Секция естественнонаучного образования
Московского общества испытателей природы

Приложение
к Федеральному закону
"О государственном образовательном стандарте основного общего образования."
Федеральный компонент
Образовательная область
"ФИЗИКА"
(Альтернативный проект)

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

I.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ.
Образовательная область "ФИЗИКА" представляет одну из базовых образовательных областей основного общего образования. Ее роль в системе школьного образования обусловлена ключевой ролью физических знаний в современной научной картине мира, важным значением физических знаний для освоения всех естественных наук и техники, большими возможностями физики для интеллекутального развития учащихся.

I.2. ЦЕЛИ ИЗУЧЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ.
Изучение образовательной области "ФИЗИКА" призвано обеспечить:
I.2.1. Знание фундаментальных законов природы;
I.2.2. Формирование на базе физических знаний и навыков элементов научной картины мира и компонентов общечеловеческой культуры;
I.2.3. Формирование знаний о методологии научных исследований, роли наблюдений, эксперимента и теории в развитии науки.
I.2.4. Формирование навыков физических измерений и обработки данных, освоение методологии научного эксперимента.
I.2.5. Формирование знаний и навыков, необходимых для освоения современной техники.
I.2.6. Формирование представлений о социальных и экологических последствиях научных открытий и ответственности ученых за судьбы мира.

I.3. ОСНОВНЫЕ СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ.
Изучение образовательной области "ФИЗИКА" включает следующие взаимосвязанные содержательные линии.
I.3.1. Основные физические понятия.
I.3.2. Пространство, время, движение.
I.3.3. Взаимодействие тел.
I.3.4. Энергия и ее формы.
I.3.5. Статистическая физика и термодинамика.
I.3.6. Физические поля. Типы взаимодействий.
I.3.7. Электромагнитное излучение.
I.3.8. Строение вещества.
I.3.9. Вселенная и ее эволюция.
I.3.10. История физики.
I.3.11. Физика и техника.
I.3.12. Физика и другие естественные науки.

I.4. ПЕРИОД И НОРМАТИВНАЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ.
В соответствии с федеральным базисным планом основного общего образования период и нормативная продолжительность изучения образовательной области "ФИЗИКА" установлены с 7 по 11 класс, 4 учебных часа в неделю.

II. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ МИНИМУМ СОДЕРЖАНИЯ.

II.1. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ.
Измерение;
Тело;
Частица;
Поле;
Масса;
Энергия;
Сила;
Пространство;
Время;
Система отсчета;
Волна;
Квант энергии;
Элементарная частица;
Атом, ядро, электрон, протон, нейтрон.

II.2. ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ, ДВИЖЕНИЕ.
II.2.1. Система координат в трехмерном пространстве. Однородность и изотропность пространства. Длина и ее измерение. Эталон длины. Векторы. Правила сложение векторов. Материальная точка. Время и его измерение. Эталон времени.
Неклассические представления о пространстве. Геометрия Н.И. Лобачевского. Преобразования Лоренца. Пространство и время в теории относительности. Представления о пространстве и времени в других науках (история, археология, геология, биология, астрофизика). Представления о пространстве и времени в естествознании и религии.
II.2.2. Движение. Равномерное и прямолинейное движения: аристотелевские и ньютоновские представления об его причинах. Первый закон Ньютона. Система отсчета. Скорость. Сложение скоростей.
Движение с переменной скоростью. Ускорение.
Вращательное движение и его характеристики.
Колебательное движение и его характеристики.

II.3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕЛ.
II.3.1. Сила, как характеристика взаимодействия тел. Формирование понятия о силах. Способы измерения сил. Закон Гука.
II.3.2. Сила и движение тел. Второй закон Ньютона. Инерционная масса и способы ее измерения. Закон сохранения суммарной инерционной массы. Взаимосвязь массы и энергии в теории относительности.
Сила трения. Трение покоя, движения, качения. Зависимость трения движения от скорости.
II.3.3. Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона. Закон сохранения мпульса.
II.3.4. Закон Всемирного тяготения. Гравитационная масса. Равенство инерционной и гравитационной массы. Вес тела. Движение тел в гравитационном поле. Падение тел. Движение планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли.
II.3.5. Динамика вращательного движения. Закон сохранения момента количества движения. Центростремительная сила.
II.3.6. Динамика колебательного движения. Зависимость силы от величины отклонения от равновесия при гармоничных колебаниях. Собственная частота колебаний. Колебания при воздействии внешней периодической силы. Резонанс.
II.3.7. Распространение колебаний в плотной среде. Звук.

