Fizika

Postavljeno dana 24.09.2015.

Cilj učenja fizike jeste sticanje funkcionalne naučne pismenosti, osposobljavanje učenika za uočavanje i primenu fizičkih zakona u svakodnevnom životu, razvoj logičkog i kritičkog mišljenja u istraživanjima fizičkih fenomena.

Razred	Prvi
Nedeljni fond časova	2 časa
Godišnji fond časova	70 časova

ISHODI

Po završetku prvog razreda učenik će biti u stanju da:

OBLAST/TEMA

SADRŽAJI

– razlikuje skalarne i vektorske fizičke veličine i primenjuje osnovne operacije na njima;

– objasni značaj i ulogu eksperimenta i teorije u opisivanju fizičkih procesa i pojava, samostalno pripremi jednostavniji projekat i izvede odgovarajuće fizičko istraživanje;

– analizira i grafički prikazuje zakone ravnomernog, ravnomerno promenljivog pravolinijskog i kružnog kretanja;

– analizira različite oblike kretanja i određuje njihove parametre;

– rešava različite zadatke (kvalitativne, računske, eksperimentalne);

– objasni dejstvo centripetalne i centrifugalne sile, prepoznaje ih i shvata njihov značaj u konkretnim primerima (kretanje vozila u krivini, kruženje satelita oko Zemlje, cetrifugiranje…);

– koristi analogiju između veličina i zakona translatornog i rotacionog kretanja i primenjuje u rešavanju problema;

– objasni uslove i razlikuje oblike ravnoteže, koristi ih u svakodnevnoj praksi;

– objašnjava princip rada i primenu prostih mašina (poluga, strma ravan, kotur);

– poveže uticaj gravitacije sa kretanjem tela, pojavama i procesima na Zemlji i u Sunčevom sistemu;

– razlikuje pojmove sila Zemljine teže i težina tela, razume razliku između mase i težine tela i poznaje uslove za bestežinsko stanje;

– analizira i povezuje pojmove mehanički rad, snaga, kinetička i potencijalna energija;

– koristi zakone održanja impulsa i mehaničke energije u rešavanju problema i prepoznaje ih u okruženju;

– povezuje zakone kretanja sa silom i energijom i primenjuje Njutnove zakone mehanike i zakone održanja;

– samostalno postavi jednostavan eksperiment, prikupi podatke merenjem, obradi ih na odgovarajući način (tabelarno, grafički) i odredi traženu veličinu sa greškom merenja;

– povezuje teoriju i praksu, objašnjava rezultate eksperimenta i procenjuje njihovu saglasnost sa predviđanjima.

UVOD U FIZIKU

Predmet, metode i zadaci fizike. Veza fizike sa drugim prirodnim naukama i sa tehnikom.

Fizičke veličine – osnovne i izvedene jedinice (SI). Zakoni fizike.

Vektori i osnovne operacije sa vektorima (sabiranje vektora, množenje vektora skalarom, razlaganje vektora).

Demonstracioni ogled:

– Operacije s vektorima (pomoću dinamometara na magnetnoj tabli).

KRETANjE

Mehaničko kretanje, vektor položajai pomeraj. Putanja i put.

Srednja i trenutna brzina. Zakon slaganja brzina.

Ubrzanje, tangencijalna i normalna komponenta ubrzanja.

Zakoni ravnomernog i ravnomerno-promenljivog pravolinijskog kretanja.

Kretanje sa ubrzanjem g – vertikalni, horizontalni i kosi hitac.

Kružno kretanje materijalne tačke, pojmovi i veličine koje ga definišu. Veza između ugaonih i linijskih veličina.

Ravnomerno i ravnomerno-promenljivo kružno kretanje materijalne tačke.

Kruto telo, translatorno i rotaciono kretanje. Analogija kinematičkih veličina kojima se opisuju translatorno i rotaciono kretanje.

Zakoni ravnomernog i ravnomerno-promenljivog rotacionog kretanja.

Demonstracioni ogledi:

– Ravnomerno i ravnomerno-ubrzanokretanje (pomoću kolica, tegova i hronometra; pomoću cevi sa vazdušnim mehurom).

– Srednja brzina, trenutna brzina i ubrzanje (pomoću digitalnog hronometra sa senzorimapoložaja ili pomoću data-logera sa odgovarajućim senzorima).

– Kružno kretanje i rotacija tela (pomoću centrifugalne mašine i rotacionog diska) – demonstracija odgovarajućih kinematičkih veličina.

Laboratorijska vežba

– Proučavanje ravnomernog i ubrzanog pravolinijskog kretanja pomoću Atvudove mašine i digitalnog hronometra sa senzorima položaja.

DINAMIKA

TRANSLACIONOG KRETANjA

Uzajamno delovanje tela – sila.

Sile u mehanici (sila teže, sila zatezanja, sila pritiska i sila reakcije podloge, sila potiska, sila otpora sredine).

Masa i impuls.

Njutnovi zakoni mehanike

Trenje. Sile trenja mirovanja, klizanja i kotrljanja.

Centripetalna sila. Sile kod kružnog kretanja.

Inercijalni i neinercijalni referentni sistemi. Sile inercije.

Demonstracioni ogledi:

– Slaganje sila (kolinearnih i nekolinearnih).

– Drugi Njutnov zakon (pomoću kolica za različite sile i mase tegova).

– Galilejev eksperiment (kretanjekuglice po žljebu, uz i niz strmuravan).

– Treći Njutnov zakon (kolicapovezana oprugom ili dinamometrom).

– Sila trenja na horizontalnoj podlozi i na strmoj ravni sa promenljivim nagibom.

– Centripetalna sila (pomoću koncaza koji je vezano neko malo telo, pomoću dinamometra i diska kojirotira).

Laboratorijske vežbe

– Provera II Njutnovog zakona pomoću kolica i tegova ili Atvudove mašine.

– Određivanje koeficijenta trenja.

DINAMIKA

ROTACIONOG

KRETANjA

KRUTOG

TELA

Moment sile. Moment inercije.

Moment impulsa.

Osnovni zakon dinamike rotacije.

