ORTAÖĞRETİM Fizik 11 DERS KİTABI YAZARLAR M. Altan KURNAZ Ali DEĞERMENCİ Celâlettin KALYONCU Engin PEKTAŞ Güntaç BAYRAKTAR Uğur AYDIN Yeliz MORADAOĞLU DEVLET KİTAPLARI ÜÇÜNCÜ BASKI..., 2012
M LLÎ E T M BAKANLI I YAYINLARI...: 4896 DERS K TAPLARI D Z S...: 1479 12.?.Y.0002.4034 Her hakkı saklıdır ve Millî Eğitim Bakanlığına aittir. Kitabın metin, soru ve şekilleri kısmen de olsa hiçbir surette alınıp yayımlanamaz. EDİTÖR Prof. Dr. Salih ÇEPNİ DİL UZMANI Özlem KUDUBAN GÖRSEL TASARIM UZMANI Adem Yavuz HIZAL PROGRAM GELİŞTİRME UZMANI Vedat UZUNER ÖLÇME DEĞERLENDİRME UZMANI Yurdagül GÜNAL REHBERLİK UZMANI Adem POLAT ISBN: 978-975-11-3426-4 Millî Eğitim Bakanlığı, Talim Terbiye Kurulu Baflkanl n n 10.02.2010 gün ve 12 say l kararı ile ders kitab olarak kabul edilmifl, Destek Hizmetleri Genel Müdürlüğünün 19.03.2012 gün ve 3398 say l yaz s ile üçüncü defa 300.834 adet bas lm flt r.
ÖN SÖZ Öğretim programları birçok ülkede, ihtiyaçlar doğrultusunda, uzmanların yaklaşık beş yılda bir bir araya gelmesi ile köklü değişimlere uğramakta veya tamamen değiştirilmektedir. Örneğin; Avrupa Birliği (AB) üye ülkeleri komisyonlar oluşturarak bu ülkelerdeki eğitimin kalitesini artırmak için sürekli çalışmaktadırlar. Bu süreçte, üst düzey düşünme yetenekleri, bilgi ve iletişim teknolojileri, yapısalcı veya yaşam temelli öğrenme yaklaşımları, alternatif ölçme - değerlendirme yaklaşımları gibi kavramlar öğretim programlarında yeni eğilimler ve ortak kavramlar olarak tanıtılmaktadır. Ülkemiz açısından bakıldığında Ortaöğretim Fizik Dersi Öğretim Programı yirmi yılı aşkın bir süredir önemli bir değişikliğe uğramamıştır. Bu program, davranışçı öğrenme kuramını temel almıştır. Bu süreçte hazırlanan fizik ders kitapları, öğretmenlerin kitaplardaki bilgileri daha çok düz anlatım yöntemi kullanarak sunabilecekleri bir tarzda yazılmıştır. Çağımızda ise öğrencinin aktif olduğu, yaparak - yaşayarak bilgiye ulaştığı, öğrencinin zekâ türüne uygun öğretilerle kavramların irdelendiği, değerlendirmede alternatif ölçme - değerlendirme yaklaşımının birçok tekniğinin kullanıldığı ve performans gelişimine odaklanan öğrenme kuramlarının savunulduğu fikirler ön plana çıkmaktadır. Dolayısıyla bu fikirleri yansıtacak fizik ders kitaplarına ihtiyaç duyulmaktadır. 2008 yılında geliştirilen 11. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı nın çağa uygun öğrenme anlayışlarına paralel şekilde, hızlı değişimlere ayak uydurabilecek, esnek ve dinamik bir yapıya sahip olduğuna inanılmaktadır. 2008 11. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı nın temel yapısı aşağıdaki modelde gösterilmiştir. Aşağıdaki modelde beceri ve bilgi kazanımları sırasıyla ağaç, kök ve meyve ile temsil edilmektedir. Bilgi ve beceri kazanımlarının dönüşümlü olarak birbirini desteklediğini göstermek için modelde su damlası benzetmesi kullanılmıştır. MANYETİZMA %16 MODERN FİZİK %23 KUVVET VE HAREKET %23 DALGALAR %10 %12 YILDIZLARDAN YILDIZSILARA %16 Problem Çözme Becerileri Bilişim ve İletişim Becerileri Fizik Teknoloji Toplum Çevre Kazanımları Tutum ve Değerler Problem Çözme Becerileri Bilişim ve İletişim Becerileri Fizik Teknoloji Toplum Çevre Kazanımları Tutum ve Değerler 2008 11. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı nın Temel Yapısı (MEB, 2008). Yeni programın başarıya ulaşması için öncelikle Fizik Dersi Öğretim Programlar ımıza yeni giren Yaşam (Bağlam) Temelli Öğrenme ve Yapısalcı Öğrenme Yaklaşımları; Problem Çözme Becerileri (PÇB), Bilişim ve İletişim Becerileri (BİB), Fizik - Teknoloji - Toplum - Çevre (FTTÇ) Yaklaşımı, Tutum ve Değerler (TD) ve Alternatif Ölçme ve Değerlendirme Yaklaşımı gibi konu veya kavramların öğretmenler tarafından çok iyi bir şekilde anlaşılması gerekmektedir. Bu kavramlar aşağıda özetlenmiştir. A. Yaşam (Bağlam) Temelli Öğrenme Yaklaşımı: Yeni programlarda bağlam kavramı; 7
