочную проводимость; 7) знает, что основой полупроводниковой электроники является pn- переход как соединение полупроводников с различными типами проводимости; 8) объясняет с помощью рисунков поведение pn-перехода при приложении прямого и обратного напряжения; 9) описывает работу pn-перехода в светодиоде и вентильном фотоэлементе (фотоэлектрическом элементе); 10) знает условные обозначения провода, источника тока, выключателя, лампы накаливания, сопротивления, диода, реостата, конденсатора, индуктивной катушки, амперметра, вольтметра и использует их при чтении и конструировании простейших электрических схем; 11) использует мультиметр для измерения силы тока, напряжения и сопротивления. Содержание обучения Механизм возникновения электрического тока. Сущность закона Ома. Сопротивление проводника и удельное сопротивление вещества. Зависимость сопротивления металлического тела от температуры. Сверхпроводимость. Закон Ома для полной цепи тока. Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление источника тока. Электропроводность жидкостей, газов и полупроводников. pn-связь. Основы полупроводниковой электроники. Светодиод и вентильный фотоэлемент (фотоэлектрический элемент). Использование вольтметра, амперметра и мультиметра. Основные понятия: постоянный ток, концентрация носителей заряда, электрическое сопротивление, электродвижущая сила и внутреннее сопротивление источника тока, удельное сопротивление вещества, температурный коэффициент сопротивления, сверхпроводимость, критическая температура, собственная и примесная проводимость полупроводника, pn-переход, работа и мощность электрического тока. Единицы: Ом, Ом- метр, киловатт-час. Практические работы и применение ИКТ 1. Измерение силы тока, напряжения и сопротивления мультиметром (обязательная практическая работа). 1
- 2. 2. Знакомство в демонстрационном опыте с простейшими устройствами полупроводниковой электроники (диод, светодиод, фотоэлемент). 3. Изучение работы цепей тока с помощью соответствующих компьютерных симуляций. 2. Применения электромагнетизма Целевые результаты познавательной деятельности По окончании курса ученик: 1) описывает переменный ток как вынужденное колебание носителей заряда; 2) знает, что при переменном токе напряжение и сила тока зависят периодически от времени и что эту зависимость описывает функция синуса или косинуса; 3) описывает принцип работы генератора и электромотора; 4) описывает трансформатор, как устройство, основывающееся на явлении электромагнитной индукции и необходимое для преобразования переменного напряжения и тока, при этом отношение первичного и вторичного напряжения трансформатора равно приблизительно отношению числа витков первичной и вторичной обмотки; 5) вычисляет мощность переменного тока при активном потребителе и объясняет графически связь эффективных значений силы тока и напряжения I и U с амплитудными I U I U значениями I m и U m , N IU m m m m ; 2 2 2 6) описывает колебательный контур как базовое устройство излучения и приема радиоволн; 7) описывает требования техники электрической безопасности, а также принцип работы плавкого, биметаллического предохранителя и устройства защитного отключения при предотвращении несчастных случаев; 8) называет принципы обеспечения безопасной работы распределительной электрической сети; 9) описывает наиболее важные применения электромагнетизма, например, радиосвязь, телевидение, радары, глобальное позиционирование (GPS). Содержание обучения Переменный ток как вынужденное колебание носителей заряда. Получение и использование переменного тока. Генератор и электромотор. Передача электроэнергии. Трансформаторы и линии высокого напряжения. Сеть переменного тока. Фаза и нейтраль. Электробезопасность. Мощность переменного тока на активном сопротивлении. Эффективные значения силы тока и напряжения. Применения электромагнитных волн: радиосвязь, телевидение, радары, GPS (глобальное позиционирование). Основные понятия: электромагнитное колебание, переменный ток, генератор, электромотор, колебательный контур, трансформатор, первичная обмотка, вторичная обмотка, фазовый провод, нейтральный провод, защитное заземление, мощность на активном сопротивлении, эффективные и мгновенные значения силы тока и напряжения. Практические работы и применение ИКТ 1. Знакомство с работой трансформаторов и колебательных контуров, а также их применениями с помощью демонстрационного опыта или компьютерной модели. 2. Знакомство с применениями электромагнетизма с помощью интерактивного учебного видео. 3. Тепловые явления Целевые результаты познавательной деятельности По окончании курса ученик: 1) знает понятие внутренняя энергия и объясняет отличие тепловой энергии от других видов внутренней энергии; 2
