Fyzikální měření I - III. (Practics I.-III.) FM 0 - Úvod do fyzikalních meření E: I/1/1 Ukončení: Kolokvium Fyzikální veličiny a jejich jednotky. Metody měření základních fyzikálních veličin. Chyby měření: základni dělení chyb - chyby hrubé, systematické, náhodné ; zdroje a charakter chyb, pravděpodobnostní rozdělení chyb; chyby meřidel; třída přesnosti měřicích přístrojů; zápis výsledku měření. Zpracování souboru hodnot měření. Chyby přímých, nepřímých měření, celková chyba. Metody zpracování výsledků měření fyzikálních závislostí: metoda nejmenších čtverců, linearní regrese, grafické zpracovani výsledku měření. Petr Sládek, Jindra Svobodová

FM I - Úlohy z mechaniky a molekulové fyziky E: I/1/3 zápočet Měření hmotnosti, hustoty látek. Měření momentu setrvačnosti. Měření modulu pružnosti E a G. Měření viskozity. Určení závislosti povrchového napětí na koncentraci povrchově aktivní latky. Měření Poissonovy konstanty. Určení měrného tepla pevných a kapalných látek. Ověření Boyleova zákona pro plyny. Stanovení vlhkosti. Tepelná vodivost látek. Účinnost tepelného čerpadla. Jindra Svobodová

FM II - Úlohy z elektřiny a magnetismu E: II/1/3 Ukončení: zápočet Praktikum z elektřiny a magnetismu: zapojování elektrických zařízení, elektrické měřící přístroje. Meření odporu metodou přímou, substituční a můstkovou. Měření impedancí rezonanční metodou, kapacit a indukčností. Ověření Ohm.zákona pro stříd.proudy. Měření na transformátoru, účiník. Charakteristiky termistoru. charakteristiky diod. Měření charakteristik tranzistoru. Přechodové jevy v seriovém RLC obvodu. Měření intenzity magnetického pole. Hallův jev, stanovení Hallovy konstanty. Elektrolýza. Jindra Svobodová

FM III - Úlohy z optiky a atomové fyziky E: II/1/3 Ukončení: zápočet Vybrané fyzikální úlohy z optiky, atomistiky a základní úlohy z jaderné fyziky. Měření parametrů zobrazovacích soustav. Měření indexu lomu hranolovým refraktometrem. Studium mřížkového spektrometru. Studium ohybových jevů s použitím laseru. Charakteristiky optoelektronických součástek. Studium fotoefektu. Určení Planckovy konstanty. Frankův Hertzův pokus. Studium Geiger-Mullerova počítače. Průchod záření alfa, beta a gamma překážkou Stanovení poločasu rozpadu. Jindra Svobodová

Počítače ve fyzice (Computer in Physics) S: II/2/2 Ukončení: Kolokvium Používání počítačů ve výuce fyziky, výukové programy, modelovací prostředí. TeX, hypertext. Tabulkový procesor, ukázky aplikačních výukových programů z fyziky, programy pro simulace a realná měření experimentu. Automatizace, integrované měřící, řídící a modelovací systémy: Famulus, ISES, ADON,Control Panel, Cassy. Orientace na Internetu, služby, server. Jindra Svobodová

Elektronika (Electronics) L, E: III/2/3 Ukončení: Zkouška Vlastnosti a analýza elektronických obvodů. Zdroje, základní součástky a zapojení pro elektroniku. Diskrétní polovodičové prvky. Integrovaný operační zesilovač. Principy elektronických meřících přístrojů. Aplikace analogové elektroniky. Základy číslicové elektroniky. Druhy a aplikace číslicových obvodů. Zapojování elektronických obvodů. Jindra Svobodová

Atomová fyzika (Physics of atom) L, E: III/1/5 Ukonceni: Kolokvium Základní představy z atomové fyziky, atomová struktura hmoty, stavba elektronového obalu a jádra, elektro-magnetické přechody. Vývoj poznatků o atomu, modely atomu. Optická spektra atomů. Dualismus v popisu mikrosvěta. RTG záření v korpuskularním popisu. Fotoefekt, vlastnosti fotonu. Bohrovy postuláty. Kvantově mechanický popis atomu vodíku. Moment hybnosti a spin elektronu. Pauliho princip. Elektronové konfigurace. Periodická soustava prvků. Jádro atomu. Vazebná energie. Radioaktivita. Průchod ionizačního záření hmotou. Radiologické veličiny a ochrana před zářením. Vratislav Kapička, Jindra Svobodová

