Integrované okruhy ke státní závěrečné zkoušce z fyziky SŠ

 

Integrované okruhy ke státní závěrečné zkoušce z fyziky

(studium učitelství fyziky pro SŠ)

1. Kinematika s ohledem na relativistické pojetí:

   Teoretická fyzika – polohový vektor HB, ortogonální křivočaré souřadnice. Lameho koeficienty, kulové a válcové souřadnice a jejich Lameho koeficienty. Holonomní vazby. Relativistická kinematika částice, invariance fyzikálních zákonů, vlastní čas jako invariant.

   Obecná fyzika aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – pohyb hmotného bodu, druhy pohybů, vztažná soustava, hlediska třídění pohybů. Rovnoměrný a rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb, křivočarý pohyb, pohyb po kružnici, grafické znázornění závislosti dráhy na čase.

   Obecná didaktika fyziky – úlohy ve vyučování fyzice: výpočtové, problémové a experimentální úlohy. Etapizace řešení fyzikálních úloh. Vztah fyzikální a matematické úlohy. Domácí úlohy žáků.

2. Dynamika s ohledem na relativistické pojetí:

   Teoretická fyzika – princip virtuální práce. d´Alambertův princip, Lagrangeovy rovnice, Hamiltonův princip, Hamiltonovy kanonické rovnice, zobecněný Hookův zákon, zobecněné pohybové Newtonovy rovnice v Minkowského prostoru, čtyřsíla, ekvivalence, relativistické energie a hmotnosti, čtyřhybnost.

   Obecná fyzika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – síla, hybnost, zákon zachování hybnosti soustavy. Newtonovy pohybové zákony a jejich platnost v různých soustavách, mechanická energie a práce, zákon zachování mechanické energie. Pohyby v homogenním tíhovém poli.

   Obecná didaktika fyziky – pokusy ve vyučování fyzice: demonstrační pokusy, frontální žákovské pokusy. Bezpečnost a hygiena práce učitele a žáka při vyučování fyzice.

3. Mechanika kapalin a plynů:

   Teoretická fyzika – rovnice rovnováhy a pohybu tekutin, základní zákony hydrostatiky, vířivé a nevířivé proudění tekutiny.

   Obecná fyzika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – statika kapalin a plynů, základní pojmy a zákony (Pascalův , Archimédův) a jejich použití v praxi, dynamika ideálních kapalin a plynů, základní pojmy a zákony (rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice) a jejich použití v praxi, proudění skutečné kapaliny.

   Obecná didaktika fyziky – cíle, obsah a výchova ve vyučování fyzice. Poznávací, výchovné a výcvikové cíle vyučování fyzice a obsah fyziky na 1. stupni základní školy (přírodověda), na 2. stupni základní školy, na jednotlivých typech středních škol. Výchova ve vyučování fyzice: pracovní a polytechnická, vědecká, mravní, vlastenecká, ekologická.

4. Statické pole:

   Teoretická fyzika – konzervativní pole, popis pohybu hmotného bodu Langrangeovou a Hamiltonovou metodou. Maxwellovy rovnice statického elektromagnetického pole, potenciálnost elektrostatického a magnetostatického pole, zásadní rozdíl mezi polem mechanickým a elektromagnetickým.

   Obecná fyzika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – geometrické a matematické modely polí (silokřivka, intenzita, potenciál) – modely gravitačního a magnetostatického pole, energie a práce pole, pohyby v gravitačním poli Země.

   Obecná didaktika fyziky – logická struktura fyziky: informace o fyzikálních faktech, fyzikální pojmy, fyzikální zákony, fyzikální principy, fyzikální hypotézy, fyzikální teorie. Struktura pojmů a zákonů ve fyzice. Vytváření pojmů na základní škole, fyzikálních veličin a jejich jednotek. Fyzikální definice. Kladení otázek na pojmy různých kategorií.

5. Stacionární pole:

   Teoretická fyzika – rovnice rovnováhy a pohybu kontinua, srovnání vlastností a popis stacionárního, kvazistacionárního a nestacionárního elektromagnetického pole. Princip totožnosti částic, Pauliho princip, Fermiho a Boseho distribuce, pásová teorie vodivosti látek.

   Obecná fyzika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – mechanismus vedení elektrického proudu v kovech, kapalinách, plynech a polovodičích. Elektrické veličiny a jejich měření (I,U,R,L,C), zákony vodivosti v látkách různých skupenství (Ohmův zákon, zákony Kirchhoffovy, Faradayovy zákony). Charakteristiky základních prvků elektrického obvodu.

   Obecná didaktika fyziky – základní typy vyvozování ve fyzice. Deduktivní vyvozování, nededuktivní vyvozování, neúplná indukce, redukční vyvozování, vyvozování z analogie, statistické vyvozování. Idealizace a abstrakce ve vyučování fyzice. Modely ve vyučování fyzice. Použití jednotlivých typů při vyvozování fyzikálních zákonů (zdůraznění aspektů).