II.4. ЭНЕРГИЯ И ЕЕ ФОРМЫ.
II.4.1. Работа. Способы измерения работы. Энергия, как мера способности единичного тела к совершению работы. Кинетическая и потенциальная энергия тела. Внутренняя энергия тела.
II.4.2. Кинетическая энергия. Кинетическая энергия при поступательном, вращательном и колебательном движениях. Взаимный переход потенциальной и кинетической энергии при колебаниях.
II.4.3. Тепловая энергия. Температура, как мера средней кинетической энергии частицы в системе, включающей огромное количество частиц. Превращение кинетической энергии в тепловую за счет силы трения. Превращение тепловой энергии в кинетическую.
II.4.4. Потенциальная энергия заряженного тела в электрическом поле и ее превращение в другие формы энергии.
II.4.5. Потенциальная энергия химических связей. Превращения энергии при химических превращениях. Превращения энергии в ядерных реакциях.
II.4.6. Энергия электромагнитного излучения. Энергия и частота излучения.
II.4.7. Закон сохранения энергии.

II.5. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА.
II.5.1. Подходы, описывающие системы, содержащие огромное количество частиц. Статистические закономерности, действующие в подобных системах.
II.5.2. Атомно-молекулярная теория. Косвенные и прямые доказательства существования атомов и молекул.
II.5.3. Газы. Понятия идеального газа, как системы независимо двигающихся молекул. Газовые законы. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Плазма.
II.5.4. Твердые тела. Кристаллическая решетка. Колебания атомов в твердых телах. Расширение твердых тел при нагревании. Деформация твердых тел. "Вещество" нейтронных звезд.
II.5.5. Жидкости. Отличия жидкостей от газов и твердых тел. Взаимодействие молекул в жидкостях. Поверхностное натяжение. Давление жидкости. Закон Бернулли. Закон Архимеда. Движение жидкостей. Внутреннее трение при движении жидкостей. Вязкость жидкости. Ламинарное и турбулентное движение. Зависимость скорости течения от поперечного сечения трубы. Превращения энергии в текущей жидкости.
II.5.6. Фазовые переходы.
II.5.7. Термодинамика. Ее задачи. Первый закон термодинамики. Второй закон термодинамики. Статистический характер второго закона термодинамики. Демон Максвелла - почему он невозможен. Термодинамическое равновесие. Неравновесные стационарные состояния и их роль в природе. Типы устойчивости природных объектов.
Возможность нарастания упорядоченности в системах, далеких от равновесия. Жизнь с точки зрения термодинамики.
II.5.8. Температура и скорость процессов. Энергия активации.

II.6. ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ.
II.6.1. Поле. Различные виды полей. Концепции близкодействия и дальнодействия. Напряженность поля в точке. Потенциал поля. "Обобщенный заряд".
II.6.2. Гравитационное поле. Закон Всемирного тяготения Ньютона. Напряженность и потенциал гравитационного поля. Гравитационная масса, как заряд, на который воздействует гравитационное поле. Закон сохранения массы. Современные гипотезы о природе гравитационного поля. Существуют ли гравитационные волны?
II.6.3. Электростатическое поле. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Положительные и отрицательные электрические заряды. Закон сохранения суммарного электрического заряда. Элементарный заряд (заряд электрона) и эксперименты по его определению.
Электромагнитное поле. Электрические и магнитные составляющие электромагнитного поля. Электромагнитные волны.
II.6.4. Поле сильных взаимодействий и его роль в стабилизации атомных ядер. Напряженность и потенциал поля сильных взаимодействий. Барионный заряд. Закон сохранения барионного заряда.
II.6.5. Слабые взаимодействия и их роль в природе.
II.6.6. Попытки создания Единой Теории Поля.
II.6.7. Движение заряженных частиц в поле. Равноускоренное движение в пустоте под действием гравитационного или электростатического поля. Движение заряженных частиц в заполненной веществом среде. Зависимость силы трения от скорости. Падение тел в воздухе. Закон Ома. Возможность появления новых заряженных частиц при движении в заполненной веществом среде: газовый разряд.
Движение частиц при наличии трения между движущимися слоями. Закон Пуазейля.

II.7. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.
II.7.1. Спектр электромагнитного излучения. Скорость распространения электромагнитного излучения в пустоте. Опыты Майкельсона. Частота и длина волны электромагнитного излучения. Кванты электромагнитного излучения: зависимость энергии от частоты. Излучение в радиодиапазоне. Применение радиоволн. Инфракрасное излучение. Световое излучение. Спектр видимого света. УФ-излучение. Рентгеновское и гамма-излучение.
II.7.2. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Спектр поглощения вещества. Превращение энергии при поглощении вещества.
Фотохимические процессы. Фотосинтез. Спектр излучения вещества. Излучение вещества при разных температурах. Солнечное излучение и его спектр.
II.7.3. Прямолинейное распространение света. Отражение и преломление света. Преломление в линзе Фокусное расстояние линзы. Формула линзы. Оптические системы: глаз, фотоаппарат, микроскоп, телескоп. Восприятие цвета. Рассеяние света.
II.7.4. Волновые свойства света. Дифракция и интерференция света. Поляризация света.
II.7.5. Фотоэлектрический эффект.