Spreg sila, moment sprega.

Demonstracioni ogledi:

– Moment sile, moment inercije (Oberbekov točak, obrtni disk ili slično).

Laboratorijska vežba

– Provera zakona dinamike rotacije pomoću Oberbekovog točka.

RAVNOTEŽA

TELA

Statička (stabilna, labilna, indiferentna) i dinamička ravnoteža.

Uslovi ravnoteže. Ravnoteža tela na strmoj ravni. Poluga.

Demonstracioni ogledi:

– Demonstracija različitih vrstaravnoteže.

– Ravnoteža tela na strmoj ravni.

– Poluga.

GRAVITACIJA

Njutnov zakon gravitacije.

Zemljina teža i ubrzanje slobodnog pada. Težina tela, bestežinsko stanje.

Gravitaciono polje. Jačina gravitacionog polja.

Demonstracioni ogledi:

– Težina (telo okačeno o dinamometar); bestežinsko stanje.

– Slobodan pad (Njutnova cev).

ZAKONI

ODRŽANjA

Zakoni održanja u mehanici. Izolovan sistem. Zakon održanja impulsa (reaktivno kretanje, uzmak).

Rad sile, aktivna komponenta sile,pozitivan i negativan rad.

Kinetička energija. Rad i promena kinetičke energije. Snaga. Rad, snaga i kinetička energija kod rotacionog kretanja.

Konzervativne sile i potencijalna energija. Potencijalna energija gravitacione interakcije, potencijalna energija elastične opruge.

Zakon održanja energije u mehanici (primeri). Elastičan i neelastičansudar.

Zakon održanja momenta impulsa(piruete).

Demonstracioni ogledi:

– Zakon održanja impulsa (pomoću kolica sa oprugom, kretanje kolica sa epruvetom).

– Zakon održanja energije (model „mrtve petlje”, Maksvelov disk).

– Perkusiona mašina.

– Zakon održanja momenta impulsa (Prantlova stolica).

Laboratorijska vežba

– Provera zakona održanja energijeu mehanici (kolica sa tegom).

Razred	Drugi
Nedeljni fond časova	3 časa
Godišnji fond časova	105 časova

STANDARDI

ISHODI

Po završetku razreda učenik će biti u stanju da:

TEMA i

ključni pojmovi sadržaja programa

2.FI.1.1.7. Razume smisao pojmova pritisak kod svih agregatnih stanja i poznaje osnove statike i dinamike fluida.

2FI.1.2.1. Razlikuje parametre gasa i svojstva idealnih gasova; zna sve merne jedinice u kojima se izražavaju.

2FI.1.2.2. Razlikuje osnovna agregatna stanja supstance i njihova osnovna toplotna i mehanička svojstva.

2FI.1.2.3. Poznajedijagrame koji prikazuju promene stanja gasa i međusobnu povezanost parametara gasa kroz jednačinu stanja idealnog gasa.

2FI.1.2.4. Razume Prvi princip termodinamike i smer toplotne razmene.

2FI.1.2.5. Poznaje dozvoljene temperaturske skale i razlikuje materijale prema njihovoj toplotnoj provodljivosti i stišljivosti.

2.FI.1.3.2. Razlikuje karakteristične fizičke veličine za svaku tačku električnog polja (jačina polja i električni potencijal) i razume da se pri pomeranju naelektrisanja vrši rad koji zavisi od razlike potencijala.

2.FI.1.3.4. Razlikuje elektromotornu silu i električni napon, unutrašnju otpornost izvora struje i električnu otpornost provodnika i zna veličine od kojih zavisi otpornost provodnika. Razlikuje otpornosti u kolu jednosmerne i naizmenične struje (termogena otpornost, kapacitivna i induktivna otpornost).

− koristi naučni jezik fizike za opisivanje fizičkih pojava;

− povezuje makroskopske karakteristike gasa sa mikroskopskim karakteristikama kretanja molekula;

– koristi jednačinu stanja idealnog gasa i grafike (p,V,T) za objašnjavanje izoprocesa;

− koristi odgovarajuće pojmove, veličine i zakone za opisivanje energijskih transformacija u toplotnim procesima i primenjuje ih u

konkretnim situacijama (klimatizacija, toplotna izolacija…);

− primenjuje Prvi princip termodinamike za objašnjenje termodinamičkih izoprocesa;

−razmatra nepovratnost toplotnih procesa sa aspekta promene entropije sistema;

− poznaje osnovni princip rada toplotnih mašina i ume da odredi koeficijent korisnog dejstva u termodinamičkim ciklusima na osnovu korisnog rada i uložene energije; (jednostavnijih sistema);

− povezuje karakteristike molekulskih sila sa njihovim uticajem na makroskopska svojstva čvrstih tela i tečnosti: toplotno širenje, elastičnost, stišljivost, viskoznost, površinski napon i kapilarne pojave (ishrana biljaka, protok krvi…), promene agregatnih stanja;

− koristi pojmove i zakone mehanike fluida za opisivanje njihovog kretanja kao i kretanja čvrstih tela u gasovima i tečnostima;

1. MOLEKULSKO-KINETIČKA TEORIJA GASOVA

Model idealnog gasa. Pritisak gasa i temperatura sa stanovišta Molekulsko-kinetičke teorije. Jednačina stanja idealnog gasa i gasni zakoni.

Demonstracioni ogledi:

Toplotno kretanje molekula (model Braunovog kretanja).

Rejlijev ogled

Difuzija gasova

Laboratorijska vežba

1. Provera Bojl-Mariotovog zakona

2. TERMODINAMIKA

Osnovni pojmovi i Principi termodinamike.

Kvalitativni pojam entropije

Toplotne mašine.

Demonstracioni ogledi:

Adijabatski procesi (kompresija, ekspanzija).

Statistička raspodela (Galtonova daska). Merenje spec. toplotnog kapaciteta kalorimetrom.

2.FI.1.3.6. Navodi primere praktične primene znanja iz fizike o električnim i magnetnim pojavama i rešava jednostavne probleme i zadatke koristeći Kulonov, Omov i Džul–Lencov zakon i primenjuje ih u praksi.

