Tematy do samodzielnego opracowania - ograniczenie czasowe do 8 min

Lp. Temat

1. Bieguny magnetyczne Ziemi (nadchodzące przebiegunowanie)
2. Reakcje jądrowe we wnętrzu gwiazd (na przykładzie Słońca)
3. Jasności gwiazd. Rozkład widmowy
4. Zjawiska występujące na Słońcu: plamy słoneczne, pole magnetyczne, wiatr słoneczny.
5. Analiza wykresu H-R (Hertzsprunga-Russella)
6. Ewolucja gwiazd
7. Astronautyka – możliwość podboju kosmosu (prędkości kosmiczne)
8. Teoria Wielkiego Wybuchu
9. Sposoby penetracji Wszechświata (obecne i planowane badania)
10. Kształty i typy galaktyk
11. Pulsary i kwazary
12. Czarna dziura i co dalej
13. Gromady kuliste i otwarte
14. Stacje badawcze na Marsie i informacje o tej planecie.
15. Prawo Hubble’a – teoria ucieczek galaktyk
16. Przyszłość wszechświata
17. Promieniowanie kosmiczne (i reliktowe)
18. Galaktyki karłowate jako narzędzie do badań ciemnej materii
19. Starożytny i współczesny opis nieba
20. Teorie powstania wszechświata (od starożytności po dzień dzisiejszy)
21. Uczeni polscy w dziedzinie astronomii
22. Planetoidy są wokół nas – chaos czy porządek
23. Jaka to gwiazda? – analiza widmowa gwiazd i efekt Dopplera.
24. Obiekty naszej galaktyki – obserwacja układów wielokrotnych gwiazd
25. Zegar słoneczny: zbuduj dowolny działający model (poziomy, pionowy, boczny, różna orientacja względem stron świata, nietypowe konstrukcje).
26. Zrób działający model prostego planetarium
27. Udowodnij doświadczalnie, że Ziemia jest kulista. Zmierz jej promień
28. Wykrywanie planet z poza Naszego Układu Słonecznego: przedstaw metody ich wykrywania
29. Oszacuj średnicę Słońca.
30. Aberacja gwiazd. Jakie zjawisko zostało udowodnione dzięki pomiarowi aberracji gwiazd?
31. Budowa i zasada działania lasera
32. Jak zmierzyć temperaturę gwiazdy?
33. Zbuduj i omów spektroskop. Zaprezentuj różne typy widma (różne źródła światła)
34. Budowa i działanie akceleratorów
35. Szczególna Teoria Względności Eisteina

Zagadnienia z fizyki i astronomii - II półrocze

Dział 2. Fizyka atomowa

12. Efekt fotoelektryczny
Jakie założenie o naturze światła umożliwia wyjaśnić efekt fotoelektryczny?
Omów doświadczenie, podczas którego można zaobserwować efekt fotoelektryczny.
Wyjaśnij pojęcie „praca wyjścia”. Podaj odpowiednie równanie na pracę wyjścia.
Jak możesz obliczyć energię i prędkość elektronów wybitych z danego metalu przez promieniowanie o określonej częstotliwości?
Jak możesz ocenić na podstawie podanej pracy wyjścia dla danego metalu oraz długości fali lub barwy padającego nań promieniowania, czy zajdzie efekt fotoelektryczny?
Wyjaśnij pojęcie fotonu oraz podaj równania na jego energię (częstotliwość, długość fali elektromagnetycznej).
Podaj zakres długości fal elektromagnetycznych dla których możliwe jest obserwowanie widma od filetowego do czerwonego. Wymień kolejno podstawowe kolory widma.

13. Promieniowanie ciał
Jak można odróżnić widma absorpcyjne od emisyjnych?
Podaj przykłady ciał emitujących promieniowanie.
Jaki związek występuje pomiędzy promieniowaniem emitowanym przez dane ciało oraz jego temperaturą?
Wyjaśnij różnicę między widmem ciągłym, a widmem liniowym oraz .podaj przykłady ciał emitujących te widma.
Jak wygląda widmo wodoru?