öğrencilerin günlük yaşantıda karşılaştığı veya karşılaşabileceği gerçek bir durumdan, bir olaydan, bir olgudan veya günlük yaşantıda kullandığı veya yakından tanıdığı bir teknolojik araçtan yola çıkarak ünitede verilmek istenen konu veya kavramları, ilişkilendirme anlamında kullanılmaktadır. Okul bilgisi ile yaşam bilgisinin birbiriyle olan ilişkisi, fizik kitaplarına çok az yansıdığından ülkemizde birçok öğrenci, fizik derslerini sıkıcı bulmakta ve haklı olarak Bu dersleri bizlere niçin okutuyorlar? Fizik derslerinde anlatılan bilgilerle gerçek yaşantımızda hangi sorunlarımızı çözebiliriz? gibi sorular sormaktadırlar. Geleneksel fizik kitaplarında ve derslerinde bu soruların cevaplarını bulamayan öğrencilerin fizik derslerine olan ilgileri azalmakta ve öğrenciler buna paralel olarak fizik derslerinde başarısız olmaktadırlar. Ayrıca fizik derslerini seçen öğrenci sayısında her geçen gün bir düşüş yaşandığı da gerçektir. Bağlam temelli öğrenme yaklaşımı; öğrencilerin günlük yaşantıda karşılaştıkları bir olayı veya günlük yaşantıda kullandıkları ve yakından tanıdıkları teknolojik bir aracı temel alarak ünitede geçen konu veya kavramların bu olay veya araç ile olası bağlantılarını kuran bir yaklaşımdır. Yapısalcı öğrenme kuramı ile iç içe olduğu bilinen bu yaklaşımın amacı, öğrencilerin edindikleri bilgileri yeni durumlara transfer edebilmelerini sağlamaktır. Bağlamsal öğrenmede çok etkili olduğu bilinen ve kullanılan stratejiler; çok etkili olarak bilinen öğretmenleri kapsayan çalışmalardan elde edilen sonuçlar, öğretmenlerin derslerinde vurgu yaptıkları beş önemli hususu ortaya çıkarmıştır. Bu konular bağlamsal öğrenme yaklaşımının benimsediği stratejiler olarak tanımlanmıştır. Bunlar; a) İlişkilendirme: En kuvvetli bağlamsal öğrenme stratejisi olarak kabul görmektedir. Öğrencilerin ön bilgileri ve hayat tecrübeleri ile öğrenecekleri bilgiler arasında ilişki kurmaları bilgileri anlamlı öğrenmelerini sağlayacaktır. Öğrenciler genellikle yeni bilgiyi, benzer bilgilerle rahatlıkla ilişkilendiremezler. Bu nedenle öğretmenler öğrencilere gerçekle uyumlu durumlar sunmak için bu süreci dikkatle planlamalı ve örneklendirilen olayları gerçek yaşam kesitinden almalıdırlar. Öğrencilerin ilgisini çekmek amacıyla günlük yaşantıda karşılaşılan olaylar ve kullanılan teknolojik araçlarla ilgili kavramlar arasında bağlantılar kurarak derse başlamak da öğrencilerin fiziğe karşı olan tutumunu pozitif yönde etkileyecektir. b) Tecrübe etme: İlişkilendirme; öğrencilerin sınıfa getirdikleri yeni bilgileri, birikimleri ve ön bilgileri birleştirmeleriyle mümkündür. Öğrenciler tecrübe ve ön bilgi yönünden yeterli düzeye ulaşmamışlarsa, bu ilişkileri görmeleri oldukça zordur. Bu aşama, daha çok onların karşılaşacakları yeni bir durumu anlamalarında veya bir problemi çözmelerinde gerekecek bilgi ve becerileri geliştirmeleri için kullanılır. Bu aşamada öğrencilerin keşfetme, bulma, icat etme yolu ile yaparak ve yaşayarak öğrenmeleri gerekir. Laboratuvarlarda yapılan deney veya etkinliklerin yanında, problem çözme aktiviteleri (öğrencilerin problem çözme becerisi, analitik düşünme, iletişim kurma, grup etkileşimini geliştirme) ve soyut kavramları model ve benzetimler kullanarak anlamaları kritik öneme sahiptir. c) Pratik yapma / Uygulama: Öğrencilerin kavramları gerçek yaşamda kullanıp bunlardan fayda sağlamak için gayret sarf ettikleri aşamadır. Günlük yaşantıda hangi olaylar veya teknolojiler öğrendiğim kavramlarla ilişkilidir? düşüncesi ile hareket eden öğrenciler, günlük yaşantıdan bulabildiği kadar özel örnekler bulur ve bu örneklerle öğrenilen kavramın nasıl bir bağlantı içerisinde olduğunu sorgularlar. Onların bu süreçte, öğrenilen bilgilerin pratikte bir işe yaradığı veya merak ettikleri olayların açıklamalarına katkı sağladığı yönünde bir anlayış geliştirmeleri mutlaka sağlanmalıdır. ç) İş birliği oluşturma / Grupla çalışma: Grup çalışmaları bireysel çalışmalara oranla öğrenci başarısını ve motivasyonunu oldukça artırdığı kabul gören bir ilkedir. Problem çözme aktiviteleri, çoğu