2.FI.2.1.3. Primenjuje Hukov zakon za objašnjavanje elastičnih svojstava tela; koristi Arhimedov zakon, zakone održanja, Bernulijevu jednačinu i druge efekte kod fluida za objašnjavanje pojava i rešavanje problema kod tečnosti i gasova.

2FI.2.2.1. Povezuje gasne zakone i jednačinu stanja idealnog gasa sa prvim i drugim principom termodinamike i sa toplotnim kapacitetima; tumači dijagrame koji prikazuju promene stanja gasa u jednostavnim izo-procesima.

2FI.2.2.2. Razlikuje povratne i nepovratne procese; razume pojmove, veličine i pojave: molarna masa, apsolutna nula, Avogadrov broj, entropija, toplotni kapacitet, promena unutrašnje energije, rad gasa, toplota faznog prelaza, koeficijent termičkog širenja i toplotne ravnoteže.

2FI.2.2.3. Opisuje: realne gasove, vlažnost vazduha, difuziju, zagrevanje, hlađenje, promene agregatnih stanja – isparavanje, ključanje, topljenje, širenje tela pri zagrevanju i rad toplotnog motora.

2FI.2.2.4. Kod objašnjenja toplotnih svojstava gasa razlikuje i koristi: specifični toplotni kapacitet, molarni toplotni kapacitet, toplotu faznog prelaza i specifičnu toplotu faznog prelaza.

2.FI.2.3.2. Razume smisao rada u elektrostatičkom polju. Poznaje pojam ekvipotencijalne površine i razume vezu između jačine električnog polja i potencijala.

2.FI.2.3.3.Koristi oba Kirhofova pravila pri rešavanju problema i zadataka razgranatih strujnih kolai ume da izračuna ekvivalentnu otpornost u kolu jednosmerne struje sa serijskom, paralelnom ili mešovitom vezom.

2.FI.2.3.5. Rešava probleme i zadatke primenjujući zakone elektrostatike, elektrodinamike i magnetizma; koristi uređaje i merne instrumente i na osnovu analize dobijenih rezultata dolazi do empirijske zavisnosti između fizičkih veličina.

2.FI.3.1.2. Koristi i razume međumolekulske interakcije u fluidima za objašnjenje površinskog napona i viskoznosti tečnosti.

2FI.3.2.2. Pazume kako od složenosti molekula zavisi broj stepeni slobode, Poasonove (adijabatske) konstante i unutrašnja energija gasa i prepoznaje jednačine adijabatskog procesa; rešava složenije računske i problemske zadatke iz toplotne fizike.

2FI.3.2.3. Koristi vezu između makro i mikro parametara gasa (pritiska i srednje kinetičke energije molekula gasa, temperature i srednje kinetičke energije molekula gasa) za objašnjenje gasnih procesa i pojava u sistemima sa velikim brojem čestica.

2.FI.3.3.1. Objašnjava fizičke pojave: delovanje spoljašnjeg električnog polja na dipol, različito ponašanje dijamagnetika, paramagnetika i feromagnetika u spoljašnjem magnetnom polju i, na osnovu toga, navodi primere praktične primene feromagnetika, magnetni histerezis, princip rada generatora naizmenične struje zasnovan na Faradejevom zakonu elektromagnetne indukcije, princip rada Teslinog transformatora, pritisak elektromagnetnih talasa.

2.FI.3.3.3. Razume pojam energije električnog i magnetnog polja i izračunava, na osnovu poznatih relacija, energiju električnog polja u pločastom kondenzatoru i magnetnu energiju u solenoidu.

− koristi odgovarajuće pojmove, veličine i zakone za tumačenje delovanja električnog polja;

− razlikuje ponašanje dielektrika i provodnika u električnom polju ;

− poznaje elektrostatičke pojave u prirodi i praksi (elektrostatička zaštita, napon na ćelijskoj membrani, prečišćavanje vazduha, laserska štampa Faradejev kavez…);

–poznaje zavisnost kapacitivnost pločastog kondenzatora od rastojanja između ploča, njihove površine i vrste dielektrika između njih, i ume da izračuna jednu od veličina ako su mu poznate ostale tri;

– izračunava naelektrisanje, napon i ekvivaletnu kapacitativnost za rednu i paralelnu vezu kondezatora;

− koristi odgovarajuće pojmove, veličine i zakone za objašnjenje osnovnih karakteristika provodnika i električne struje;

− razlikuje elektromotornu silu i napon;

– izračuna vrednosti jačine struje u strujnom kolima sa rednom i paralelnom vezom, ako su mu poznati otpori i elektromotorna sila;

−rešava probleme sa strujnim kolima;

– prepoznaje mehanizme provođenja struje u metalima, elektrolitima i gasovima;

– opisuje pojave koje prate protok električne struje i poznaje njihovu primenu (toplotno, mehaničko i hemijsko delovanje);

– samostalno postavi eksperiment, prikupi podatke merenjem, obradi ih na odgovarajući način (tabelarno, grafički) odredi traženu veličinu sa greškom merenja, objasni rezultate eksperimenta i proceni njihovu saglasnost sa predviđanjima (ovaj ishod se odnosi na sve navedene oblasti);

– rešava jednostavnije kvalitativne i računske probleme, jasno izrazi ideju, objasni postupak rešavanja i analizira dobijeni rezultat (ovaj ishod se odnosi na sve navedene oblasti);

– bezbedno po sebe i okolinu rukuje uređajima, alatima, materijalima;

– priključi i podesi opseg voltmetra i ampermetra kako bi izmerio napon i jačinu struje u zadatom kolu;

–navodi primere iz svakodnevnog života i tumači pojave koristeći zakone fizike koji potvrđuju značaj fizike za razumevanje prirodnih pojava i razvoj prirodnih nauka i tehnologije.

3. OSNOVI DINAMIKE FLUIDA

Stacionarno kretanje idealnog fluida.

Parametri i jednačine kojima se opisuje kretanje fluida.

Primena jednačina mehanike fluida.

Demonstracioni ogledi:

Bernulijeva jednačina (Vertikalna cev sa bočnim otvorima, Pitoova cev, Prantlova cev…).