II.8. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА.
II.8.1. Квантовая механика: область применимости, сущность, значение. II.8.2. Строение атома. Ядро атома. Электронные оболочки. Дискретность энергии электронов в атомах. Квантовые числа электронов. Электронные оболочки и химические связи.
II.8.3. Строение атомных ядер. Протоны и нейтроны. Изотопы. Ядерные силы. Радиоактивность. Альфа-, бета- и гамма-излучение. Ядерные реакции. Цепная реакция распада атомных ядер. Ядерная энергия. Термоядерные реакции.
II.8.4. Элементарные частицы и их классификация.

II.9. ВСЕЛЕННАЯ И ЕЕ ЭВОЛЮЦИЯ.
II.9.1. Современные представления о строении Вселенной. Звезды. Планеты. Межзвездное пространство. Солнечная система. Галактики. Звездные системы. Метагалактика.
II.9.2. Эволюции звезд и ее механизм. Гипотеза Канта-Лапласа. Термоядерные реакции в звездах. Стационарное состояние звезд. Образование ядер тяжелых атомов. Заключительные стадии эволюции звезд. Красные гиганты и их расслаивание. Взрывы Сверхновых. Нейтронные звезды. Черные дыры. Происхождение и эволюция планет.
II.9.3. Концепция Большого Взрыва и ее подтверждения. Альтернативные гипотезы происхождения Вселенной.

II.10. ИСТОРИЯ ФИЗИКИ.
II.10.1. Научный метод в физике и его формирование. Наблюдение, эксперимент и их интерпретация. Правила постановки эксперимента. Контрольный опыт.
Формирование представлений о законах природы. Физическая теория и ее роль на разных этапах развития науки. Использование математики в физике. Научные парадигмы и их смена.
II.10.2. Формирование научных представлений о пространстве. От представлений об "абсолютном верхе" и "абсолютном низе" к представлению об изотропности пространства. Закон тяготения Ньютона.
Неклассические представления о пространстве. Неэвклидова геометрия. Теория относительности А. Эйнштейна.
II.10.3. Формирование представлений о причинах движения. От представлений об абсолютном покое - к представлению о равноправии разных систем отсчета.
II.10.4. Развитие представлений об энергии. Попытки построить вечный двигатель. Формирование представлений о различных формах энергии и превращении энергии из одних форм в другие. Закон сохранения энергии. Развитие термодинамики.
II.10.5. Статистические идеи в физике и их формирование. Работы Максвелла, Гиббса, Больмана и т.д. Статистические идеи в квантовой механике. Взаимосвязь статистической физики и термодинамики.
II.10.6. История изучения электричества и электромагнетизма. Работы Вольта, Кулона, Ампера, Фарадея, Максвелла.
II.10.7. История атомной физики. Открытие рентгеновских лучей и радиоактивности. Модель атома Бора. Квантовая механика и квантовомеханические модели атомов. Развитие физики элементарных частиц.

II.11. ФИЗИКА И ТЕХНИКА.
II.11.1. Простейшие механические устройства: рычаги, блоки и т.д. Устройства для передачи движения.
II.11.2. Двигатели. Ветряной и водяной двигатель. Паровой двигатель, двигатель внутреннего сгорания, турбина, электродвигатель. Превращение энергии в двигателях разного типа. Воздействие различных двигателей на окружающую среду.
II.11.3. Получение электроэнергии с помощью батарей и генераторов. Источники постоянного и переменного тока. Передача электрических сигналов: телеграф, телефон. Электростанции. Разные типы электростанций: принципы работы и воздействие на окружающую среду. Передача электроэнергии на дальние расстояния. Трансформатор. Электродвигатели.
Перспективы развития электроэнергетики в России и мире.
II.11.4. Развитие электроники. Устройства с односторонней проводимостью: диоды. Ламповые и полупроводниковые диоды. Устройства с изменяющейся проводимостью: триоды. Ламповые и полупроводниковые триоды. Простейшие электронные схемы. Применение электроники. Электроника на интегральных схемах. Элементы памяти. Современные компьютеры. Перспективы развития вычислительной техники.
II.11.5. Радиотехника. Электромагнитные волны разного диапазона и их использование в радиотехнике. Принципы устройства радиопередатчика и радиоприемника. Радиолокация. Телевидение.
II.11.6. Оптические устройства. Фотоаппарат, микроскоп, телескоп. Принципы фотографирования. Кинематограф. Фотоэлектрические устойства. Светопроводящие волокна и возможности их применения. Лазеры. Голография.
II.11.7. Ядерная энергетика. Принцип действия атомной бомбы. Атомная электростанция. Принцип работы ядерной электростанции на медленных и быстрых нейтронах. Получение ядерного топлива и проблема захоронения радиоактивных отходов. Ядерная энергетика и охрана окружающей среды. Принцип действия водородной бомбы. Перспективы термоядерной энергетики.
Возможные последствия войны с применением атомного и термоядерного оружия. Ядерная зима.
Практическое использование радиоактивных изотопов. Атомный век - поворотный пункт в истории Земли.

