Fizyka
Tematy zajęć olimpijskich
Część doświadczalna
Analiza jednostek. Szacowanie niepewności pomiaru, obliczanie niepewności względnej. Wykonywanie i analiza wykresów, z uwzględnieniem niepewności pomiarowych. Dopasowanie zależności liniowej do danych doświadczalnych. Użycie kalkulatora naukowego i komputera. Interpolacja i ekstrapolacja. Wykonywanie i opis doświadczeń oraz pomiarów z zakresu objętego wymaganiami matury rozszerzonej z fizyki oraz Olimpiady Fizycznej.
W ramach lekcji uczniowie klasy MIF wykonują samodzielnie lub w grupach dwuosobowych doświadczenia z zakresu wymienionego wyżej. W tym roku szkolnym uczniowie z klasy 1 MIF przeprowadzają następujące doświadczenia (tytuł doświadczenia i zagadnienia z nim związane):
- Budujemy wagę
prawo Hooke’a, wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyny - Ważenie za pomocą drgań
okres drgań, izochronizm drgań, badanie okresu drgań wahadła sprężynowego w zależności od masy - Słomkowa waga i Wańka-wstańka
środek masy, moment siły, dźwignia dwustronna, rodzaje równowagi - Ważenie miotły
warunki równowagi bryły sztywnej - Pomiar przyspieszenia grawitacyjnego
wahadło matematyczne, badanie okresu drgań wahadła matematycznego w funkcji jego długości, izochronizm drgań - Bujanie miotły
wahadło fizyczne, moment bezwładności, twierdzenie Steinera, długość zredukowana - Zdolność zbierająca soczewki
obrazy w soczewce skupiającej, zdolność zbierająca, równanie soczewki - Zwierciadło kuliste
prawo odbicia, równanie zwierciadła kulistego - Pryzmat
prawo załamania światła, współczynnik załamania światła, kąt minimalnego odchylenia, całkowite wewnętrzne odbicie - Siatka dyfrakcyjna
dyfrakcja i interferencja, siatka transmisyjna i odbiciowa - Polaryzacja światła
polaryzacja światła, prawo Malusa, polaryzacja przez odbicie, kąt Brewstera
Część teoretyczna
- Ruch punktu materialnego
Wielkości skalarne i wektorowe w fizyce, działania na wektorach. Względność ruchu. Prędkość chwilowa i przyspieszenie. Rodzaje ruchów i ich analiza matematyczna. Wykresy parametrów ruchu w zależności od czasu. Zasady dynamiki Newtona. Zasada zachowania pędu, zderzenia. Układy nieinercjalne, siły bezwładności, nieważkość. Siły tarcia i oporu. - Bryła sztywna
Moment siły i dźwignia. Równowaga bryły sztywnej. Środek masy. Prędkość kątowa i przyspieszenie kątowe. Moment bezwładności. II zasada dynamiki dla ruchu obrotowego. Moment pędu i zasada zachowania momentu pędu.Moment siły i dźwignia. Równowaga bryły sztywnej. Środek masy. Prędkość kątowa i przyspieszenie kątowe. Moment bezwładności. II zasada dynamiki dla ruchu obrotowego. Moment pędu i zasada zachowania momentu pędu. - Energia mechaniczna
Praca i moc. Energia kinetyczna, potencjalna, grawitacyjna i sprężystości. Energia ruchu obrotowego bryły sztywnej. Przemiany energii mechanicznej, zasada zachowania energii i rozproszenie energii, sprawność urządzeń. - Grawitacja i elementy astronomii
Fazy Księżyca i zaćmienia. Ruch planet. Metody pomiaru odległości w astronomii. Prawo powszechnego ciążenia, jego zastosowanie dla ciał rozciągłych. Pole grawitacyjne, linie pola. Energia potencjalna grawitacji. Satelita geostacjonarny. Prędkości kosmiczne. Prawa Keplera. Rozszerzanie się Wszechświata i Wielki Wybuch. - Termodynamika