zaman gerçekle iç içe olduğundan karmaşıktır. Öğrenciler, bireysel çalıştıklarında ve öğretmenlerinden yardım alamadıklarında çalışmaları, çoğunlukla olumsuz olarak neticelenmektedir. Oysa öğrenciler, problemler üzerinde küçük gruplar oluşturarak iş birliği içinde çalışırlarsa dışarıdan küçük bir yardımla problemi çözebilirler. Çünkü öğrenciler akranlarıyla birlikte çalıştıklarında bireysel stres ve kaygı düzeyleri azalır. Arkadaşlarına rahatlıkla sorular sorar, fikirlerini başkası ile paylaşır ve kendilerine olan güven duygularını geliştirirler. Bu yolla fikir veya bilgilerinin test edilmesini veya değerlendirmesini öğrenirler. Bu süreçte öğretmen duruma uygun biçimde, bazen yönlendirici, motive edici, bilgi veya kaynak sağlayıcı, bazen açıklayıcı gibi çeşitli roller üstlenebilirler. Fakat hiçbir zaman dersi anlatan bir birey olmazlar. d) Transfer etme: Öğrenilen bilginin, henüz öğrenilmemiş yeni bir duruma uyarlanması veya 8
öğrencilerin dikkatini çekmemiş yeni bir olayla ilişkilendirmesinin sağlanmasıdır. Bilginin transferi hem ders içi hem de ders dışı durum veya olaylar üzerine yapılabilir. Ders dışı ilişkilendirmelerle öğrenciler, öğrendikleri bilgi veya kavramaların farklı disiplinlerdeki yerini ve ilişkilerini kavrarlar. Öğrencinin algılamada zorluk çektiği yeni bir teknolojiyi veya kavramı anlamada ve günlük yaşantıda daha önce çözemediği bir problemi çözmede bilgilerini kullanma, bu strateji kapsamında ele alınır. B. Yapısalcı Öğrenme Yaklaşımının 5E Modeli a) Girme aşaması: Öğrencilerin eski fikirlerinin farkında olmalarının sağlanması amacıyla konu hakkında bildiklerini tanımlamalarına yardımcı olunur. Bu aşamada eğlendirici, merak uyandırıcı bir girişle derse başlanır ve öğrencilere anlatılacak olayın nedeni hakkında sorular sorulur. Burada önemli olan öğrencilerin doğru cevabı bulmaları değil, değişik fikirler ileri sürmeleri ve soru sormaya özendirilmeleridir. b) Keşfetme aşaması: Öğrenciler birlikte çalışıp deneyler yaparak, öğretmenin yönlendirebileceği bilgisayar, video ya da kütüphane ortamında çalışarak sorunu çözmek için düşünceler üretirler. Bu düşünceler öğretmenin süzgecinden geçerken olayı çözümlemek için becerilere ve çözüm yollarına dönüştürülür. Bu aşama öğrencilerin en aktif oldukları aşamadır. c) Açıklama aşaması: Bu basamakta öğretmen, öğrencilerin yetersiz olan eski bilgilerini daha doğru olan yenileriyle değiştirmelerine yardımcı olur. Modelin öğretmen merkezli aşamasıdır. Öğretmen, formal tanımları ve bilimsel açıklamaları yapar; öğrencilere karşılaştıkları durumlarla ilgili düşünceleri açıklamaları ve problemleri çözmeleri için yardımcı olur. Ayrıca çözüm yolları ile ilgili açıklamalarda bulunmalarını sağlar. Gerektiği durumlarda temel bilgi düzeyinde açıklamalarda bulunarak öğrencilere yardımcı olur. ç) Derinleşme aşaması: Bu aşamada öğrenciler kazandıkları bilgileri veya problem çözme yaklaşımını; yeni olaylara ve günlük yaşantıda karşılaştıkları problemlere uygularlar. Bu yolla zihinlerinde daha önce var olmayan yeni kavramları öğrenmenin yanında yeni elde ettikleri bilgileri, formal terimleri, tanımları kullanmaları ve yeni durumlarda anlayışlarını sergilemeleri yönünde teşvik edilirler. d) Değerlendirme aşaması: Öğretmenin, öğrenciler problem çözerken veya çeşitli etkinlikler yürütürken izlediği ve gerektiğinde onlara açık uçlu sorular sorduğu bir aşamadır. Bu aynı zamanda yeni kavram ve becerileri öğrenmede öğrencilerin kendi gelişmelerini değerlendirdikleri aşamadır. C. Problem Çözme Yaklaşımı (PÇB) Problem, öğrencinin karşılaştığı bir olayı sahip olduğu mevcut bilgi ile açıklayamaması biçiminde ifade edilebilir. Problem çözme sürecinde öğrenci karşılaştığı durumu tanımlar, çözüm için öneriler geliştirir, bunları test eder ve sonuca ulaşır. Bu özelliklerden dolayı problem çözme bir öğretim yaklaşımı olarak kullanılabileceği gibi araştırma yöntemi olarak da kullanılabilir. Problem çözme yaklaşımının kullanılması