Moderní měřicí metody (Modern methods of measurements) E: III/1/2 Výběrový seminář pro praktické ovládnutí řízení a měření experimentu počítačem. Zaměřeno aplikačne a uživatelsky. Množstvi pokusů z fyziky na počítači. Využití systému Cassy pro školní experimentování. Ekologická měření, vyhodnocení naměřených dat. Energetické praktikum. Exkurze do laboratoří České akademie věd. Jindra Svobodová, Petr Sládek

Matematika pro fyziky (Mathematics for physicists) L, E: I/2/4 Ukončení: Zápočet, Zkouška Souřadnice, vektory: Sčítání vektorů, skalární a vektorový součin, pojem vektorové báze. Funkce jedné a více proměnných: Základní vlastnosti funkcí, některé elementární funkce. Pojem limity, spojitosti a derivace funkce, parciální derivace, diferenciál funkce. Neurčitý a určitý integrál, řady. Křivkové, plošné, objemové integrály. Základy vektorové analýzy a lineární algebry, operátory grad, rot, a div; matice a determinanty. Diferenciální rovnice, počáteční podmínky, obecné a partikulární řešení, lineární diferenciální rovnice 1. a 2. řádu. Petr Sládek, Josef Janás


Kmity, vlny, optika (Vibrations, Waves, Optics) L, E: II/1/6 Ukončení: Zápočet, Zkouška
Kmity volné, tlumené a nucené. Superpozice, harmonická analýza. Kmity struny, tyče, membrány a desky. Postupné vlnění, vlnová rovnice. Interference vlnění. Odraz a lom, ohyb. Zvuk, infrazvuk a ultrazvuk. Dopplerův jev. Rázová vlna. Základní představy o světle. Fotometrie. Vzájemné působení světla a hmotného prostředí. Fresnelovy vzorce, Brewsterův úhel, mezní úhel. Polarizace. Interference světla. Difrakce světla, základní pojmy. Ohyb na štěrbině, na mřížce. Holografie. Geometrické optika. Čočky, optické vady. Lidské oko, optické přístroje. Petr Sládek

Teoretická mechanika (Theoretical mechanics) L, E: II/1/2 Ukončení: Kolokvium Základní postuláty nerelativistické mechaniky. Fázový prostor, zobecněná souřadnice a impuls. Lagrangeovy a Hamiltonovy rovnice. Představy o prostoru a času. vztažné soustavy, systémy souřadnic, transformace souřadnic (Galileova, Lorentzova). Principy speciální teorie relativity, relativnost současnosti a princip kauzality, dilatace času, vlastní čas, transformace délek a vzdáleností. Relativistické pohybové zákony. Zákon ekvivalence hmoty a energie. Fyzikální pole: Skalární a vektorové pole, potenciál, tok. Gaussova a Stokesova věta. Petr Sládek

Kvantová a statistická fyzika (Quantum physics and statistics) L, E: III/1/3 Ukončení: Zápočet, Zkouška Experimentální předpoklady kvantové mechaniky, klíčové experimenty. Základní principy kvantové mechaniky, jejich fyzikální interpretace a nejdůležitější důsledky. Operátory, Schrodingerova rovnice, vlnové funkce a jejich interpretace. Fyzikální veličiny v kvantové mechanice, jejich měření, relace neurčitosti. Dualismus vlna-částice a jeho fyzikální interpretace. Nejdůležitější fyzikální a technické aplikace kvantové mechaniky. Statistická fyzika: termodynamický a statistický přístup. Statisticky, fyzikální význam, příklady použití. Petr Sládek

Didaktika fyziky (Didactics of Physics) L, S: III/2/4 Ukončení: Zkouška Základní problémové oblasti didaktiky fyziky, rozvíjení fyzikálního myšlení, organizace vyučovacího procesu ve fyzice, motivace a aktivizace žáků ve fyzice, příprava na vyučovací hodinu fyziky a vymezování výukových cílů, řešení fyzikálních úloh, význam pokusu ve vyučování fyzice, vytváření fyzikálních pojmů, diagnostika ve vyučování fyzice, uplatňování mezipředmětových vazeb fyziky s ostatními předměty, koordinace fyziky s ostatními přírodovědnými předměty a matematikou. Josef Janás

Fyzika I - Mechanika a molekulová fyzika (Mechanics and Molecular Physics.) L, E: I/1/6 Ukončení: Zápočet, Zkouška Kinematika hmotného bodu, dynamika hmotného bodu. Kinematika a dynamika soustavy hmotných bodů a tuhého tělesa. Statika tuhého tělesa. Zákony zachování ve fyzice. Gravitační pole. Harmonický pohyb kmitavý. Základy speciální teorie relativity. Deformace pevných látek. Mechanika kapalin a plynů. Základní zákony termiky a termodynamiky. Molekulová fyzika ideálního a reálného plynu. Fázové přechody. Vladislav Navrátil