Magnusov efekat.

Laboratorijska vežba

1. Provera Bernulijeve jednačine (Venturijeva cev).

4. MOLEKULSKE SILE I AGREGATNA STANjA

Molekulske sile. Toplotno širenje čvrstih tela i tečnosti. Struktura i elastičnost čvrstih tela.

Viskoznost i površinski napon tečnosti.

Toplotna provodljivost.

Fazni prelazi (agregatna stanja).

Demonstracioni ogledi:

Toplotno širenje metala.

Vrste elastičnosti, plastičnost.

Kapilarne pojave. Površinski napon (ramovi sa opnom od sapunice i drugi načini).

Ključanje na sniženom pritisku.

Modeli kristalnih rešetki.

Isparavanje i kondenzacija.

Laboratorijske vežbe

1. Određivanje modula elastičnosti žice.

2. Merenje koeficijenta površinskog napona.

5. ELEKTROSTATIKA

Osnovni pojmovi i zakoni elektrostatike.

Veza jačine polja i potencijala. Provodnici i dielektrici u električnom polju.

Električna kapacitivnost i energija električnog polja kondenzatora.

Demonstracioni ogledi:

Linije sila kod elektrostatičkog polja.

Ekvipotencijalnost metalne površine.

Faradejev kavez.

Električna kapacitativnost provodnika (zavisnost od veličine i prisustva drugih tela).

Zavisnost kapacitativnosti od rastojanja ploča kondenzatora i od dielektrika (elektrometar, rasklopni kondenzator).

Provera ispravnosti kondenzatora i merenje njegovog kapaciteta unimerom.

6. STALNA ELEKTRIČNA STRUJA

Omovi zakoni za električna kola jednosmerne struje.

Džul-Lencov zakon i Kirhofova pravila.

Elektronske teorije provodljivosti metala.

Termoelektrične pojave.

Električna struja u elektrolitima i Faradejevi zakoni elektrolize. Električna struja u gasovima.

Demonstracioni ogledi:

Omov zakon za deo i za celo strujno kolo.

Električna provodljivost elektrolita.

Struja u tečnosti i gasu.

Električna otpornost provodnika.

Pražnjenje u gasu pri snižavanju pritiska gasa.

Laboratorijske vežbe:

1. Provera Omovog zakona.

2. Merenje otpora Vitstonovim mostom

Razred	Treći
Nedeljni fond časova	3 časa
Godišnji fond časova	105 časova

STANDARDI

ISHODI

Po završetku razreda učenik će biti u stanju da:

TEMA

Ključni pojmovi sadržaja programa

2.FI.1.1.1. Opisuje i objašnjava fizičke pojave: ravnomerno pravolinijsko kretanje, ravnomerno promenljivo pravolinijsko kretanje, prenos pritiska kroz tečnosti i gasove, plivanje tela, mehanička oscilovanja i talasi.

2.FI.1.1.6. Poznaje uslove za nastajanje zvuka i zna da navede njegova osnovna svojstva kao mehaničkog talasa.

2.FI.1.3.1. Opisuje i objašnjava fizičke pojave: delovanje električnog polja na naelektrisane čestice i provodnik, elektrostatičku zaštitu, kretanje naelektrisanih čestica u električnom i magnetnom polju, magnetnu interakciju naelektrisanja u kretanju, uzajamno delovanje dva paralelna pravolinijska strujna provodnika, pojavu elektromagnetne indukcije, princip rada generatora naizmenične struje.

2.FI.1.3.3.Poznaje relacije i fizičke veličine koje opisuju delovanje magnetnog polja na naelektrisane čestice i provodnik sa strujom (Lorencova i Amperova sila).

2.FI.1.3.5. Ume da objasni pojavu elektromagnetne indukcije i zna Faradejev zakon.

2.FI.1.4.1.Razume prirodu svetlosti i njena osnovna svojstva (elektromagnetna priroda, vidljivi deo spektra, talasna dužina, frekvencija i brzina); ume da nabroji i opiše fizičke pojave vezane za talasnu prirodu svetlosti.

2.FI.1.4.2.Opisuje i objašnjava spektar elektromagnetnih talasa u vidljivom delu i boje predmeta.

2.FI.1.4.3. Poznaje osnovne zakone geometrijske optike: pravolinijsko prostiranje svetlosti, zakon odbijanja i prelamanja svetlosti i indeks prelamanja; totalna refleksija i prividna debljina i dubina; veza između optičke „gustine” i indeksa prelamanja.

2.FI.1.4.4. Poznaje osnovna svojstva ogledala i sočiva i objašnjava formiranje lika; razume princip rada lupe, zna šta je uvećanje, optička jačina optičkog elementa. Zna šta su glavna optička osa i karakteristične tačke sfernih ogledala i sočiva i ume da nacrta lik predmeta.

2.FI.2.1.1. Opisuje i objašnjava fizičke pojave: ravnomerno kružno kretanje, ravnomerno promenljivo kružno kretanje, horizontalan hitac, sudare tela, proticanje idealne tečnosti, pojam srednje brzine, zakone održanja, harmonijske prigušene oscilacije.

2.FI.2.1.4. Poznaje osnovne veličine kojima se opisuju mehanički talasi; koristi veze između ovih veličina za objašnjenje pojava kod talasa; objašnjava svojstva zvuka.

