Václav Koubek – Ivan Šabo

Bibliografické údaje

 

 

 

Fyzika pre 1. ročník gymnázií

Metodická príručka

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

1

Fyzikálne veličiny a ich meranie

 

 

1.1    

Čím sa zaoberá fyzika a prečo sa ju učíme

 

9

1.2    

Pozorovanie, meranie, experiment

 

13

1.3    

Experiment

 

17

1.4    

Chyba merania

 

21

1.5    

Presnosť merania

 

27

1.6    

Priemerná hodnota meranej veličiny

 

28

1.7    

Priame a nepriame merania veličín

 

33

1.8    

Poloha a pohyb telesa

 

36

1.9    

Pohyby priamočiare a krivočiare, rovnomerné a nerovnomerné

 

41

1.10  

Priemerná rýchlosť pohybu

 

45

1.11  

Úlohy na precvičovanie

 

49

 

 

 

 

2

Sila a jej pôsobenie na teleso

 

52

2.1    

Sila a jej účinky

 

52

2.2    

Skladanie síl so spoločným pôsobiskom

 

56

2.3    

 Rozklad sily na zložky

 

58

2.4    

Otáčavý účinok sily

 

62

2.5    

Rovnovážna poloha telesa

 

67

2.6    

Ťažisko telesa

 

70

2.7    

Stabilita telesa

 

72

2.8    

Skladanie síl pôsobiacich v rôznych bodoch tuhého telesa

 

75

2.9    

Dvojica síl

 

79

2.10  

Vzájomné pôsobenie telies 

 

82

2.11  

Trenie

 

86

2.12  

Pohyb s trením na naklonenej rovine

 

90

2.13  

Vplyv sily na pohyb telesa

 

93

2.14  

Úlohy na precvičovanie

 

96

 

 

 

 

3

Pohyb a sila

 

98

3.1    

Rýchlosť rovnomerného pohybu

 

98

3.2    

Experimentálne skúmanie pohybu

 

102

3.3    

Dráha rovnomerného pohybu

 

104

3.4    

Dráha zobrazená plochou

 

107

3.5    

Rýchlosť nerovnomerného pohybu

 

109

3.6    

Meranie rýchlosti nerovnomerného pohybu

 

113

3.7    

Skúmanie voľného pádu

 

117

3.8    

Priamočiary rovnomerne zrýchlený pohyb

 

121

3.9    

Dráha a rýchlosť rovnomerne zrýchleného pohybu

 

124

3.10  

Ako automobil brzdí a ako sa rozbieha

 

129

3.11  

Druhý Newtonov pohybový zákon

 

132

3.12  

Pohybová rovnica

 

135

3.13  

Hybnosť sústavy telies

 

138

3.14  

Časový účinok sily

 

143

3.15  

Javy súvisiace so zachovaním hybnosti sústavy

 

147

3.16  

Vzťažná sústava

 

150

3.17  

Zrýchlený pohyb vzťažnej sústavy

 

153

3.18  

Skladanie pohybov

 

155

3.19  

Vodorovný vrh

 

159

3.20  

Zvislý vrh nahor

 

162

3.21  

Krivočiary pohyb

 

166

3.22  

Rýchlosť a uhlová rýchlosť rovnomerného  pohybu po kružnici

 

170

3.23  

Dostredivá sila

 

172

3.24  

Odstredivá sila

 

176

3.25  

Úlohy na precvičovanie

 

180

 

 

 

 

4

Práca a energia

 

185

4.1    

Mechanická práca

 

185

4.2    

Práca sily, ktorá nepôsobí v smere pohybu

 

188

4.3    

Formy a vzájomné premeny mechanickej energie

 

191

4.4    

Kinetická energia telesa

 

195

4.5    

 Práca v tiažovom poli Zeme

 

198

4.6    

Potenciálna energia telesa v tiažovom poli Zeme

 

201

4.7    

Zachovanie mechanickej energie

 

205

4.8    

Posúvanie a otáčanie tuhého telesa

 

209

4.9    

Kinetická energia otáčavého pohybu telesa

 

212

4.10  

Valivý pohyb telesa

 

216

4.11  

 Práca a výkon

 

218

4.12  

 Účinnosť

 

222

4.13  

Úlohy na precvičovanie

 

223

 

 

 

 

5

Gravitácia

 

225

5.1    

 Gravitačná sila

 