6. Struktura a vlastnosti látek:

   Teoretická fyzika – fenomenologický popis fyzikálních systémů, termodynamické zákony, ergodický teorém a statistické soubory, Gibbsovo rozdělení, statistické soubory v kvantové statistické fyzice, Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení, termodynamické potenciály, hlavní věty termodynamické v klasické a kvantové statistické fyzice, relativistická energie tělesa a soustavy částic.

   Obecná fyzika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – vnitřní energie tělesa a její změny konáním práce a tepelnou výměnou, první termodynamický zákon, měření tepla, struktura a vlastnosti plynného skupenství látek, děje v ideálním plynu, stavová rovnice. Druhý termodynamický zákon a účinnost tepelných strojů. Struktura a vlastnosti pevných látek, deformace pevného tělesa, teplotní roztažnost pevných látek. Struktura a vlastnosti kapalin – povrchová síla, jevy na rozhraní pevného tělesa a kapaliny, kapilarita, teplotní roztažnost kapalin. Skupenské přeměny, fázový diagram, vlhkost vzduchu.

   Obecná didaktika fyziky – diagnostika a hodnocení fyzikálních znalostí – funkce diagnostiky, požadavky kladené na zkoušku z fyziky. Typy zkoušek (ústní, písemná, experimentální), jejich příprava a vyhodnocování. Didaktické testy z fyziky, jejich tvorba a vyhodnocování. Klasifikace žáků z fyziky.

7. Kmitání a vlnění:

   Teoretická fyzika – Planckův a de Broglieho vztah, stavová funkce v kvantové fyzice, Schrodingerova rovnice. Princip superpozice a modulace vlnění, vlnová rovnice, Poyntingův vektor, vlnové a částicové vlastnosti elektromagnetického záření.

   Obecná fyzika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – kmitavý pohyb mechanického oscilátoru, kinematika a dynamika kmitavého pohybu, skládání kmitání, přeměny energie a mechanickém oscilátoru, nucené kmitání oscilátoru. Mechanické vlnění – postupné, podélné, příčné, stojaté, šíření vlnění v izotropním prostředí, základní charakteristiky a zákony. Elektromagnetické vlnění – vznik, spektrum elektromagnetických vln.

   Obecná didaktika fyziky – mezipředmětové vztahy a koordinace učiva s ostatními předměty, zejména s matematikou, chemií, biologií a pracovním vyučováním.

8. Šíření elektromagnetického vlnění v látkách:

   Teoretická fyzika – elektromagnetické vlny, jejich generace a šíření ve vakuu, v homogenním izotropním dielektriku, izotropními vodiči. Přechod elektromagnetických vln rozhraním v homogenního izotropního dielektrika, zákon odrazu a lomu, Brewsterův zákon, úplný odraz. Přechod elektromagnetických vln rozhraním při úplném odrazu. Ohyb elektromagnetických vln, ohybové jevy Fresnelovy.

   Obecná didaktika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – spektrum elektromagnetických vln, geometrická optika, základní pojmy, zákony, principy geometrické optiky a zobrazování (zrcadla, tenké čočky, lupa, ohyb na mřížce (holografie), polarizace, absorpce, disperze a rozptyl světla, interakce světla a látky).

   Obecná didaktika fyziky – didaktika fyziky, předmět, obsah (oblasti zkoumání), metody zkoumání.

9. Základní poznatky z nauky o záření:

   Teoretická fyzika – vlastnosti elektromagnetických vln při šíření v homogenním izotropním prostředí. Zákony záření černého tělesa. Bose-Einsteinova distribuce a kvantový harmonický oscilátor.

   Obecná fyzika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – elektromagnetické záření – vznik elektromagnetických vln a vlastnosti šíření, šíření vlnění (odraz, lom, absorpce), emise záření (samovolná, stimulovaná), elektromagnetické spektrum, kvantové vlastnosti (fotoelektrický jev, Comptonův jev).

   Obecná didaktika fyziky – materiální prostředky ve fyzice a metodika jejich využívání (učební pomůcky, technické prostředky, učebnice, literatura pro povinnou a zájmovou činnost ve fyzice. Fyzikální kabinet a problematika jeho správcovství.

10. Základní poznatky z atomistiky a jaderné fyziky:

Teoretická fyzika – kvantově mechanické řešení atomu vodíku, spin, Pauliho princip, Periodická soustava prvků, tunelový jev. Užití relativistické dynamiky ke stanovení obecného vztahu pro vazebnou energii atomového jádra.

Obecná fyzika, aplikovaná na učivo ZŠ a SŠ – model atomu, základní charakteristiky atomu, atomová spektra (optická, rentgenová, gama, emisní, absorpční). Stavba atomového jádra, radioaktivita, základní jaderné reakce a jejich využití (štěpení, fúze). Elementární částice, klasifikace, typy interakcí. Využití radioizotopů v průmyslu, lékařství apod.

Obecná didaktika fyziky – zájmová činnost ve fyzice a rozvoj talentům, fyzikální olympiáda a další soutěže.