– koristi naučni jezik fizike za opisivanje fizičkih pojava;

– koristi odgovarajuće pojmove, veličine i zakone za objašnjavanje osnovnih karakteristika magnetnog polja stalnih magneta i električne struje;

– analizira kretanje naelektrisanih čestica u električnom i magnetnom polju i objašnjava primenu (osciloskop, maseni separator, ciklotron);

– opiše delovanje magnetnog polja na strujni provodnik i navodi primere primene;

– razlikuje materijale prema magnetnim svojstvima;

– povezuje indukovanu elektromotornu silu sa promenom magnetnog fluksa i navodi njenu primenu (transformatori, magnetne kočnice);

– razlikuje fizičke veličine kod jednosmerne i naizmenične električne struje;

– razlikuje pojmove aktivne i reaktivne otpornosti i snage kod naizmenične struje;

– proceni i izračuna potrošnju električne energije;

– tumači način prenošenja električne energije na daljinu (od generatora naizmenične struje do potrošača, stepen korisnog dejstva);

– analizira energijske transformacije kod harmonijskih, prigušenih i prinudnih oscilacija;

– objasni i analizira procese u električnom oscilatornom kolu;

– razume pojam mehaničke rezonancije, uslove njenog nastajanja i primenu;

– opiše i objasni različite vrste mehaničkih talasa i njihove karakteristične parametre;

– primenjuje zakone odbijanja i prelamanja talasa;

– razlikuje zvuk, ultrazvuk i infrazvuk i poznaje njihovu primenu;

– razlikuje karakteristike zvuka (visina, jačina, boja), poznaje štetan uticaj buke i mere zaštite;

– analizira Doplerov efekat u različitim situacijama;

MAGNETNO POLjE

Magnetno polje i magneti.

Magnetna indukcija, jačina magnetnog polja i magnetni fluks.

Kretanje naelektrisanih čestica u magnetnom i električnom polju.

Delovanje magnetnog polja na strujne provodnike.

Demonstracioni ogledi:

– Erstedov ogled.

– Interakcija dva paralelna strujna provodnika.

– Delovanje magnetnog polja na elektronski snop.

– Delovanje magnetnog polja na ram sa strujom.

– Lorencova sila.

Laboratorijska vežba:

1. Određivanje horizontalne komponente magnetnog polja Zemlje

Predlog za projekat

1. Magnetno polje Zemlje (od istorije i geografije do fizike, tangentna busola, kompas, merenje komponenti)

ELEKTROMAGNETNA INDUKCIJA

Pojava elektromagnetne indukcije.

Faradejev zakon i Lencovo pravilo.

Elektromagnetna indukcija i zakon održanja energije.

Demonstracioni ogledi:

– Pojava elektromagnetne indukcije (pomoću magneta, kalema i unimera, komplet rasklopivi transformator).

– Lencovo pravilo.

NAIZMENIČNA STRUJA

Pojam naizmenične struje. Vrednosti napona i struje.

Otpornosti u kolu naizmenične struje i Omov zakon za RLC kolo.

Snaga naizmenične struje. Efektivne vrednosti napona i struje.

Prenos električne energije na daljinu.

Demonstracioni ogledi:

– Generator, prenos energije od izvora do potrošača.

– Fazni pomeraj naizmenične struje

– Demonstracioni transformator.

2.FI.2.1.5. Koristi uređaje i merne instrumente za merenje fizičkih veličina, na primer, gustine, srednje brzine, ubrzanja, koeficijenta trenja klizanja, konstante elastičnosti opruge, brzine zvuka u vazduhu…; ume da predstavi rezultate merenja tablično i grafički i na osnovu toga dođe do empirijske zavisnosti, na primer, sile trenja od sile normalnog pritiska, perioda oscilovanja matematičkog klatna od njegove dužine, perioda oscilovanja tega na opruzi od mase tega.

2.FI.2.3.1. Objašnjava fizičke pojave: električno pražnjenje u gasovima, pojavu indukovane EMS u različitim slučajevima, samoindukciju i međusobnu indukciju, nastajanje, osnovne karakteristike i spektar elektromagnetnih talasa, svojstva magnetnog polja Zemlje.

2.FI.2.3.4. Zna otpornosti u kolu naizmenične struje i razliku između njih; primenjuje Omov zakon za serijsko RLC kolo i ume da izrazi aktivnu snagu preko efektivnih vrednosti naizmenične struje i napona.

2.FI.2.4.1. Razume i opisuje pojave talasne optike (difrakciju i interferenciju, disperziju, polarizaciju, spektar).

2.FI.2.4.2. Zna Snelijus–Dekartov zakon kao i apsolutni i relativni indeks prelamanja.

2.FI.2.4.3. Koristi jednačine sočiva i ogledala za objašnjenje i primenu optičkih sistema (lupa, mikroskop, teleskop, spektroskop).

2.FI.2.4.4. Ume da objasni nedostatke (aberacije) sočiva i razume osnovni način ispravljanja dalekovidosti i kratkovidosti ljudskog oka.

2.FI.2.4.5. Razlikuje realne od imaginarnih likova; ume da objasni prelamanje svetlosti kroz planparalelnu ploču i prizmu.

2.FI.3.1.3. Objašnjava pojave vezane za prinudne oscilacije; prigušene oscilacije, Doplerov efekat i slaganje talasa; zna da rešava složene zadatke o oscilacijama i talasima.

2.FI.3.1.4. Opisuje i objašnjava fizičke pojave: kotrljanje, ravnomerno promenljivo kružno kretanje, prenos mehaničkih talasa kroz tečnosti i gasove, dinamička ravnoteža tela, mehanička oscilovanja i talasi;koristi uređaje i merne instrumente za određivanje fizičkih veličina, na primer, koeficijent površinskog napona, modul elastičnosti, frekvencija oscilovanja zvučne viljuške, moment inercije, ubrzanje kuglice koja se kotrlja niz kosi žleb.

2.FI.3.1.5. Predstavlja rezultate merenja tablično i grafički i na osnovu toga dolazi do empirijske zavisnosti: ubrzanja kuglice od nagibnog ugla žleba, sile trenja od stepena uglačanosti podloge, perioda oscilovanja fizičkog klatna od njegove redukovane dužine, amplitude amortizovanog oscilovanja tega na opruzi od vremena.

2.FI.3.3.3. Razume pojam energije električnog i magnetnog polja i izračunava, na osnovu poznatih relacija, energiju električnog polja u pločastom kondenzatoru i magnetnu energiju u solenoidu.

2.FI.3.3.4. Povezujući znanja o makropojavama u oblasti magnetizma sa čestičnom strukturom, odnosno atomom, razume mikropojave, na primer, na osnovu poznavanja magnetnog momenta strujne konture, razume magnetni moment atoma i njegovu vezu sa orbitalnim momentom.