14. Atom wodoru
Podaj postulaty Nielsa Bohra dotyczące atomu wodoru.
Jak możesz wyznaczyć promień n –tej orbity elektronu atomu wodoru, jeśli pierwsza orbita wynosi 53 pm. Wyprowadź wzór na prędkość elektronu na n-tej orbicie.
Przedstaw na rysunku i wyjaśnij na czy polega „emisja fotonu”, a na czym „absorpcja fotonu.
Jaką energię posiada atom wodoru w stanie podstawowym, a jaką, gdy elektron znajduje się na 3-ciej orbicie?
Dlaczego energię wyrażamy w eV? Jak możesz energię w dżulach zamienić na eV?

15. Jak powstaje widmo wodoru
Jak możesz wyznaczyć końcową prędkość elektronu poruszającego się po danej orbicie po pochłonięciu fotonu o podanej energii ?
Jak jest wartość stałej Rydberga i jakie ma zastosowanie ta stała?
Jak możesz wyznaczyć częstotliwość fali fotonu emitowanego podczas przejścia elektronu między określonymi orbitami?
Podaj sposób wyznaczania długość fali fotonu emitowanego podczas przejścia elektronu między określonymi orbitami.
Czy możesz nazwać serie widmowe atomu wodoru w zakresie światła widzialnego, ultrafioletowego i podczerwieni?
Wyjaśnij, na ile sposobów elektron może przejść z 5-tej na 1-szą orbitę.

Dział 3. Fizyka jądrowa

16. Jądro atomowe
Dlaczego jądro atomowe się nie rozpada? Czy może się rozpaść?
Wyjaśnij pojęcie „antymateria”.
Wyjaśnij pojęcia: „atom”, „pierwiastek chemiczny”, „jądro atomowe”, „izotop”, „liczba atomowa”, „liczba masowa”.
Podaj skład jądra atomowego na podstawie liczby atomowej i liczby masowej pierwiastka/izotopu, np. Z jakich cząstek są zbudowane atomy?

17. Promieniowanie jądrowe
Porównaj właściwości znanych rodzajów promieniowania: alfa, beta i gamma ( przenikliwość, szkodliwość, …)
Jak działa licznika Geigera–Müllera?
Jak wpływ promieniowanie jądrowe na organizmy żywe?
Omów sposoby powstawania promieniowania jądrowego.
Podaj zastosowania promieniowania jądrowego w różnych dziedzinach życia.
Jak możesz ochronić się przed promieniowaniem jądrowym?

18. Reakcje jądrowe
Wskaż różnice między reakcjami jądrowymi a reakcjami chemicznymi.
Omów rozpad alfa, beta oraz sposób powstawania promieniowania gamma.
Zapisz reakcje jądrowe za pomocą symboli.
Podaj zasady konieczne do opisu reakcji jądrowych.

19. Czas połowicznego rozpadu
Narysuj krzywą rozpadu promieniotwórczego i omów jej przebieg.
Jak można metodą graficzną wyznaczyć liczbę jąder pozostałych po rozpadzie i liczbę jąder, które uległy rozpadowi w określonym czasie?
Wyjaśnij pojęcia „jądro stabilne” i „jądro niestabilne”.
Co to jest „czas połowicznego rozpadu”?
Podaj przykłady izotopów o bardzo długim i bardzo krótkim czasie połowicznego rozpadu.
Omów metodę datowania węglem C14

20. Energia jądrowa
Omów działanie elektrowni jądrowej (korzystając ze schematu).
Podaj argumenty za energetyką jądrową i przeciw niej.
Na czym polega reakcja łańcuchowa. Zapisz ją.
Jakie reakcje zachodzą w elektrowni jądrowej, reaktorze termojądrowym, gwiazdach oraz w bombach jądrowych i termojądrowych?
Dlaczego Słońce świeci?
Podaj przykłady zastosowań energii jądrowej.

21. Deficyt masy
Jak możesz obliczyć ilość energii wyzwolonej w reakcjach jądrowych ?
Objaśnij znaczenie wzoru E = mc2
Wyjaśnij pojęcia: „deficyt masy”, „energia spoczynkowa”, „energia wiązania”
Jak możesz obliczyć energię spoczynkową ciała o danej masie?
Podaj równanie, które umożliwia wyznaczenie deficytu masy podczas reakcji o danej energii.