225

5.2    

 Intenzita gravitačného poľa

 

227

5.3    

 Tiažové pole

 

229

5.4    

 Práca a energia v radiálnom gravitačnom poli Zeme

 

232

5.5    

 Keplerove zákony pohybu planét

 

236

5.6    

 Pohyb umelých obežníc Zeme

 

240

5.7    

 Úlohy na precvičovanie

 

244

 

 

 

 

6

Mechanika tekutín

 

246

6.1    

Ideálna kvapalina a ideálny plyn

 

247

6.2    

Tlak v tekutine. Pascalov zákon

 

250

6.3    

Hydrostatický tlak v tekutine

 

253

6.4    

Plávanie telesa

 

258

6.5    

Aerostatický tlak v plyne. Torricelliho pokus

 

261

6.6    

Prúdenie ideálnej kvapaliny. Rovnica spojitosti

 

264

6.7    

Bernoulliho rovnica a jej aplikácie

 

267

6.8    

Prúdenie skutočnej kvapaliny

 

272

6.9    

Prúdenie laminárne a turbulentné

 

275

6.10  

Sily odporujúce pohybu v kvapaline a v plyne

 

278

6.11  

Základy fyziky lietania

 

282

 

 

 

 

 

Praktické cvičenia

 

285

1               

Predĺženie gumeného vlákna v závislosti od sily

 

286

2             

Meranie hustoty tuhého telesa

 

287

3             

Skladanie síl

 

288

4             

Skúmanie rovnomerne zrýchleného pohybu na naklonenej rovine              

 

290

5             

Skúmanie vzájomných premien mechanických foriem energie

 

291

 

 

 

 

 

Prílohy

 

 

P1

Matematické postupy vo fyzike

 

294

 

Priama úmernosť a lineárna funkcia

 

294

 

Kvadratická funkcia

 

295

 

Nepriama úmernosť

 

295

 

Zaokrúhľovanie výsledkov merania a výpočtov

 

296

 

Meranie uhla v oblúkovej miere

 

296

 

Goniometrické funkcie v pravouhlom trojuholníku

 

297

 

Skladanie vektorov

 

298

 

Skladanie rovnobežných vektorov

 

298

 

Skladanie rôznobežných vektorov

 

299

 

Rozklad vektora na rôznobežné zložky

 

299

 

Veľkosť výsledného vektora pri skladaní rôznobežných vektorov          

 

299

P2

Grafické metódy a postupy

 

300

 

Grafické spracovanie výsledkov merania

 

300

 

Graf fyzikálnej závislosti ako nosič fyzikálnej informácie

 

300

 

Od priamkového grafu k veličinovej rovnici

 

302

 

Fyzikálna informácia sprostredkovaná krivočiarym grafom

 

303

 

Priemerná rýchlosť nerovnomerného pohybu

 

303

 

Okamžitá rýchlosť nerovnomerného pohybu

 

303

 

Konštrukcia dotyčnice krivky

 

304

P3

Ako rieši fyzikálnu úlohu počítač

 

307

 

Počítačová simulácia

 

307

 

Dynamické modelovanie na počítači v programe IP-Coach

 

307

P4

Overovací experiment

 

311

 

Overovanie fyzikálnej závislosti

 

311

 

Systematická chyba merania

 

314

 

Meranie sklonu priamky

 

315

 

Poznámky k technike kreslenia grafu

 

316

 

Poznámky k zobrazeniu chýb merania

 

317


 

 

 

Predhovor

Autori učebnice vychádzali z predpokladu, že žiacka praktická činnosť je nevyhnutná, ak má žiak získať fyzikálny poznatok, ktorý by mohol uplatniť v kvalitatívne novej úlohovej situácii. Preto zaradili do učebných textov materiály, ktoré umožňujú založiť väčšiu časť vyučovania na žiackych činnostiach.

Témy učebnice sa spravidla začínajú úlohovou situáciou spojenou s reálnym javom, v ktorom by žiaci mali hľadať príčinné súvislosti, vyberať podmienky, for­mulovať problémy a navrhovať experimenty. Časté sú úlohové situácie, v ktorých sa žiada spracovanie zadaných dát alebo samostatný výber dát zo situácie sprostredko­vanej obrazom alebo grafom. Do väčšiny tém zaradili autori námety zamerané na jednoduchú experimentálnu činnosť.