için öğrencilerin bazı yeterliliklere sahip olmaları, gerekmektedir. Öğrencilerin problemi çözebilecek ön bilgi, beceri ve zihinsel yeterliliğe sahip olmaları, problem çözme becerilerine sahip olduklarının bir göstergesi olarak kabul edilebilir. Öğrencilerin problem çözme becerilerinin geliştirilmesini sağlamak için aşağıda verilen altı basamak takip edilebilir: 1. Problemi tanımlama 2. Geçici hipotezler oluşturma 3. Probleme çözüm yolu oluşturma 4. Veri toplama 5. Sonuç çıkarma 6. Sonuçları test etme Bu yaklaşımda, üründen ziyade öğrencilerin problem çözme sürecinde kazandıkları deneyim ve becerilere önem verilmelidir. Bununla birlikte öğretmene problem çözme sürecinde düşen görev ve sorumluluklar şu şekilde sıralanabilir: 1. Öğrencileri problem çözmeye hazırlama a. Öğrencinin ilgisini çekebilecek etkinlikler tasarlama b. Problemin algılanmasını sağlayacak düzeyde etkinlikler tasarlama c. Problemin çözüm yolunu öğrencilerin, öncelikle zihinlerinde canlandırmalarını sağlama ç. Problem çözümünde takip edilebilecekleri işlem basamaklarını tasarlama 9
2. Benzer problemlerle öğrencileri karşılaştırma 3. Problemi öğrencilerin seviyelerine göre sunma 4. Problemin öneminin farkında olmalarını sağlama 5. Öğrencileri, problemin çözümünün sağlayabileceği katkılardan haberdar etme 6. Öğrencilerin gerekli araç - gereci kolay temin etmelerini sağlama 7. Gerektiğinde öğrencilerin, uzmanlarla iletişime geçmelerine yardımcı olma 8. Öğrencilerin ulaştıkları çözümü diğer problemlerin çözümünde kullanabileceklerini onlara fark ettirme 9. Problemin çözüm sürecini değerlendirme 11. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı nda yer alan problem çözme becerileri bu kitabın sonundaki eklerde verilmiştir. Ç. Bilişim ve İletişim Becerileri (BİB) Günümüzde bilgiye ulaşmada İnternet ve bilgisayar gibi teknolojik ürünler önemli bir yer tutmaktadır. Bu nedenle 11. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı, bilişim çağının en önemli gereksinimlerinden olan temel bilgi teknolojilerini ve iletişim becerilerini öğrencilere kazandırmak için bilişim ve iletişim becerilerine özel önem vermiştir. Bu becerilere sahip olan öğrenciler; ihtiyaç duyduğu her konuda teknolojinin tüm olanaklarını kullanmak suretiyle sistematik bir hazırlık evresinden geçerek istediği bilgiye ulaşabilme, bu bilgileri en etkin şekilde işleyerek yorumlayabilme ve sunabilme becerilerini de kazanacaktır. Bilişim ve iletişim beceri kazanımlarının gelişmesini sağlayabilmek amacıyla etkinlikler hazırlanmış ve bu etkinlikler kitap içerisinde farklı yerlerde metin-görsel ilişkisi kurularak sunulmuştur. 2008 11. sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı nda yer alan bilişim ve iletişim becerileri bu kitabın sonunda yer alan eklerde verilmiştir. D. Fizik-Teknoloji-Toplum-Çevre Becerileri (FTTÇ) Bu beceriler; fizik ile toplum, teknoloji ve çevre arasındaki ilişkileri anlama, yorumlama ve geliştirmeyi sağlayan kazanımları içermektedir. 2008 Yılı 11. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı nda yer alan FTTÇ kazanımları bu kitabın sonundaki eklerde verilmiştir. E. Tutum ve Değerler (TD) Bu beceriler; öğrencileri bilimsel ve teknolojik bilgiler edinmeye, bu bilgilerin sadece kendisi için değil, karşılıklı olarak toplumun ve çevrenin yararına yönelik kullanılmasını destekleyen tutum ve değerleri geliştirmeye teşvik etmektedir. 