2.FI.3.3.5. Rešava složenije probleme, računske i eksperimentalne zadatke, i formuliše naučna objašnjenja pojava primenjujući zakone elektrostatike, elektrodinamike i magnetizma i istraživački pristup, ne samo u okviru nastavnog predmeta, već ih prepoznaje i rešava i u praksi i svakodnevnom životu. Na primer, osmišljava način rešavanja problema u strujnim kolima saR, L, C elementima, eksperimentalno ih određuje i tumači dobijene rezultate; razume fizičke procese i relacije u vezi sa oscilatornim LC kolom.

2.FI.3.4.1. Ume da odredi zavisnost uvećanja sfernih sočiva i ogledala od položaja predmeta i koristi optičarsku jednačinu za izračunavanje parametara optičkih sočiva.

2.FI.3.4.2. Zna da objasni konstruktivnu i destruktivnu interferenciju.

2.FI.3.4.3. Razume fotometrijske pojmove i relacije.

2.FI.3.4.4. Objašnjava difrakciju pomoću Hajgensovog principa; dvojno prelamanje, Brusterov i Malusov zakon.

– objasni spektar elektromagnetnih talasa i navede primere primene elektromagnetnog zračenja (prenos signala na daljinu: mobilna telefonija, internet, GPS; forenzika…);

– obrazlaže pojave koje su posledica talasne prirode svetlosti i njihovu primenu (polarimetar, spektralni aparati, interferometri, holografija…);

– navede i objasni primere optičkih pojava u prirodi (duga, fatamorgana, boje predmeta..);

– primenjuje zakone geometrijske optike;

– kratko opiše fiziku ljudskog oka i primenu optičkih instrumenata;

– poznaje štetne uticaje elektromagnetnog zračenja (sunce, solarijum, zavarivanje, dalekovod, trafo-stanice, mobilni telefoni…) i načine zaštite;

– rešava kvalitativne i kvantitativne probleme, jasno i precizno izrazi ideju, objasni postupak rešavanja i analizira dobijeni rezultat (ovaj ishod se odnosi na sve navedene oblasti);

– bezbedno po sebe i okolinu rukuje uređajima, alatima, materijalima;

– analizira primere iz svakodnevnog života koji potvrđuju značaj fizike za razumevanje prirodnih pojava i razvoj prirodnih nauka i tehnologije;

– samostalno planira, skicira, realizuje i prezentuje projekat;

– uoči problem, samostalno ga definiše, predloži moguća rešenja, istraži i postavi eksperiment.

Laboratorijska vežba:

2. Omov zakon za RLC kolo.

HARMONIJSKE OSCILACIJE

Mehaničke harmonijske oscilacije.

Energija harmonijskog oscilatora.

Matematičko i fizičko klatno.

Prigušene oscilacije. Prinudne oscilacije, rezonancija.

Električno oscilatorno kolo.

Demonstracioni ogledi:

– Harmonijske oscilacije (teg na elastičnoj opruzi, matematičko klatno… )

– Prigušene oscilacije.

– Pojava rezonancije (mehaničke i električne).

Laboratorijska vežba:

3. Merenja pomoću matematičkog i fizičkog klatna.

4. Prigušene oscilacije, određivanje logaritamskog dekrementa

MEHANIČKI TALASI

Vrste mehaničkih talasa. Jednačina talasa.

Energija i intenzitet talasa.

Odbijanje i prelamanje talasa.

Princip superpozicije. Progresivni i stojeći talasi.

Demonstracioni ogledi:

– Vrste talasa (pomoću talasne mašine ili talasne kade).

– Odbijanje i prelamanje talasa (pomoću talasne kade, WSR uređaja…).

AKUSTIKA

Izvori i karakteristike zvuka.

Infrazvuk i ultrazvuk

Doplerov efekat.

Demonstracioni ogledi:

– Svojstva zvučnih izvora (monokord, zvučne viljuške, muzički instrumenti i sl.).

– Zvučna rezonancija.

Laboratorijske vežbe:

5. Merenje brzine zvuka u vazduhu (vazdušni stub).

6. Određivanje brzine zvuka pomoću Kuntove cevi sa tongeneratorom.

Predlog za projekat

2. Merenje brzine zvuka pomoću osciloskopa (Lisažeove figure).

ELEKTROMAGNETNI TALASI

Pojam i spektar elektromagnetnih talasa.

Energija i intenzitet elektromagnetnih talasa.

Demonstracioni ogledi:

– animacije na računaru (Hercovi ogledi, radar, prenos radio talasa…)

– rad senzora

Predlog za projekat

3. Prenos signala

4. Detekcija objekata u atmosferi radari, rad kontrole leta, nevidljivi avion.

TALASNA OPTIKA

Interferencija i Difrakcija svetlosti.

Polarizacija svetlosti. Disperzija svetlosti.

Rasejanje i apsorpcija svetlosti.

Doplerov efekat u optici.

Demonstracioni ogledi:

– Interferencija laserske svetlosti

– Difrakcija laserske svetlosti na (oštroj ivici, pukotini, niti…)

– Polarizacija svetlosti pomoću polarizacionih filtera.

– Disperzija bele svetlosti pomoću staklene prizme.

Laboratorijska vežba:

7. Merenje talasne dužine svetlosti difrakcionom rešetkom.

GEOMETRIJSKA OPTIKA

Brzina svetlosti.

Zakoni odbijanja i prelamanja svetlosti. Totalna refleksija. Ogledala.

Sočiva.

Demonstracioni ogledi:

– Optika na magnetnoj tabli (Zakoni geometrijske optike, Totalna refleksija,

– Formiranje likova kod ogledala i sočiva – magnetna tabla ili optička klupa).

Laboratorijske vežbe:

8. Određivanje indeksa prelamanja planparalelne ploče.

9. Određivanje žižne daljine sočiva.

OPTIČKI INSTRUMENTI

Oko. Lupa. Mikroskop. Teleskop.

Demonstracioni ogledi:

– – Princip rada optičkih instrumenata.