Žiacka experimentálna činnosť by mala byť z veľkej časti včlenená do vhodne zostavených vyučovacích postupov – napr. jednoduché pokusy s trením, skúmanie vodorovného vrhu, pozorovanie javov potvrdzujúcich Bernoulliho rovnicu, hľadanie empirického zákona pre laminárne prúdenie kvapaliny.

V cvičeniach s delenou triedou si učiteľ môže vybrať z piatich úloh zaradených v časti Praktické cvičenia. Rovnako si však môže ako tému cvičenia zvoliť niektorý z experimentov uvádzaných priamo v texte (napr. empirické stanovenie Archime­dovho zákona (1.3), meranie koeficientu šmykového trenia (2.12), skúmanie pohybu vzduchovej bubliny (3.2), skúmanie voľného pádu (3.7)…)

Ako domáce experimenty možno odporúčať jednoduché pokusy s nenáročnými prostriedkami – pozri napr. meranie výšky stromu či budovy (1.1), skúmanie vzájom­ných premien mechanickej energie (3.3), pozorovanie výtoku kvapaliny a meranie výtokovej rýchlosti (6.9) a množstvo ďalších.

Námety na úlohy typu „projekt“ sa uvádzajú priamo v učebnom texte – pozri napr. Potrebujeme trenie? (2.11), Lietadlá ľahšie ako vzduch (6.5)…

Spracovanie dát na počítači a počítačová simulácia sú činnosti, ktoré treba postupne začleniť do vyučovacích postupov aj do žiackej domácej činnosti. Autori predpokladajú, že učiteľ bude viesť svojich žiakov, aby využívali počítač pri riešení úloh. Najmä pri počítačovej simulácii úlohových situácií tam, kde úlohu treba opako­vane riešiť s rôznymi hodnotami zadávaných parametrov a tam, kde matematická náročnosť úlohy prekrýva jej fyzikálnu podstatu. Preto k viacerým úlohám ponú­kajú hotové počítačové modely priamo v texte. Ďalšie modely sú k dispozícii na stránke Katedry teoretickej fyziky a vyučovania fyziky FMFI UK Bratislava http://fyzikus.fmph.uniba.sk.

Počítačové modely sú zostavené v softvérovom prostredí IP-Coach, s ktorým sa už na viacerých slovenských učiteľských prípravkách pracuje viac ako desaťročie. Verzia Coach 3, v ktorej sme modely zostavili je freeware – na voľné použitie. Umožňuje počítačové modelovanie, spracovanie dát a aj zber dát pri počítačom podporovaných experimentoch. Pracuje bez problémov aj na starších počítačoch (napr. s procesormi Intel 386). Počítačové modely sú však  použiteľné aj v poslednej verzii softvéru Coach 5, ktoré viaceré slovenské školy už vlastnia vďaka činnosti Infoveku. Softvérový balík IP Coach 3 je možné v slovenskej verzii získať na spomínanej www stránke fyzikus.

S povolením vydavateľstva by autori chceli zverejniť text učebnice na interneto­vej stránke pracoviska, na ktorom učebnica vznikla (tak, ako to urobili s učebnicami pre 3. a 4. ročník gymnázií – pozri portál http://fyzikus.fmph.uniba.sk). Na tejto adrese sa budú zverejňovať aj pomocné a doplňujúce materiály – úlohy, obrázky, videozáznamy, počítačové modely, návrhy vyučovacích postupov… Prostred­níctvom tejto adresy bude možné komunikovať s autormi,  zverejňovať vlastné pripomienky a skúsenosti s textom.

Zámerom autorov učebnice bolo dať učiteľom k dispozícii materiál, ktorým by mohli uspokojiť väčšinu svojich žiakov – od budúcich prírodovedcov či technikov až po právnikov alebo historikov. Je na učiteľovi fyziky, aby k svojim žiakom pristupoval diferencovane, aby rozlišoval úrovne, na ktorých budú tí-ktorí žiaci v ďalšom štúdiu alebo v povolaní fyzikálne poznatky používať. Veríme, že učitelia budú pristupovať k učebnici tvorivým spôsobom a uvážia, ktoré časti textu sprístupnia svojim žiakom v plnom rozsahu, ktoré témy ponechajú pri svojom výklade na kvalitatívnej úrovni, alebo či vybraným žiakom vyznačia niektoré časti textu ako prehlbujúce učivo.

Autori