2008 Yılı 11. Sınıf Fizik Dersi Öğretim Programı nda yer alan TD kazanımları bu kitabın sonundaki eklerde verilmiştir. F. Alternatif Ölçme-Değerlendirme Yaklaşımları a) Alternatif ölçme ve değerlendirme: Tek doğru cevabı bulunan çoktan seçmeli testlerin de içinde bulunduğu geleneksel değerlendirme tekniklerinin dışında kalan ve öğrenme ürünü ile birlikte öğrenme sürecinin de değerlendirildiği ölçme ve değerlendirme yaklaşımıdır. Alternatif ölçme ve değerlendirmede en temel amaç, öğrencilerin istenilen alandaki bilgi ve becerilerini ölçmek için o alanla ilgili öğrencilere bir görev verip onların o görevdeki etkinliklerini, geçerlik ve güvenirlikleri sağlanmış ölçme araçları kullanarak tespit etmektir. b) Performans değerlendirme: Ürün seçki dosyası (portfolyo), kavram haritaları, yapılandırılmış grid, tanılayıcı dallanmış ağaç, bulmaca, kelime ilişkilendirme, proje, drama, görüşme, rapor, gösteri, poster, matris bulmaca, grup veya akran değerlendirmesi, kendi kendini değerlendirme gibi alternatif ölçme-değerlendirme teknikleri olarak ifade edilebilir. Kitap hazırlanırken bilgiyi ölçmenin yanında beceriyi de ölçebilen alternatif ölçme-değerlendirme tekniklerinin kullanılması benimsenmiş ve içerikte, mümkün olduğunca bu tekniklerden faydalanılmıştır. Bununla birlikte açık uçlu soru, çoktan seçmeli test, boşluk doldurma, doğruyanlış, eşleştirme gibi ölçme-değerlendirme tekniklerinden de yararlanılmıştır. Bu yeni yaklaşımın başarılı olmasında; öğretmenlerin öğrencilerine etkili bir rehberlik yapmaları, zengin ve iş birlikçi öğrenme ortamları sunmaları; öğrencilerin deneyimlerini, becerilerini ve okul bilgilerini ilişkilendirebilecekleri sosyal, kültürel ve teknolojik çevre zenginliğinin sağlanması kritik öneme sahiptir. Bağlama dayalı materyaller sayesinde fiziğin günlük yaşantıdaki yeri, hayatla olan iç bağlantıları, nerede hangi sorunların çözümünde kullanıldığı, çeşitli bağlamlarla (günlük yaşantıdan hikâyeler, gerçek yaşam olayları ve günlük 10
yaşantıda kullanılan bir teknolojik araç vb.) ilişkilendirilerek fizik bilgi veya kavramlarının derinliği öğrencilere mutlaka kavratılmalıdır. Bu kitap hazırlanırken; öğrencilerin öğrenirken zevk almaları, bazen sahip oldukları beceriler ile bilgilere erişebilirken bazen de sahip olduğu bilgiler ile becerilerini geliştirdikleri, yaratıcı ve kritik düşünebilmeleri ve öğrenimlerinden kendilerinin sorumlu olmaları gibi anlayışlar göz önünde tutulmuştur. Kitapta, üniteler fizik dersi öğretim programının kazanımları doğrultusunda bir veya birkaç bağlam dikkate alınarak ve öğrencilerin karşılaşabilecekleri olaylarla ilişkilendirilerek işlenilmiştir. Kitaptaki bilgiler ve etkinlikler yapısalcı öğrenme kuramına uygun, bağlamsal öğrenmede kullanılan stratejilerin doğasını yansıtabilecek bir yapıda hazırlanmaya çalışılmıştır. Öğrenciden beklenen kazanımlar: Öğrencilerin Dünya hakkında meraklı olmaları ve Dünya yı anlamaya yönelik araştırmalar yapmaları, Öğrencilerin bilimsel ve teknik konularla ilgilenmeleri; fiziğe karşı ilgi, hayranlık ve olumlu tutum geliştirmeleri, Öğrencilerin bilimsel araştırmaların süreçlerini anlamaları, fiziğin açıklayıcı yapısı ve bilgileri hakkında genel bir fikir elde etmeleri, Bu fikirlerin niçin önemli olduğunu fark etmeleri, Şimdiki ve daha sonraki bağlamlarında günlük içerikte almak istedikleri kararların altında yatan mantığın farkına varmaları, Bilimsel bir konuyla ilgili raporları eleştirel olarak inceleyebilmeleri ve anlayabilmeleri, Fen konuları ile ilgili sürece aktif bir şekilde katılmaları ve sorunlar hakkında kişisel bakış açılarını ifade edebilmeleri, Daha geniş öğrenci kitlesini teşvik etmek için fiziğin ayrıntılı bir uygulamasını sağlayabilme, Hem ilgileri hem de mesleki amaçları için gerektiğinde başka bilgileri elde edebilmeleri, şeklinde sıralanabilir. Öğrenme Sürecinde Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar 1. Bilgi verme yerine bilgiye ulaşma yolları; etkinlikler, projeler, posterler ve performans ödevleri yardımıyla öğretilmeye çalışılmıştır. 2. İnternet ve bilgisayardan faydalanmak, bu alandaki deneyimleri artırmak için öğrenci birçok durumda bilişim teknolojilerine yönlendirilmiştir. Bu yolla, öğrencilerin bilgiye en kısa zamanda ve etkili olarak ulaşmaları amaçlanmıştır. 3. Kavram yanılgısını giderme ve kavramsal değişimi sağlamak için her ünitede olası kavram yanılgılarına özel vurgu yapılarak bunların etkinlikler yolu ile giderilmesi amaçlanmıştır. 