22. Wszechświat
Podaj teorie powstania Wszechświata.
Na ile lat szacujemy wiek Wszechświata, co się w tym czasie z nim działo (teoria Wielkiego Wybuchu)?
Wyjaśnij, skąd pochodzi większość pierwiastków, z których zbudowana jest materia wokół nas i nasze organizmy.
Dlaczego obiekty położone daleko oglądamy takimi, jakimi były w przeszłości?
Jakie obserwacje potwierdzają proces rozszerzania Wszechświata?

Temat dodatkowy. Życie Słońca
Podaj wiek Słońca i przewidywany dalszy czas jego życia
Jak powstało Słońce i jakie będą jego dalsze losy
Podaj reakcje przemian jądrowych, które zachodzą w Słońcu (lub innych gwiazdach).

Temat dodatkowy. Życie gwiazd
Jak każda gwiazda zmienia się w czasie swojego życia?
Omów ewolucję gwiazdy w zależności od jej masy – opisuje typowe obiekty powstające pod koniec życia gwiazd mało i bardzo masywnych.
Jakie przemiany jądrowe zachodzą w gwiazdach w różnych etapach ich życia?
Podaj podstawowe właściwości czerwonych olbrzymów, białych karłów, gwiazd neutronowych i czarnych dziur.

Temat dodatkowy. Fale czy cząstki? Cząstki czy fale?
Jak strukturę ma światło? Podaj argumenty na rzecz falowej i korpuskularnej natury światła.
Jakie doświadczenia potwierdzają falową naturę materii?
Podaj równanie umożliwiające wyznaczenie długość fali materii określonych ciał

Temat dodatkowy. Jak działa laser
Na czym polega zjawisko emisji wymuszonej?
Czym światło lasera różni się od światła żarówki?
Wymień zastosowania laserów.

Zagadniena z I półrocza dla klas pierwszych

Opracowałam dla uczniów klas pierwszych pytania z fizyki i astronomii – zgodnie z realizowanymi tematami.
Każdy z uczniów ma obowiązek odpowiedzieć z zagadnień - I półrocze:
Dział 1. Astronomia i grawitacja

1. Z daleka i z bliska. Amatorskie obserwacje astronomiczne

Podaj i omów jednostki miary odległości we Wszechświecie (rok świetlny, parsek, 10x – kilo, mega, giga, tera)
Podaj i omów jednostki miary odległości i wielkości w mikroświecie (mili, mikro, nano, piko)
Odnajdź na mapie nieba: Wielki i Mały Wóz, Gwiazdę Polarną, Kasjopeję, Smoka, Drogę Mleczną.
Wyjaśnij, dlaczego niebo północne ma inne gwiazdozbiory niż południowe, i dlaczego każde z nich jest inne w różnych porach roku.
Podaj przykłady gwiazdozbiorów nieba północnego (dla Polski) oraz nieba południowego (po 5 przykładów).

2. Układ Słoneczny
Wymień wszystkie planety w Układzie Słonecznym (wg kolejności położenia lub wielkości).
Podaj podstawowe wiadomości na temat trzech wybranych planet US (poza Ziemią).
Omów inne obiekty US niż planety (planetoidy, planety karłowate i komety).
Dokonaj podziału planet na skaliste i gazowe. Porównaj je pod względem budowy.
Omów ruch planet w Układzie Słonecznym (oraz ruch ich satelitów).
Wyjaśnij pojęcia „teoria geocentryczna” i „teoria heliocentryczna”
Co wiesz na temat aktualnych poszukiwań życia poza Ziemią.

3. Księżyc – towarzysz Ziemi
Wyjaśnij, dlaczego zawsze widzimy tę samą stronę Księżyca.
Podaj kolejne fazy Księżyca
Jakie warunki panują na Księżycu?
Wyjaśnij mechanizm powstawania faz Księżyca
Wyjaśnij zaćmienie Słońca i Księżyca
Które zjawiska możesz częściej zaobserwować: zaćmienia Księżyca czy zaćmienia Słońca? Dlaczego?

