ÉRETTSÉGI TÉMAKÖRÖK FIZIKÁBÓL (2010-2011. tanév)
1. Egyenes vonalú mozgások Egyenes vonalú egyenletes mozgás. Az egyenletes mozgást jellemző mennyiségek (sebesség, út, idő). Egyenletesen gyorsuló mozgás. Az egyenletesen gyorsuló mozgás leírása (gyorsulás, elmozdulás, átlagsebesség). 5. Szabadesés. A szabadesés gyorsulása (Hozzon fel egy módszert a g kísérleti meghatározására!) 1. 2. 3. 4.
2. A dinamika alaptörvényei Newton első törvénye. Inerciális vonatkoztatási rendszerek. A tehetetlenség, erő és tömeg fogalma. Newton második törvénye. Newton harmadik törvénye. Általános tömegvonzás (Eredete, természete, Einstein általános relativitás elmélete). Newton negyedik törvénye. A gravitációs állandó fizikai értelme. 6. Newton munkásságának jelentősége (Határozza meg a kort, amikor élt!) 1. 2. 3. 4. 5.
3. Mechanikai munka, teljesítmény, energia A munka általános meghatározása. A teljesítmény definíciója. Az energia fogalma (Helyzeti és mozgási energia). Különböző erők munkája: a) a nehézségi erő munkája (emelési munka), b) a rugalmassági erő munkája, c) a súrlódási erő munkája. 5. Az energia megmaradásának törvénye. 6. A gépek hatásfoka. 1. 2. 3. 4.
4. Körmozgás 1. Egyenletes körmozgás. 2. Az egyenletes körmozgás kinematikai leírása: a) az elfordulási szög és mértékegysége, b) szögsebesség, c) a szögsebesség és kerületi sebesség közötti összefüggés, d) a szögsebesség és fordulatszám kapcsolata. 3. Az egyenletes körmozgás dinamikai leírása: gyorsulás, centripetális és centrifugális erők. 4. Egyenletesen változó körmozgás: érintőirányú és szöggyorsulás valamint ezek kapcsolata, eredő gyorsulás, a befutott ív és az elfordulási szög kiszámítása. 5. Mechanikai rezgések 1. A mechanikai rezgések definíciója. 2. A rezgés létrejöttének feltétele és főbb jellemzői (amplitúdó, periódus, frekvencia, fázis). 3. Rugós és matematikai ingák valamint ezek mozgásegyenlete. 4. Harmonikus rezgések. A rezgőmozgás és a körmozgás kapcsolata (x, v és a - kiszámítása) 5. A rezgések periódusa (rugós és matematikai inga esetében). 6. Rezgési energia. 7. A rezonancia fogalma (alkalmazása és leküzdése). . 6. A testek egyensúlya 1. 2. 3. 4. 5. 6.
A testek egyensúlyának feltétele. Az erő forgatónyomatéka. Erőnyomaték-szabály. Egyensúlyi helyzetek. Az alátámasztott testek egyensúlya. A perdület fogalma. Tehetetlenségi nyomaték. Perdülés. Perdülettétel. A perdület megmaradásának törvénye. 7. Mechanikai hullámok
1. A mechanikai hullámok definíciója. 2. Hullámhossz. A hullám terjedési sebessége.
3. A mechanikai hullámok fajtái: transzverzális és longitudinális hullámok, állóhullámok. 4. A mechanikai hullámok alapvető tulajdonságai: visszaverődés, elhajlás, törés (Snellius-Descartes törvénye), interferencia (koherens hullámok, Huygens-Fresnel elve), polarizáció. 5. A hanghullámok és legfontosabb jellemzőik: hangerősség és hangmagasság, hangszín, zenei hangok és zörejek, infra - és ultrahangok. 6. A hanghullámok tulajdonságai: rezonancia, interferencia, Dopplereffektus. 8. Az ideális gáz a molekuláris kinetikus elméletben 1. 2. 3. 4. 5. 6.
A molekuláris kinetikus gázelmélet és alaptételei. Ki volt az a tudós, akiről a molekulák rendezetlen mozgását elnevezték? Az ideális gáz definíciója. A gáznyomás fogalma. A gázok modellezése. A molekuláris gázelmélet fő egyenlete. 9. Gáztörvények
1. 2. 3. 4. 5. 6.