Školní pokusy z fyziky (School experiments training) E: III/2/3 Ukončení: Zápočet Žákovské a demonstrační pokusy z kinematiky, dynamiky, hydrostatiky a hydrodynamiky, aerostatiky a aerodynamiky, termiky, nauky o kmitech a vlnách, akustiky, magnetismu, elektrostatiky, elektrodynamiky, elektroniky a optiky. Poznání vhodných pokusů z těchto oborů a nácvik jejich realizace. Nácvik práce se sklem. Péče o učební pomůcky a přístrojovou techniku. Tvorba pomůcek z běžně dostupných materiálů. Bezpečnost práce. Josef Matoušek

Didaktika přírodovědy (Didactics of natural sciences) L, S, E: III-IV/2/2 Ukončení: Zápočet, Zkouška Vymezení obsahu učiva fyzikálního charakteru probíraného na 1. stupni. Cíle sledované zařazením tohoto učiva na 1. stupni, cíle a hlavní úkoly v jednotlivých obsahových okruzích. Vlastnosti těles - podstata měření, měření fyzikálních veličin, soustava SI. Vlastnosti látek. Technické aplikace. Základy astronomie. Metody práce. Ekologické prvky. Měření vybraných veličin. Zkoumání vlastností látek (smysly, zkušenost, laboratorní metody, změny látek, vlastnosti vody a vzduchu) Josef Matoušek, Josef Trna

Elektřina a magnetismus (Electricity and Magnetism.) L, E: I/1/6 Ukončení: Zkouška, Zápočet Elektrické náboje a elektrické pole. Gaussova věta. Kapacita a kondenzátory. Stejnosměrný elektrický proud ve vodičích, kapalinách, plynech a polovodičích. Magnetické pole ve vakuu a v látkách. Elektromagnetická indukce. Střídavý elektrický proud. Maxwellovy rovnice, elektromagnetické vlny. Elektrické stroje a přístroje, aplikace elektrických a magnetických jevů. Elektřina kolem nás. Vladislav Navrátil

Pevné látky - Struktura a vlastnosti látek (Structure and Properties of Solids) L, E: IV/1/4 Ukončení: Kolokvium Krystalická struktura pevných látek, monokrystaly. Vazebné síly v pevných látkách. Poruchy krystalové mříže. Mechanické vlastnosti pevných látek (pružnost, pevnost, plasticita), využití v praxi. Magnetické vlastnosti pevných látek, látky diamagnetické, paramagnetické a ferromagnetické. Přehled metod studia vlastností pevných látek. Vladislav Navrátil

Historie fyziky (History of Physics) S: IV/1/2 Ukončení: Kolokvium Přírodověda ve starověku (Egypt, Mezopotámie, Čína, Indie, Řecko, Římská říše). Rozvoj fyziky a příbuzných věd ve středověku. Přehled dějin fyziky v novověku.Experimenty zásadní pro fyzikální poznávání přírody. Významní fyzikové a nositelé Nobelovy ceny. Historický vývoj hlavních fyzikálních oblastí. Vladislav Navrátil

Významné fyzikální experimenty (Significant Physical Experiments and Phenomena). L: IV/1/2 Ukončení: Kolokvium Přehled významných fyzikálních experimentů a jevů - dělení podle jednotlivých oblastí fyziky (mechanika, termika, elektřina a magnetismus, optika, atomová a jaderná fyzika, chemická fyzika, biofyzika, relativistická fyzika, astrofyzika). Vladislav Navrátil

Experimentální fyzika - exp.metody ve fyzice pevných látek (Experimental methods in Physics of solids) L, E: IV/1/4 Ukončení: Kolokvium Metody strukturní analýzy, rentgenová topografie, kvalitativní analýza, transmisní elektronová mikroskopie. Fyzika povrchů pevných látek, klasifikace metod anylýzy povrchů. Optoelektronika, zdroje, detektory, optické vlnovody, optický přenos. Supravodivost. Petr Sládek

Polovodiče (Semiconductors) L: IV/1/3 Ukončení: Kolokvium Pásová teorie pevných látek. Kmity krystalové mříže a tepelné vlastnosti. Vodiče a izolanty, vlastní a příměsové polovodiče. Teorie volných elektronů v kovech. Model reálného polovodiče. Elektrony a díry , hustota stavů v dovolených pásech. Transportní jevy v polovodičích. Optická absorpce a generace nadbytečných nosičů, rekombinace. Fotoelektrické vlastnosti polovodičů. Kontakt kov-polovodič, Schottkyho dioda, P-N přechod, voltampérová chatakteristika. Základní technologie polovodičů a součástek. Základní polovodičové prvky. Petr Sládek