4. Gwiazdy i galaktyki
Jak można wyznaczyć odległość Ziemi do dowolnej gwiazdy, a jak do innej planety Układu Słonecznego. Możesz taki pomiar wyjaśnić graficznie (typy paralaksy).
Omów jednostki: parsek, rok świetlny, jednostka astronomiczna.
Wyjaśnij, dlaczego nasza Galaktyka widziana jest z Ziemi w postaci smugi na nocnym niebie.
Podaj przykład gwiazd i wyjaśnij, dlaczego gwiazdy widać na niebie.
Jakie jest położenie Słońca (US) w Galaktyce?
Co wiesz na temat Drogi Mlecznej?

5. Ruch krzywoliniowy
Omów ruch po okręgu i podaj 3 przykłady takiego ruchu.
Wykonaj doświadczenie, które wykaże, że prędkość w ruchu krzywoliniowym skierowana jest stycznie do toru.
Podaj wzory umożliwiające wyliczenie okresu, częstotliwości, prędkości liniowej i kątowej w ruchu po okręgu.
Przedstaw na rysunku wektor prędkości w ruchu prostoliniowym i krzywoliniowym.

6. Siła dośrodkowa
Podaj równanie na siłę dośrodkową , i omów każdą z występujących w tym wzorze wielkości.
Zaznacza na rysunku kierunek i zwrot siły dośrodkowej.
Przedstaw na wykresie zależność siły dośrodkowej od promienia zataczanego okręgu.
Przedstaw na wykresie zależność siły dośrodkowej od prędkości w ruchu po okręgu.

7. Grawitacja
Podaj równanie, dzięki któremu można obliczyć siłę grawitacji działającą między dwoma ciałami.
Wykonaj wykres zależności siły grawitacji od odległości między ciałami.
Przedstaw na rysunku siłę oddziaływania na siebie ciał o masach M i m.
Omów doświadczenie Cavendisha. Jaką wielkość wyznaczył? Ile ona wynosi.
Dlaczego w praktyce nie obserwujemy oddziaływań grawitacyjnych między ciałami innymi niż ciała niebieskie

8. Siła grawitacji jako siła dośrodkowa
Jak wpływa grawitacja na ruch ciał w układzie podwójnym?
Wyjaśnij zależność pomiędzy siłą grawitacji i krzywoliniowym ruchem ciał niebieskich.
Narysuj schematycznie tory 3 pocisków wystrzelonych z „działa Newtona” z prędkościami: 2 km/s, 4 km/s oraz 8 km/s.

9. Loty kosmiczne
Wyznacz równanie na pierwszą prędkość kosmiczną dla Ziemi oraz oblicz jej wartość.
Jak możesz wyznaczyć pierwszą prędkość kosmiczną dla dowolnej planety?
Jak możesz wyznaczyć prędkość satelity krążącego na danej wysokości nad powierzchnią Ziemi?
Co wiesz na temat lotów kosmicznych?
Podaj zastosowania sztucznych satelitów.
Co oznacza pojęcie „druga” oraz „trzecia” prędkość kosmiczna?
Jak można wyznaczyć II prędkość kosmiczną dla Ziemi? Ile ona wynosi?

10. Trzecie prawo Keplera
Podaj treść I oraz II prawa Keplera. Objaśnij je.
W jaki sposób możliwe jest zachowanie stałego położenia satelity względem powierzchni Ziemi?
Podaj treść i równanie III prawa Keplera.
Podaj zastosowania III prawa Keplera. Co można wyznaczyć przy jego zastosowaniu?
Przedstaw na rysunku eliptyczną orbitę planety z uwzględnieniem położenia Słońca.
Wyjaśnij pojęcie „satelita geostacjonarny”.

11. Ciężar i nieważkość
Wyjaśnij, w jakich warunkach powstają przeciążenie, niedociążenie i nieważkość. Podaj przykłady.
Jak można w windzie poruszającej z przyspieszeniem w górę lub w dół wyjaśnić przeciążenie i niedociążenie. Jaki jest to układ?
Wyjaśnij przyczynę nieważkości w statku kosmicznym.
Jak zmienia się ciężar, a jak masa podczas przeciążenia i niedociążenia?