A hőmérséklet fogalma. Boyle-Mariotte, Gay-Lussac és Charles törvénye. Abszolút hőmérséklet. Egyesített gáztörvény (Clapeyron egyenlete). Univerzális gázállandó. Mengyelejev-Clapeyron egyenlete. A hőmérséklet és a kinetikus energia összefüggése. Boltzmann-féle állandó.
10. Termodinamika 1. 2. 3. 4. 5. 6.
A hőmennyiség fogalma, kiszámítása, mértékegysége. Fajhő. Hőkapacitás. A gázok hőkapacitása állandó térfogaton és nyomáson. A termodinamikai munka fogalma és kiszámítása. A termodinamika első főtétele. A termodinamika második főtétele. A hőerőgépek fogalma és működési elve. A hőerőgépek hatásfoka.
11. Elektrosztatika 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Az elektromos töltés fogalma. Kétféle elektromosság. Elemi töltés. Coulomb munkássága, kísérletei. Coulomb törvénye. Az elektromos mező fogalma. Elektromos térerősség. Az elektromos mező erővonalai. Elektromos fluxus. 12. Elektromos egyenáram
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Az elektromos áram fogalma (egyenáram). Az áramot jellemző fő mennyiségek: áramerősség, feszültség, ellenállás. Ohm törvénye az áramkör szakaszára. Vezetők soros és párhuzamos kapcsolása (eredő ellenállások). Az egyenáram munkája és teljesítménye. Elektromotoros erő. Ohm törvénye a teljes áramkörre. 13. Mágneses erőtér. Időben állandó mágneses mező
1. A mágneses erőtér fogalma. A mágneses mező iránya (Dugóhúzószabály). 2. Mágneses indukcióvektor. 3. Mágneses indukcióvonalak. Indukciófluxus. 4. Biot-Savart-Laplace törvénye. 5. Ampere törvénye. Az Amper-erő iránya. 6. Lorentz törvénye. A Lorentz-erő iránya.
14. Időben változó mágneses mező 1. Az elektromágneses indukció felfedezése. Faraday munkássága. Az elektromágneses indukció lényege (Mozgási és nyugalmi indukció). 2. Az indukált áram iránya (Lenz szabálya). 3. Az elektromágneses indukció törvénye. 4. Az önindukció jelensége. Induktivitás. 5. A mágneses anyagok három osztálya. 6. A ferromágneses anyagok legfontosabb tulajdonságai (Curie-féle hőmérséklet. Mágneses hiszterézis. Mágneses domenek).
15. Elektromágneses rezgések. Váltakozó áram Az elektromágneses rezgések definíciója. Rezgőkör. Az elektromágneses rezgések periódusa. A váltóáram meghatározása. Az áramerősség és feszültség effektív értéke. Ohmos, induktív és kapacitív ellenállások. Impedancia. Ohm törvénye a váltóáramú áramkörre. 5. A váltakozó áram teljesítménye. 6. Váltóáram előállítása. Váltóáramú generátor. 1. 2. 3. 4.
16. Geometriai fénytan 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Fénysugarak. A fény egyenes vonalú terjedése. A fényvisszaverődés és törvényei. A fénytörés és törvényei. Teljes fényvisszaverődés. A tükrök és lencsék képalkotása illetve képletei (A képalkotást illusztrálja legalább 2-3 tetszőleges példával!). 17. Fényhullámok
1. 2. 3. 4. 5.
A fény terjedési sebessége és mérésének módszerei. Fénydiszperzió. Fényinterferencia. Fényelhajlás (Diffrakció). Optikai rács. Diffrakciós törvény. Fénypolarizáció. 18. A fény korpuszkuláris elmélete
1. 2. 3. 4. 5. 6.
A kvantumelmélet megszületése. Planck hipotézise. A fotoeffektus lényege. A fényelektromos hatás törvényei (Sztoljetov törvények). A fotoeffektus elmélete. Einstein képlete. Fotonok (tömege, impulzusa). A fényelektromos hatás gyakorlati alkalmazása.
19. Atomfizika 1. 2. 3. 4. 5.
Rutherford kísérletei. Az atom planetáris modellje. A színképek törvényszerűségei (Balmer képlete). Bohr sugárzásra vonatkozó posztulátumai. A Bohr-féle hidrogénatom-modell.