- 3. 2) понимает температуру, как степень тепла, объясняет связь температуры со средней кинетической энергией хаотического движения молекул; 3) знает температурные шкалы Цельсия и Фаренгейта и знает в обеих шкалах важные температуры, например, ( 0C , 32 F ), (36 C , 96 F ) и (100 C , 212 F ); 4) описывает температурную шкалу Кельвина, умеет переходить от шкалы Цельсия к шкале Кельвина и наоборот, используя связь T = t ( C ) + 273 K; 5) называет важные признаки модели идеальный газ; 3 m 6) использует при решении проблем связи Ek kT ; p nkT ; pV RT ; 2 M 7) определяет графически параметры изопроцессов. Содержание обучения Внутренняя и тепловая энергия. Температура как степень тепла. Температурные шкалы Цельсия, Кельвина и Фаренгейта. Идеальный и реальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы. Явления в природе и технике, объясняемые уравнением состояния газа. Микро- и макропараметры, связь между ними. Базовые основы молекулярно- кинетической теории. Связь температуры со средней кинетической энергией молекул. Основные понятия: внутренняя энергия, тепловая энергия, температура, температурная шкала, макропараметр, микропараметр, давление газа, идеальный газ, уравнение состояния, молярная масса, концентрация молекул, изотермический, изобарный и изохорный процесс. Практические работы и применение ИКТ Знакомство с тепловыми явлениями с помощью компьютерной модели. 4. Основы термодинамики и энергетики Целевые результаты познавательной деятельности По окончании курса ученик: 1) объясняет изменение тепловой энергии при совершении механической работы или при теплопередаче, а также приводит соответствующие примеры из природы, различая виды теплопередачи; 2) формулирует I принцип термодинамики и связывает его с формулой ; Q U A ; 3) формулирует II принцип термодинамики и объясняет качественно понятие энтропии; 4) связывает принципы термодинамики с тепловыми машинами; 5) сравнивает коэффициенты полезного действия идеальной и реальной тепловой T T Q Q2 машины, применяя формулы id 1 2 и re 1 ; T1 Q1 6) знает, что задача энергетики – преобразовывать один вид энергии в другой; 7) знает, что на основе принципов термодинамики использованию энергии неизбежно сопутствует загрязнение; 8) описывает наиболее важные невосстановимые и восстановимые источники энергии, выделяя их долю в Эстонии и мире; 9) описывает наиболее важные направления развития эстонской и мировой энергетики. Содержание обучения Способы преобразования тепловой энергии: механическая работа и теплопередача. Виды теплопередачи: прямая теплопередача, тепловое излучение и конвекция. Количество теплоты. I принцип термодинамики, его связь с изопроцессами. Адиабатический процесс. Принцип работы тепловой машины, коэффициент полезного действия тепловой машины, тепловые машины в природе и технике. II принцип термодинамики. Обратимые и необратимые процессы в природе. Энтропия. Жизнь на Земле, исходя из аспекта энергии и энтропии. Необходимость понимания и учета принципов термодинамики. Передача 3
- 4. энергии в природе и технике. Тепловая, световая, электрическая, механическая и атомная энергия. Основы энергетики и промышленные источники энергии. Энергетические глобальные проблемы и возможности их решения. Энергетическая потребность Эстонии, энергетические проблемы и возможности их решения. Основные понятия: количество теплоты, тепловая энергия, теплопередача, конвекция, адиабатический процесс, обратимый и необратимый процесс, тепловая машина, энтропия, энергетика. Практические работы и применение ИКТ 1. Изучение теплопроводности различных веществ (опыт, требующий участия учащихся). 2. Знакомство с принципами термодинамики с помощью компьютерной модели. 3. Знакомство с основами энергетики с помощью интерактивного учебного видео. 4