Właściwości ciał stałych, cieczy i gazów, ich przemiany. Budowa kryształów. Rozszerzalność ciał stałych, cieczy i gazów. Dyfuzja. Napięcie powierzchniowe. Ciśnienie cieczy i gazów. Gęstość substancji. Siła wyporu w cieczach i gazach. Pojęcie gazu doskonałego, równanie Clapeyrona. Przemiany gazowe. Temperatura bezwzględna i jej związek z ruchem cząsteczek. Ciepło właściwe, ciepło molowe i ciepło przemiany fazowej. I zasada termodynamiki, obliczanie pracy, ciepła i zmiany energii wewnętrznej, sprawność cykli termodynamicznych. II zasada termodynamiki. - Drgania i fale
Amplituda, okres, częstotliwość. Ruch harmoniczny. Okres drgań wahadła matematycznego i sprężynowego. Mechanizm rozchodzenia się fal mechanicznych, prędkość fali. Fale harmoniczne, długość fali. Odbicie, załamanie i ugięcie fal, zasada Huygensa. Interferencja fal i jej obraz przestrzenny. Fale stojące i wytwarzanie dźwięków w instrumentach muzycznych. Zjawisko Dopplera. Infradźwięki i ultradźwięki. - Elektryczność
Elektryzowanie ciał. Przewodniki i izolatory. Prawo Coulomba, energia oddziaływania ładunków. Zasada zachowania ładunku. Natężenie pola elektrycznego i napięcie. Linie pola elektrycznego i ich interpretacja (prawo Gaussa). Kondensator, pojemność kondensatora i energia naładowanego kondensatora. Przewodniki w polu elektrycznym, rola ostrzy, klatka Faradaya. - Prąd stały
Natężenie prądu elektrycznego. Prawo Ohma. Zależność oporu metali i półprzewodników od temperatury. Praca i moc prądu. Siła elektromotoryczna i opór wewnętrzny. Obwody elektryczne i prawa Kirchhoffa. Opór zastępczy. - Magnetyzm
Linie pola magnetycznego, ich przebieg w okolicy magnesów stałych i przewodników z prądem. Wektor indukcji magnetycznej, siła elektrodynamiczna i siła Lorentza. Indukcja magnetyczna przewodnika liniowego, pętli i zwojnicy (prawo Ampère’a). Materiały magnetyczne. Zasada działania silnika elektrycznego. Strumień indukcji magnetycznej. Indukcja elektromagnetyczna, reguła Lenza. Prądnica i transformator. Samoindukcja. Drgania w obwodach elektrycznych, wartości skuteczne. Dioda i prostowanie prądu przemiennego. - Fale elektromagnetyczne i optyka
Zakresy fal elektromagnetycznych. Pomiar prędkości światła. Prostoliniowy bieg światła w ośrodku jednorodnym, cień i półcień. Zwierciadło płaskie, kuliste, ognisko, obrazy w zwierciadle płaskim i kulistym. Załamanie i rozszczepienie światła. Całkowite wewnętrzne odbicie. Soczewki, ogniska, obrazy w soczewce. Interferencja i dyfrakcja światła, długość fali świetlnej, siatka dyfrakcyjna. Polaryzacja światła. - Fizyka atomowa
Promieniowanie termiczne ciał. Widma ciągłe i liniowe, fotony. Poziomy energetyczne atomów, budowa atomu wodoru. Zjawisko fotoelektryczne. Powstawanie promieniowania rentgenowskiego. Fale de Broglie’a. - Fizyka jądrowa
Budowa jąder atomowych, izotopy. Deficyt masy i energia wiązania. Promienie α, β i γ, schematy rozpadu, czas połowicznego zaniku. Reakcje jądrowe i zasady zachowania. Oddziaływanie promieniowania jądrowego na materię, wykrywanie promieniowania. Rozszczepienie jąder atomowych i jego zastosowania, reakcja łańcuchowa. Reakcje termojądrowe. - Elementy szczególnej teorii względności
Związek między energią, masą i prędkością cząstki; energia spoczynkowa; równoważność masy i energii spoczynkowej; kreacja i anihilacja par cząstka-antycząstka; zasada zachowania energii i pędu.