20. Kvantummechanika 1. Bohr elméletének fogyatékosságai. 2. A kvantummechanika megszületése (Schrödinger és Heisenberg munkássága). 3. A kvantummechanika legfőbb sajátosságai és alapelvei. 4. Kvantumgenerátorok-lézerek (Felépítése és működési elve). 21. Természetes radioaktivitás 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Becquerel kísérletei. Mikor végezte ezeket a kísérleteket? Marie és Pierre Curie munkássága. A radioaktív sugárzás természete és eredete: alfa-, béta és gammasugarak. A radioaktív bomlás törvényének lényege. Felezési idő. Izotópok. Eltolódási szabály.
22. Az atommag szerkezete 1. 2. 3. 4. 5.
A neutron felfedezése. Az atommag proton-neutron modellje. Nukleáris erők. Az atommagok kötési energiája. Fajlagos kötési energia Tömeghiány (Tömegdeffektus). 23. Mesterséges radioaktivitás
1. 2. 3. 4.
Az atommagok mesterséges átalakítása. Uránmaghasadás. Nukleáris láncreakciók. A magreaktorok felépítése és működési elve.
5. Termonukleáris reakciók. 6. A radioaktív izotópok alkalmazása. A radioaktív sugárzás élettani hatásai. 24. Elemi részek fizikája 1. 2. 3. 4. 5.
Az elemi részek fogalma. Az elemi részecskék csoportosítása (Standard modell). Kvarkok. A proton és neutron felépítése. Az elemi részecskék alapvető fizikai jellemzői. Az elemi részek fizikájának szerepe a tudomány fejlődésében.
25. A Naprendszer 1. 2. 3. 4.
A Naprendszer keletkezése és szerkezete. A Naprendszer bolygótípusai. Kepler törvényei. Az Univerzum kutatásának távlatai
GYAKORLATI RÉSZ 1. Az egyenes vonalú egyenletes mozgás út-idő összefüggésének mérése Mikola csővel. Egy meghatározott hajlásszögnél számítsa ki a légbuborék sebességét! Eszközök: Mikola cső, stopper, kréta. 2. Határozza meg egy adott tömegű, lejtőn mozgó test gyorsulását! Számítsa ki, mekkora gyorsító erő hatott a testre! Eszközök: lejtő, vonalzó, meghatározott tömegű test, stopper. 3. Határozza meg az adott rugó dirrekciós állandóját! Akasszon a rugóra meghatározott tömegű testet, mérje meg a rugó megnyúlását és számítsa ki a helyzeti energia nagyságát! Eszközök: állvány, rugós erőmérő, vonalzó, súlyok.
4. Mutassa be a centrifugális erő gyakorlati megnyilvánulását! Milyen feltétel mellett maradnak egyensúlyban az egymáshoz kapcsolt különböző tömegű körmozgást végző testek a centrifugagépen? Eszközök: szükséges kellékkel ellátott centrifugagép.l 5. Igazolja, hogy a fonálinga hosszának növekedésekor növekszik a periódusa! Határozza meg az l hosszúságú fonálinga lengésidejét és számítsa ki a g értékét! Eszközök: fonálinga, stopper, hosszmérő. 6. Mutassa be kétkarú emelő segítségével a testek egyensúlyának feltételét! Határozza meg adott esetben a forgatónyomaték értékét! Eszközök: kétkarú emelő, súlyok, vonalzó. 7. Mutassa be a hangerősség és hangmagasság amplitúdótól, illetve frekvenciától való függését, vagy demonstrálja az akusztikai rezonanciát! Az adott hang frekvenciája 40 Hz és a levegőben 340 m/sec sebességgel terjed. Mennyi a hullámhossza? Eszközök: hangfrekvenciás generátor, oszcilloszkóp, hangszóró, huzalok, 2 dobozra erősített hangvilla. 8. A golyómodell segítségével értelmezze a gázok nyomását! Mekkora az 1,35 kg/m sűrűségű nitrogén nyomása, ha molekuláinak négyzetes középsebessége 500 m/s? 9. Szerkessze meg az izobárokat p, T és p, V koordinátákban 2 g hidrogén számára normál állapotú nyomás esetén! Zárt edényben a gáz nyomása 27 C fokon 75 kPa. Mennyi lesz a nyomása –13 C fokon? 10. Mutassa be a gázok munkavégzésének egyszerű példáját!