4. Ünitelerdeki kazanımlar, bağlam temelli olacak şekilde yapısalcı öğrenme kuramında yer alan 5E modeli ile iç içe işlenerek öğrencilerin becerileri ve tutumlarında arzu edilen değişimlerin ve gelişimlerin sağlanmasına çalışılmıştır. Bu yolla fizikte amaçlanan konu ve kavramlar hem bağlamla ilişkilendirilmiş hem de öğrenciyi merkeze alan çağdaş öğretim, yöntem ve teknikleriyle fiziğin öğretilmesi sağlanmıştır. 5. İlköğretim fen ve teknoloji öğretim programlarında olduğu gibi 2008 Yılı 11. Sınıf Fizik Ders Programı nda yer alan üniteler, disiplinler ve sınıflar arasında sarmal yapının doğasına uygun ilişkilendirmeler yapılmıştır. 6. Program; klasik ölçme - değerlendirmeyi dışlamamakla birlikte, alternatif ölçme - değerlendirme ve performans gelişimi odaklı ölçme - değerlendirmeyi ön planda tutmuştur. Başarılar getirmesi dileğimle Editör Prof. Dr. Salih ÇEPNİ 11
KİTABIMIZI TANIYALIM Kazanımların Renklendirilmesi Kitabın tamamından fizik dersini üç veya dört saat seçen öğrenciler sorumludur. Fizik dersini iki saat seçen öğrenciler ise siyah renkle yazılan kazanımlardan sorumludur. Kazanımlar, müfredatın bu ayrımına göre renklendirilmiştir. Araç ve Gereçler Etkinliklerin gerçekleştirilmesinde kullanılacak araçlar ve gereçler sıralanır. Etkinlik Öğrencilerin, verilen araç - gereçleri kullanarak istenilen bilgiyi kendi gayretleriyle keşfetmeleri için yapmış oldukları çalışmalardır. 8. Etkinlik Newton Beşiği Araç ve Gereçler Newton beşiği Nasıl Bir Yol İzleyelim? 1. Beş veya altı kişilik gruplar oluşturunuz ve aşağıdaki etkinlik basamaklarını dikkate alarak görev paylaşımı yapınız. 2. Newton beşiğinde dışta kalan özdeş kürelerden birini düşeyden bir miktar ayırınız. 3. Ayırdığınız küreyi serbest bırakmadan önce diğer kürelerin nasıl hareket edeceği konusunda tartışarak bir öngörüde bulununuz. Araştıralım Öğrenilen kavramlar irdelenerek günlük yaşantıyla bağlantı kurmaları için farklı kaynaklardan da araştırılır ve elde edilen sonuçlar sınıfla paylaşılır. Araştıralım Yüklü iletkenin elektriksel alanındaki bir yükün sahip olduğu elektriksel potansiyel enerji ile herhangi bir gezegenin sahip olduğu genel çekim potansiyel enerjisinin benzetilip benzetilemeyeceğine dair bir araştırma yapınız. Şayet benzetilebiliyorsa bu benzetmede nelerin birbiriyle benzetilebildiğini, istisnalar olup olmadığını belirleyiniz. 12
Örnek Şekildeki 1 kg lık kütle durmakta olan kütleye çarpıyor. Onu aynı yönde fırlatırken kendisi zıt yönde hareket ediyor. Buna göre çarpışma sonrası hızlar kaç m/s dir (Çarpışma esnasında sürtünmeden dolayı enerji kayıpları ihmal edilecektir.)? Örnek Öğrencilere keşfettikleri bilgileri kullanma yeteneği kazandırılır. Proje Ödevi Güneş Paneli Yapıyoruz Beklenen Performans Değerlendirme Süre Yaratıcılık Problem Çözme Becerisi Bilişim ve İletişim Becerisi Dereceli Puanlama Anahtarı 2 Hafta Proje Ödevi Keşfedilen bilgiler öğrencilerce bir sistem içinde uygulamaya dönüştürülür. KONULAR * LUNAPARK * HABERLEŞME UYDUSU TÜRKSAT * BOĞAÇ HAN HİKÂYESİ * SU ÇEKEN DEVE * ACEMİ ŞOFÖR * İKİ MİLYON IŞIK YILI UZAKTAKİ GEZEGEN * REKOR DENEMESİ * KÜÇÜK SANAYİ ÇARŞISI Bu Ünitede Neler Öğreneceğiz? Ünitenin ana konularını ve elde edilecek kazanımları içerir. Bu ünitede; Kuvvetin döndürme etkisini matematiksel olarak inceleyerek itme ve momentum kavramlarını, iş ve enerji teoremini açıklayacağız. Enerji dönüşüm bağıntılarını ve denge koşullarını irdeleyeceğiz. Denge koşullarını sabit makinelere uygulayacağız. Ağırlık ve kütle merkezini, gezegenlerin hareketlerini, açısal momentumun varlığını ve bazı olayların açısal momentumun korunumu ile açıklandığını keşfedeceğiz. 13