II.12. ФИЗИКА И ДРУГИЕ ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ.
II.12.1. Значение физики для химии. Физические методы анализа. Квантовая механика - теоретическая основа для понимания строения вещества.
Термодинамика и ее значение для предсказания направления химических реакций. Фотохимия.
II.12.2. Значение физики для биологии. Роль физических методов в биологии и медицине. Физические процессы в живых организмах: фотосинтез, передача нервного сигнала, работа рецепторов, движение крови по сосудам и т..д. Солнечная энергия, как источник энергии для живых организмов.
II.12.3. Значение физики для геологии и географии. Тепловой баланс земной поверхности. Конвекция в атмосфере и водоемах. Движение слоев воздуха.
Физические процессы, связанные с формированием климата. Парниковый эффект. Роль озонового слоя в защите поверхности Земли от ультрафиолетового излучения и опасность разрушения озонового слоя.
Изотопные методы датировки горных пород.
II.12.4. Физика и мировоззрение. Взаимоотношения физики и религии.
II.12.5. Физические открытия и их воздействие на жизнь человечества.

III. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ ВЫПУСКНИКОВ.

По итогам освоения обязательного минимума содержания образовательной области "ФИЗИКА" выпускники должны:

III.1. ПОНИМАТЬ.
III.1.1. Смысл основных физических понятий, перечисленных в разделе II.1.
III.1.2. Сущность важнейших физических концепций:
Ньютоновской механики;
Законов сохранения массы и энергии;
Теории электромагнитного поля;
Термодинамики;
Квантовой механики;
Теории относительности.
III.1.3. Пути накопления физических знаний и методы физики, роль эксперимента и теории в развитии физики, общую логику постановки физических экспериментов. Мировоззренческое значение физических знаний. Социальные последствия физических открытий.
III.1.4. Связь физики с другими областями знания.
III.1.5. Значение физических знаний в практической деятельности.
III.1.6. Физические принципы функционирования технических устройств, упомянутых в разделе II.11.

III.2. ЗНАТЬ
III.2.1. Основные этапы развития физики. Вклад в развитие науки: Н. Коперника, Г. Галилея, Ф. Бэкона, И. Ньютона, Х. Гюйгенса, Р. Гука, М.В. Ломоносова, И. Канта, П.С. Лапласа, А. Вольта, Ш. Кулона, А.М. Ампера, М. Фарадея, С. Карно, Ю. Р. Майера, Дж. У. Гиббса, Г. Гельмгольца, Дж. Максвелла, Л. Больцмана, А.С. Попова, О. Френеля, А. Майкельсона, У. Томсона, В.К. Рентгена, А. Беккереля, Д.Д. Томсона, Р.Э. Милликена, М. Планка, А. Эйнштейна, Э. Резерфорда, П. Кюри, М. Склодовской-Кюри, И. Жолио-Кюри, Ф. Жолио-Кюри, Н. Бора, П. Дирака, Э. Шредингера, В. Гейзенберга, Л. де Бройля, В. Паули, Э. Ферми, Х. Бете, А.Ф. Иоффе, И.В. Курчатова, И.Е. Тамма, Л.Д. Ландау, Н.Г. Басова, А.М. Прохорова, А.Д. Сахарова, П.Л. Капицы, М. Гелл-Манна, И. Пригожина, С. Хокинга, Ж.А. Алферова.
III.2.2. Важнейшие экспериментальные факты и теоретические обобщения из включенного в раздел II материала.
III.2.3. Способы измерения различных физических величин.

III.3. УМЕТЬ АНАЛИЗИРОВАТЬ.
III.3.1. Физическую основу наблюдаемых в обыденной жизни явлений.
III.3.2. Результаты несложных физических экспериментов.

III.4. УМЕТЬ.
III.4.1. Пользоваться простейшим лабораторным оборудованием и проводить простейшие эксперименты.
III.4.2. Решать несложные физические задачи, не требующие использования высшей математики.
III.4.3. Подобрать учебную, научно-популярную и научную литературу по интересующей физической проблеме.