Fyzikální pozorování (Physical observations) S: II/2/2 Ukončení: Zápočet Praktické pozorování světa kolem nás při výuce na základní škole.Pozorování Měsíce. Západ Slunce a stmívání. Spektra kolem nás. Difrakce světla na kruhovém otvoru. Duhy a halové jevy. Kaustiky. Dírková komora. Polarizace světla denní oblohy. Dopplerův jev. Úhlová měření. Jan Hollan

Astrofyzika (Astrophysics) L, E: I/1/4 Ukončení: Zápočet, Zkouška Co je vidět na obloze, vlivy atmosféry. Pohyby věcí na nebi a ve vesmíru. Měsíc a planety. Slunce a stálice. Mléčná dráha a galaxie. Vývoj hvězd. Vývoj sluneční soustavy, vývoj vesmíru. Astronomické přístroje, neviditelné hvězdné nebe. Kosmické sondy. Poznávání vesmíru. Vesmír a my, nukleogeneze, atmosféra, meteory a impakty, život, změny klimatu. Jan Hollan

Problémy školské fyziky (Problems of school physics) S: IV/1/3 Ukončení: Kolokvium Je fyzika pro žáky zajímavá? Didaktická příprava učitele. Příklady koordinace učiva fyziky s ostatními vyučovacími předměty. Problematika hodnocení a klasifikace žáků ve vyučování fyzice (v klasickém a alternativním školství). Atestace učitelů fyziky. Aktivity učitelů fyziky v oblasti fyzikálního vzdělávání (semináře JČMF, apod). Srovnávací analýza určitých částí učiva fyziky v našich a zahraničních učebnicích fyziky. Neobvyklé pokusy z fyziky. Standardy z fyziky. Josef Janás

Repetitorium středoškolské fyziky (Repetitorium of Secondary School Physics) S: I/2/2 Ukončení: kolokvium Řešení problémů ze středoškolského učiva fyziky s důrazem na didaktické prvky: Mechanika. Energie, práce, výkon, zákony zachování. Momentová věta, jednoduché stroje. Hydromechanika. Kmitavý pohyb, kyvadla, zvuk. Teplotní roztažnost látek, vedení tepla. Děje v plynech, stavová rovnice. Fázové přeměny. Elektřina a magnetismus. Odraz a lom světla. Interference a ohyb světla. Geometrická optika, optické přístroje. Fotometrie. Kvantová fyzika. Radioaktivita. Jaderné reakce. Josef Trna

Pedagogická praxe (Practics of Teaching Physics) P: III/1/ 2 P: III-IV/2/ 3 týdny Ukončení: Zápočet Úvodní informace o cílech a obsahu praxí, pozorování a rozbor videozáznamů vyučovacích hodin, skupinové náslechy vzorových vyučovacích hodin, praktická (ve dvojicích) náslechová a asistentská činnost na školách, výstupy a jejich rozbory. Josef Trna

Motivační metody ve výuce fyziky (Motivation Methods in Teaching Physics) S: IV/1/3 Ukončení: Kolokvium Informace o motivačních vyučovacích technikách ve fyzice a nácvik dovedností v jejich aplikaci: nezáměrné vnímání a experimentování, modelování fyzikálních objektů a jevů, systematizace vědomostí, podobnost a analogie objektů a jevů, problémové úlohy a projekty, jednoduché experimenty a hračky, empirické a intuitivní vědomosti, naučné filmy, videopořady a počítačové programy, paradoxy, kouzla a triky, humor ve fyzice.Fyzika a život člověka, historie fyzikálních a osudy významných fyziků. Filozofické aspekty fyziky. Josef Trna

Alternativní výuka fyziky (Alternative Teaching Physics) L: IV/1/2 Ukončení: Kolokvium Alternativní metody výuky fyziky: modelování, projektová výuka, konstruktivistická výuka, heuristická experimentální aktivita, aplikace videopořadů a počítačových programů, učení se učením, žákovské prekoncepce. Josef Trna

Úlohy a problémy ve výuce fyziky (Solving Problems in Teaching Physics) L: IV/1/2 Ukončení: Kolokvium Systematizace poznatků a tvorba dovedností v problematice řešení úloh. Projekty. Testy a jejich sestavování. Statistika vyhodnocování testů. Taxonomie úloh. Standardy. Fyzikální olympiáda. Josef Trna

Diplomový seminář (Diploma seminar of Physics) S: IV/2/2 Ukončení: Kolokvium Podpora tvorby diplomové práce. Cíle. Struktura. Obsah. Citace literatury. Obhajoba práce. Zásady vědecké práce. Vědecká metodologie. Vědecké bádání v didaktice fyziky a ve fyzice. Josef Trna