Laboratorijska vežba

10. Određivanje uvećanja mikroskopa.

Predlog za projekat

5. Snimanje toplotnim kamerama-fizičke osnove (objektivne i subjektivne fotometrijske veličine, fotometri, toplotni senzori), primena, analiza snimaka.

6. Obnovljivi izvori energije (vetrogeneratori, solarni paneli, mini hidroelektrane, ekološki aspekti, stepen korisnog dejstva, trendovi razvoja)

Razred	Četvrti
Nedeljni fond časova	5 časova
Godišnji fond časova	155 časova

STANDARDI

ISHODI

Po završetku razreda učenik će biti u stanju da:

TEMA

Ključni pojmovi sadržaja programa

2.FI.1.5.1. Navodi svojstva fotona i mikročestica.

2.FI.1.5.2. Opisuje osnovne pojave u mikrosvetu, emisiju i apsorpciju fotona, radioaktivnost, fisiju i fuziju, rendgensko zračenje.

2.FI.1.5.3. Opisuje osnovne modele u atomskoj fizici, Radefordov i Borov model atoma, model jezgra, model molekula.

2.FI.1.5.4. Nabraja svojstva rendgenskog i laserskog zračenja, kao i alfa, beta i gama zračenja.

2.FI.1.5.5. Prepoznaje opasnost od elektromagnetnog i radioaktivnog zračenja;zna osnove dozimetrije; poznaje primenu izotopa, rendgenskog i laserskog zračenja u medicini i ostalim oblastima.

2.FI.2.5.1. Zna osnove specijalne teorije relativnosti i pojmove kontrakcija dužine i dilatacija vremena.

2.FI.2.5.2. Razume osnovna svojstva provodnika, poluprovodnika i izolatora na osnovu zonske teorije kristala. Zna osnovna svojstva superprovodnika.

2.FI.2.5.3. Objašnjava pojave: fotoefekat, radioaktivnost, transmutacija elemenata, fisija, fuzija, emisija i apsorpcija zračenja, energija veze, stimulisano zračenje i laserski efekat.

2.FI.2.5.4. Objašnjava osnovne modele u atomskoj fizici, Borove nivoe energije, izgradnju periodnog sistema, strukturu jezgra.

2.FI.2.5.5. Zna podelu i osnovne karakteristike elementarnih čestica (fermioni i bozoni), kao i interakcije među njima.

2.FI.2.5.6. Poznaje zakon apsorpcije zračenja pri prolasku kroz materijale.

2.FI.3.5.1.Tumači relativistički karakter vremena, dužine i mase; razume vezu mase i energije. Zna šta objašnjava Opšta teorija relativnosti.

2.FI.3.5.2. Analizira pojave: fotoefekat, Komptonov efekat, radioaktivnost, rendgensko zračenje, zračenje apsolutnog crnog tela, nuklearne reakcije, zakon radioaktivnog raspada.

2.FI.3.5.3. Primenjuje Borov model atoma za objašnjenje spektra atoma i izgradnju Periodnog sistema elemenata i zonsku teoriju kristala za objašnjenje provodljivosti metala i svojstava poluprovodnika.

2.FI.3.5.4. Analizira De Broljevu relaciju, Hajzenbergove relacije neodređenosti i dualnu prirodu materije.

2.FI.3.5.5. Koristi rešenja Šredingerove jednačine za objašnjenje kvantnih efekata u mikrosvetu.

2.FI.1.6.1. Navodi Keplerove zakone i osnovne jedinice za udaljenost u astronomiji, zna Njutnov zakon gravitacije i da gravitaciono dejstvo Sunca i Meseca izaziva plimu i oseku.

– koristi naučni jezik za opisivanje fizičkih pojava;

– formuliše postulate specijalne teorije relativnosti i objašnjava relativističke efekte;

– povezuje relativistički impuls i energiju sa masom;

– koristi kvantnu prirodu elektromagnetnog zračenja za objašnjenje prirode zračenja apsolutno crnog tela i fotoefekta;

– povezuje talasna i korpuskularna svojstva čestica (fotona, elektrona) i navodi pojave koje to potvrđuju;

– poznaje fizički smisao Šredingerove jednačine i svojstvenih vrednosti energije čestice;

– analizira spektar atoma vodonika koristeći Borove postulate;

– objašnjava strukturu periodnog sistema elemenata pomoću kvantnih brojeva;

– povezuje primenu rendgenskog zračenja sa njegovim svojstvima;

– na osnovu zonske teorije kristala zaključuje o njihovoj provodljivosti;

– poznaje uslove nastanka i primenu superprovodljivosti;

– opisuje svojstva sopstvenih i primesnih poluprovodnika i poznaje njihovu primenu (ispravljači, galvanomagnetni i termoelektrični efekti,…);

– objasni osnovni princip rada lasera, povezuje karakteristike laserskog zračenja sa njegovom primenom;

– objasni model i strukturu jezgra i svojstva nuklearnih sila;

– razume primenu i opasnosti prirodnog i veštačkog radioaktivnog zračenja;

– objašnjava interakciju radioaktivnog zračenja sa materijalima i meri intenzitet zračenja;

– pridržava se mera zaštite od radioaktivnog zračenja;

RELATIVISTIČKA FIZIKA

Pojam i Osnovni postulati specijalne teorije relativnosti. Relativistički karakter vremena i dužine. Relativistički impuls i energija i Zakoni održanja.

KVANTNA PRIRODA ELEKTROMAGNETNOG ZRAČENjA

Zakoni Toplotnog zračenja. Plankova hipoteza. Fotoelektrični efekat. Foton. Korpuskularno-talasni dualizam svetlosti.

Demonstracioni ogled:

– Fotoefekat (pomoću fotoćelije).

TALASNA SVOJSTVA ČESTICA I POJAM O KVANTNOJ MEHANICI

Čestično-talasni dualizam. De Brojeva hipoteza. Pojam o Šredingerovoj jednačini. Kvantovanje energije

KVANTNA TEORIJA ATOMA

Modeli atoma. Borovi postulati Kvantno-mehanička teorija atoma– kvantni brojevi. Paulijev princip. Rendgensko zračenje.

