Szczegółowy zakres materiału wymaganego od uczestników Olimpiady Fizycznej
Podczas zawodów I stopnia uczniowie rozwiązują zadania w domu. Zawody II i III stopnia odbywają się, w warunkach kontrolowanych. Zadania pierwszego stopnia mogą wymagać odszukania potrzebnych wiadomości uzupełniających w powszechnie dostępnych dla uczniów źródłach. Rozszerzenia materiału ze stopnia I obowiązują w dalszych częściach danej olimpiady. Podczas zawodów I stopnia przewidziana jest też możliwość zadania numerycznego, jak również doświadczenia z wykorzystaniem komputera. Te zadania będą w grupie zadań do wyboru i dlatego nie będzie obowiązku ich rozwiązywania.Olimpiada fizyczna zakłada następujący zakres i poziom wiedzy oraz umiejętności wymaganych od uczestników:
- w zawodach pierwszego stopnia – co najmniej wystarczający do uzyskania oceny bardzo dobrej na zakończenie nauki przedmiotu,
- w zawodach drugiego stopnia – co najmniej niezbędny do uzyskania oceny celującej na zakończenie nauki przedmiotu,
- w zawodach trzeciego stopnia - w zakresie poszerzonym o znajomość problemów, które pojawiały się we wcześniejszych latach na olimpiadzie fizycznej.
Zakres materiału obejmuje:
- 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. -
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 W, Q i ΔU, 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. 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. 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
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. -
Wymagania przekrojowe
Analiza jednostek. Szacowanie niepewności pomiaru, obliczanie niepewności względnej. Wykonywanie i analiza wykresów, z uwzględnieniem niepewności pomiarowych. Regresja liniowa. Użycie kalkulatora i komputera. Interpolacja i ekstrapolacja. Wykonywanie i opis doświadczeń i pomiarów z zakresu objętego wymaganiami szczegółowymi.
PRZYDATNA LITERATURA
Fizyka dla kandydatów na wyższe uczelnie. Wyd. IXJ. Blinowski, J. Trylski
PWN, Warszawa 1986
W. Gorzkowski, A. Kotlicki
WSiP, Warszawa 1984
W. Gorzkowski, A. Kotlicki
WSiP, Warszawa 1984
A. Nadolny, K. Pniewska
WSiP, Warszawa 1986
J. Gaj
WNT, Warszawa 1982
Praca zbiorowa
PWN, Warszawa 1983
W. Gorzkowski
WSiP, Warszawa 1987
J. Orear
WNT, Warszawa 1990
- 20 lat Międzynarodowych Olimpiad Fizycznych
W. Gorzkowski
WNT, Warszawa 1994
W. Ungier, M. Hamera
MAGIPPA, 1995
W. Gorzkowski, A. Kotlicki
Wydawnictwo Stowarzyszenia "Symetria i Własności Strukturalne"
P. Janiszewski, J. Mostowski
PWN, Warszawa 2002
Halliday, R. Resnick, J. Walker
PWN, Warszawa 2003 (oraz wydania wcześniejsze
R. Feynman, R. Leighton, M. Sands
PWN, Warszawa 2003
M. Kozielski, N. Dróbka, M. Demiański
Wydawnictwo B.Z.Kozielski, Warszawa 1999
J. Turło, J. Domański
Prószyński i S-ka, 1998