Problem Çözelim Problem Durumu Salih ve babası satın aldıkları ikinci el otomobille yolculuğa çıkarlar. Yolculuk esnasında büyük bir gürültüyle otomobil durur. Tekerlek patlamıştır. Tekerleği değiştirmek için işe koyulurlar fakat bijonlar sıkışmıştır. Güçleri bijonları sökmeye yetmez. Babası Salih ten bu işi çözmesini ister. Nasıl Bir Yol İzleyelim? 1. Bu problemdeki değişkenleri belirleyiniz. Problem Çözelim Günlük yaşantıda karşılaşılabilecek sorunlara çözüm aranır. Performans Görevi Mıknatıslar ve Hız Beklenen Performans Problem Çözme Becerisi Bilişim ve İletişim Becerisi Değerlendirme Dereceli Puanlama Anahtarı Süre 1 Hafta Performans Görevi Belirlenen sorulara cevap bulabilmek için yönlendirmeler eşliğinde araştırma yapılır. Görev İçeriği: Hızla küreselleşen dünyada ülkelerin sınırları LUNAPARK Ünitenin Bağlamı Ünitede geçen kavramların günlük yaşantıda karşılaştığımız olay veya teknolojik araç - gereçlerle ilişkilendirilmesidir. Sarp fizik dersini çok seven, etrafındaki nesneleri ve olayları fizik ilkeleriyle açıklamaya çalışan bir öğrencidir. Bir hafta sonu arkadaşlarıyla lunaparka gider. Buradaki eğlence düzeneklerinin işleyişi dikkatini çeker. Sarp, bu düzeneklerin çalışma ilkelerini merak eder ve düşüncelere dalar. Tam o sırada gözü çocukları taşıyan trene takılır. Tren rayın en yüksek noktasından aşağıya doğru hızlanmaktadır. Sarp, trenin büyük bir kinetik enerjiye sahip olduğunu düşünür. Pano Oluşturalım Öğrenilen kavramlar derinlemesine irdelenerek günlük yaşantıyla bağlantıları farklı kaynaklardan araştırılır ve elde edilen sonuçlar okul veya sınıf panosunda sergilenir. Pano Oluşturalım Roketlerin boşlukta ilerlemesinin hangi fiziksel kurala bağlı olarak gerçekleştiğini araştırınız. Araştırmanızı yaparken internet, kütüphane ve bu konuda yazılmış bilimsel makalelerden yararlanabilir, fizik ve makine mühendisleri ile görüşebilirsiniz. 14
Düşünelim Hatırlayalım Öğrendiğiniz bu kavramları hatırlayarak aşağıdaki çizelgeye benzer bir çizelgeyi defterinize oluşturarak doldurunuz. Kavramlar Yıldız Açıklama Düşünelim - Hatırlayalım Önceki yıllarda veya ünitelerde öğrenilen kavramların hatırlandığı bölüm. Pekiştirelim Gezegenlere ait kütle ve yarıçap büyüklüklerini araştırarak gezegenler için kurtulma hızlarını hesaplayınız. Defterinizde aşağıdaki çizelgeye benzer bir çizelge oluşturup elde ettiğiniz sonuçlardan faydalanarak boşlukları doldurunuz. Gezegen İsmi Merkür Venüs Mars Satürn Neptün Gezegenin Kütlesi (kg) Gezegenin Yarıçapı (km) Kurtulma Hızı (km/s) Pekiştirelim Ünitede işlenen konu ve kavramların kalıcı hâle getirildiği bölüm. Tartışalım Bir roket, Ay yüzeyinden mi Dünya yüzeyinden mi daha kolay kurtulabilir? Tartışınız. Tartışalım Bazı kavramların araştırılıp sonuca ulaşmak için tartışıldığı bölüm. ÜNİTE İLE İLGİLİ SORULAR A. Aşağıdaki ifadelerde boş bırakılan yerleri tabloda verilen kelimelerle uygun şekilde tamamlayınız. güç enerji kütle ve hızına kararlı ve kararsız eliptik düzgün hareket Değerlendirme Soruları Klasik ve yeni yaklaşımlarla oluşturulmuş ölçme ve değerlendirmelerdir. Öğrencilerin üniteyle ilgili öğrendikleri bilgiler; anlam çözümleme tabloları, dallanmış ağaçlar, doğru - yanlış soruları, açık uçlu sorular ve boşluk doldurmalı sorular yoluyla değerlendirilir. 1. Cismin sahip olduğu kinetik enerji.. bağlıdır. 15
GÜVENLİK SEMBOLLERİ AÇIK ALEV UYARISI Bu sembol, yangına veya patlamaya sebep olabilecek alev kullanıldığında görülür. ELDİVEN Cilde zararlı bazı kimyasal maddelerle çalışırken eldiven kullanılması gerektiğini hatırlatan uyarı sembolüdür. ELEKTRİK GÜVENLİĞİ Bu sembol, elektrikli aletler kullanılırken dikkat edilmesi gerektiğinde görülür. PATLAMA (İNFİLAK) GÜVENLİĞİ Bu sembol, yanlış kullanımdan dolayı patlamaya sebep olacak kimyasal maddeleri gösterir. GÖZ GÜVENLİĞİ Bu sembol, gözler için tehlike olduğunu gösterir. Bu sembol görüldüğünde koruyucu gözlük takılmalıdır. KESİCİ CİSİMLER GÜVENLİĞİ Bu sembol, kesme ve delme tehlikesi olan keskin cisimler olduğu zaman görülür. ISI GÜVENLİĞİ Bu sembol sıcak cisimlerin tutulması esnasında önlem alınmasını hatırlatmak içindir. KİMYASAL MADDE UYARISI Bu sembol deriye dokunması halinde yakıcı veya zehirleyici etkisi olan kimyasal maddeler kullanılırken görülür. RADYOAKTİF GÜVENLİĞİ Bu sembol, radyoaktif maddeler kullanırken görülür KIRILABİLİR CAM UYARISI Bu sembol yapılacak deneylerde kullanılacak cam malzemelerin kırılabilecek türden olduğunu gösterir. 16