Laboratorijske vežbe

1. Kalibracija spektroskopa i identifikacija vodonikovog spektra.

2. Određivanje Ridbergove konstante (pomoću vodonikove lampe i difrakcione rešetke).

Predlog za projekat

1. Osnovne karaketeristike hemijskih veza (jonske i kovalentne). Molekulski spektri.

FIZIKA ČVRSTOG STANjA

Zonska teorija kristala. Superprovodljivost. Poluprovodnici.

Demonstracioni ogledi:

– Diode, fotoćelije.

Laboratorijske vežbe

3. Strujno-naponska karakteristika diode.

4. Određivanje Plankove konstante (pomoću LED diode).

INDUKOVANO ZRAČENjE I LASERI

Kvantni prelazi.

Princip rada lasera. Primene lasera.

2.FI.1.6.2. Razume smenu dana i noći, kao i godišnjih doba, orijentiše se u prostoru pomoću Sunca i noćnog neba (uočava Severnjaču, sazvežđa Malog i Velikog medveda i Kasiopeju, upoznaje grčku mitologiju na nebu); zna kako nastaju pomračenja Sunca i Meseca i mesečeve mene.

2.FI.1.6.3. Razume ulogu teleskopa ili durbina u astronomskim posmatranjima, zna da Zemljina atmosfera utiče na položaj i sjaj nebeskih tela i da ne propušta štetna zračenja (gama, rendgensko, daleko ultraljubičasto) koja dolaze iz vasione.

2.FI.1.6.4. Zna koja tela čine Sunčev sistem (Sunce, planete, asteroide, komete i meteore) i njihove osnovne karakteristike; zna da je Sunce zvezda, razume prostorne distance u Sunčevom sistemu, kao i položaj Sunčevog sistema u našoj galaksiji Mlečni put i naše galaksije u vasioni.

2.FI.2.6.5. Razume karakteristike mirnog i aktivnog Sunca i to primenjuje da objasni uticaj Sunčeve aktivnosti na Zemlju i živi svet; primenjuje znanja o kretanju Zemlje i Meseca na pomračenja Sunca i Meseca; zna fizička i hemijska svojstva i mogućnost nastanjivosti planeta, njihovih satelita, planeta patuljaka, asteroida, kometa i meteora; upoznaje se sa elementima Milankovićeve teorije ledenih doba.

2.FI.2.6.6. Zna strukturu i podelu galaksija prema obliku; zna da se vasiona širi i primenjuje Hablov zakon za određivanje rastojanja do galaksija i starosti vasione.

2.FI.3.6.1. Primenjuje Keplerove zakone i analizira kretanje planeta, njihovih satelita i dvojnih zvezda i razume gravitaciono dejstvo Meseca i Sunca na vodeni omotač Zemlje.

– objašnjava dobijanje i primenu izotopa (energetika, medicina, arheologija, forenzika…);

– izvrši klasifikaciju elementarnih čestica i navede osnovne karakteristike i značaj eksperimenata u CERN-u;

– uviđa prednosti i nedostatke korišćenja različitih izvora energije i razume probleme korišćenja nuklearne energije u kontekstu održivog razvoja;

– razume način i uzroke kretanja nebeskih tela i posledice gravitacionih dejstava;

– poznaje osnovne metode određivanja daljina nebeskih tela i jedinice za daljine u astronomiji;

– orijentiše se u prostoru, razume smenu dana i noći, i godišnjih doba, kao i način računanja vremena u astronomiji;

– povezuje vrste zračenja sa tipičnim predstavnicima nebeskih tela koja ih emituju;

– objasni ulogu astronomskih instrumenata u istraživanju svemira;

– navede fizičke karakteristike zvezda i razume mehanizam nastajanja i evolucije zvezda;

– poznaje strukturu Mlečnog puta i položaj Sunčevog sistema u njemu, kao i položaj naše galaksije u vasioni;

– objasni strukturu Sunca i pojave na njegovoj površini kao i posledice koje nastaju na Zemlji;

– navodi vrste nebeskih tela u Sunčevom sistemu i opisuje njihove fizičke osobine.

Laboratorijska vežba

5. Određivanje ugaone divergencije laserskog snopa.

FIZIKA ATOMSKOG JEZGRA

Jezgro atoma. Defekt mase i energija veze. Radioaktivnost. Zakon radioaktivnog raspada. Interakcija radioaktivnog zračenja sa supstancijom. Detekcija, primena i zaštita od zračenja.

Fisija i fuzija. Nuklearna energetika.

Predlog za projekat

2. Akceleratori čestica.CERN

Demonstracioni ogled:

– Detekcija radioaktivnog zračenja.

Laboratorijske vežbe

6. Merenje fona.

7. Opadanje intenziteta gama zračenja sa povećavanjem debljine apsorbera (prepreke) od izvora.

FIZIKA ELEMENTARNIH ČESTICA

Pojam i vrste elementarnih čestica

Predlog za projekat

3. Kosmičko zračenje.

UVOD U ASTRONOMIJU I OSNOVNI POJMOVI

Predmet proučavanja i specifičnosti astronomije. Interdisciplinarnost. Orijentacija na nebu. Prividno kretanje Sunca i posledice. Koordinatni sistemi i vreme u astronomiji.

GRAVITACIONA DEJSTVA

Heliocentrički sistem. Keplerovi zakoni. Njutnov zakon gravitacije. Paralaksa. Astronomske jedinice za daljinu.

ZRAČENjE NEBESKIH TELA I ASTRONOMSKI INSTRUMENTI

Spektar zračenja nebeskih tela.

Predlog za projekat

4. Princip rada astronomskih uređaja zasnovan na odgovarajućim fizičkim pojavama.

ZVEZDE I GALAKSIJE

Fizičke karakteristike i tipovi zvezda. N-R dijagram. Evolucija zvezda. Mlečni put. Vrste galaksija.

Predlog za projekat

5. Habl-Lemetrov zakon. Kosmološke hipoteze.

SUNCE I SUNČEV SISTEM

Karakteristike mirnog Sunca. Sunčeva aktivnost. Osnovne karakteristike Sunčevog sistema.