A környezet 600 J munkát végez a rendszeren és 1100 J hőt közöl vele. Határozza meg a belső energia változását! Eszközök: rezsó, lombik, víz, dugó. 11. Az elektromos töltés kimutatása. Az erőtér valamely pontjában 2 nCb töltésre 0,4 mN erő hat. Mekkora a térerősség az adott pontban? Eszközök: elektromozógép, elektrométer, huzalok. 12. Igazolja Ohm törvényét az áramkör szakaszára! Mérjen meg egy adott feszültség, illetve áramerősség értéket és számítsa ki az ennek megfelelő ellenállást! Eszközök: árammérő, feszültségmérő, toló-ellenállás, izzó, áramforrás, összekötő huzalok. 13. A mágneses mező indukcióvonalainak szemléltetése. Mekkora annak a mágneses mezőnek az indukciója, amelyben a 25 A-es áramtól átfolyt vezetőre 50 mN erő hat? A vezető hatásos hossza 5cm, a B és az I merőlegesek. Eszközök: kellék az indukcióvonalak szemléltetésére, patkó- és rúd-mágnes. 14. Az elektromágneses indukció bemutatása, vagy a Curie-féle pont szemléltetése, vagy a Lenz-szabály igazolása. Az 500 menetes szolenoidon átmenő mágnesfluxus 5 ms alatt egyenletesen csökkent 7 mWb-ről 3 mWb-re. Számítsa ki az indukálódó feszültség nagyságát! Eszközök: tekercs, árammérő, rúd-mágnes, huzalok, kellék a Lenz-szabály és a Curie-hőmérséklet igazolására. 15. Magyarázza el és mutassa be a váltóáramú generátor működési elvét! A rezgőkör 800 pF kapacitású kondenzátorból és 2 H induktivitású tekercsből áll. Mennyi a rezgőkör sajátfrekvenciája? Eszközök: demonstrációs váltóáramú generátor, voltmérő.
16. Mutassa be a fénytörés egyszerű hétköznapi példáját! Egy lencse fénytani erőssége 2 dioptria. Mennyi a fókusztávolsága? Eszközök: egy pohár víz, kanál. 17. A fénydiffrakció és interferencia bemutatása, vagy a fénypolarizáció szemléltetése. Határozza meg a He-Ne gázlézer által kibocsátott fény hullámhosszát! Eszközök: He-Ne gázlézer, diffrakciós rács, vonalzók, 2 polarizátor. 18. Magyarázza el azt a kísérletet, amellyel legegyszerűbben igazolható a fotoeffektus jelensége! Számítsa ki a foton tömegét, ha a sugárzás frekvenciája 10 Hz! 19. Említsen legalább egy kísérleti tényt, amely azt támasztja alá, hogy az elektronok csak meghatározott energiaszinteket foglalhatnak el! Számítsa ki a Rydberg állandó értékét! 20. Mutassa be a He-Ne gázlézer működését! Hozzon fel példákat a lézer gyakorlati alkalmazására! 21. Mutassa be a Geiger-Müller részecskeszámláló működését! A 137 N nitrogénizotóp radioaktív, s bomlása pozitron-emisszióval jár. Írja fel a reakció egyenletét! Eszközök: Geiger-Müller részecskeszámláló. 22. Megváltozik-e az elem tömegszáma, tömege és rendszáma, ha a mag gamma kvantumot bocsát ki? A mellékelt grafikon segítségével állapítsa meg a vas és a hozzá közel álló elemek fajlagos kötési energiáját!
23. Mondjon egy példát a szabályozatlan termonukleáris reakció gyakorlati megvalósítására! Ki volt az a tudós, aki kidolgozta a könnyű atommagok fúziójának elméletét 24. Írja fel a protonban és neutronban a kvarkok töltéseloszlását! Nevezze meg azokat a tudósokat, akik egymástól függetlenül kidolgozták a kvark elméletet! Melyik évben hozták létre ezt az elméletet? 25. Mit ért a csillagászatban alkalmazott fényév alatt? Nevezzen meg legalább két tudóst, akinek jelentős szerepe volt a heliocentrikus világkép kialakulásában! Mikor éltek?