İÇİNDEKİLER 1. ÜNİTE: MADDE VE ÖZELLİKLERİ Denizler Altında 20.000 Fersah...21 Güneş ten Dünya mıza Yolculuk...49 Hava Ne Kadar Soğuk?...57 1. Ünite Soruları...67 2. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET Boğaç Han Hikâyesi...73 Ayka nın Merakı...77 Uydular...83 Su Çeken Deve...93 Acemi Şoför...98 Rekor Denemesi...102 Küçük Sanayi Sitesi...114 Eşit Olmayan Yıllar...121 Lunapark...127 Haberleşme Uydusu Türksat...144 2. Ünite Soruları...147 3. ÜNİTE: MANYETİZMA Türkkan ın Gösterisi...157 Elektrik Motorları...162 Doğru Akım Ampermetresi...173 Cern...176 Mıknatıslı Vinçler...180 Pusula...183 Jeneratör...188 Bisiklet Dinamosu...201 3. Ünite Soruları...204 4. ÜNİTE: MODERN FİZİK Termal Kameralar...211 Otomatik Kapılar...215 Bilgisayarlı Tomografi (BT)...223 Taramalı Elektron Mikroskobu...231 Hologram...254 4. Ünite Soruları...266 17
5. ÜNİTE: DALGALAR Ses Kirliliği...273 Tacoma Narrows Köprüsü...286 Antik Tiyatrolar...288 Gölge Oyunu...293 Projeksiyon Cihazı...299 5. Ünite Soruları...302 Okuma Metni: Süleymaniye Camisi...304 6. ÜNİTE: YILDIZLARDAN YILDIZSILARA Hayat Hikâyem...307 Seti Projesi...339 6. Ünite Soruları...358 Cevap Anahtarı...360 Sözlük...368 Ekler...371 Kitapta Kullanılan Semboller...375 Uzunluk Birimleri...375 Fizikte Kullanılan Sabitler...375 Birimlerin Standart Kısaltmaları ve Sembolleri...376 Katlar ve Askatlar...376 Trigonometrik Cetvel...377 Kaynakça...378 18
MADDE VE ÖZELLİKLERİ 1. ÜNİTE
KONULAR.DENİZLER ALTINDA 20.000 FERSAH.GÜNEŞ TEN DÜNYA MIZA YOLCULUK.HAVA NE KADAR SOĞUK? Bu ünitede; Katı, durgun sıvı ve gazlarda basıncı ve basınç farkından kaynaklanan kaldırma kuvvetini açıklayacağız. Bunun yanı sıra akışkan hızı ile basıncı arasındaki ilişkiyi irdeleyeceğiz. Ayrıca katı, sıvı ve gaz maddelerin sıcaklıkla nasıl genleştiğini veya büzüştüğünü de açıklayacağız.
Madde ve Özelikleri DENİZLER ALTINDA 20.000 FERSAH 1886 yılında toplumu ve gemicileri çok heyecanlandıran gizemli bir olay yaşanır. Gemiciler, balinadan daha iri ve zaman zaman ışık saçan bir cisimle karşılaşır. Tıslayan bir sesle su fışkırtan, boyu yüz metreden uzun olan ve inanılmaz bir hızla yer değiştiren bu cisim, sivri kısımları nedeniyle bazı gemilere zarar verir. Bu yüzden herkes onun bir canavar olduğuna inanır. O andan itibaren, nedeni bilinmeyen bütün deniz kazalarına bu canavarın yol açtığı söylentisi yayılır. Batan gemi sayısı artınca Birleşik Amerika Hükümeti, bu canavarı yakalamak için büyük ve güçlü balık avlama gereçleriyle donanmış bir savaş gemisi hazırlatır. Paris müzesinde görevli Doğa Tarihi Profesörü Pierre Aronnax (Pier Aronaks) ın da bu gemide olması istenir. Tüm tehlikeleri göze alan profesör, yardımcısı Conseil (Konseyl) i de yanına alarak ekibe katılır. Gemi yola çıkar. Altı ay süren yolculuk esnasında canavarla ilgili hiçbir veri elde edemeyen ekip, nihayet Güney Amerika nın en uç noktasından Büyük Okyanus a geçerken canavarla karşılaşır. Canavar o kadar hızlıdır ki ateş etmelerine rağmen onu vuramazlar. Bu sırada, canavarın sivri kısımları savaş gemisine zarar verir. Profesör, yardımcısı ve zıpkıncılar kralı Ned Land (Ned Land) canavarı avlamak için filikalara binerler. Canavarın iki filikanın arasından hızla geçmesi sonucu filikalar birbirini adeta bir mıknatıs gibi çekerek çarpışır. Çarpışma sonrası kendilerini canavarın üstünde bulan Profesör ve arkadaşları büyük bir şaşkınlıkla onun, aslında insan elinden çıkmış metal zırhlı bir makine olduğunu anlarlar. Makinenin içine girebilmek ve oradakilerle iletişim kurabilmek için uğraşırlar fakat başarılı olamazlar. Ertesi gün yüzleri maskeli kişiler onları içeriye alır. Konuklar, makinenin sahibi Kaptan Nemo nun yanına götürülürken denizaltı dalışa geçer. Bu esnada suyun, denizaltının dış zırhında oluşturduğu ve dev su kabarcıklarının çıkardığı ses onları ürpertir. Kaptan Nemo'nun 21