Fizika 7. osztály
1
Tartalom
Fizika 7. osztály 1.
Az egyenes vonalú egyenletes mozgás vizsgálata Mikola-csővel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.
Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás vizsgálata lejtőn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.
A szabadesés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.
Newton I. és III. törvényének kísérleti igazolása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.
Különböző folyadékok hőtágulásának összehasonlítása. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6.
Hőmennyiség, fajhő . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
7.
A hő terjedése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
8.
Szilárd testek hőtágulása, bimetál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
9.
Az olvadás vizsgálata, belsőenergia változás olvadás közben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
10. Folyadékok nyomása, hidrosztatikai eszközök . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 11. A felhajtóerő, Arkhimédész törvénye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 12. Forgatónyomaték . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Szerzők: Bedő Kornél, Jezeri Tibor, Őszi Gábor, Puspán Ferenc Lektorálta: Dr. Walter József egyetemi adjunktus A kísérleteket elvégezték: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely laboránsok Készült a TÁMOP 3.1.3-10/2-2010-0012 „A természettudományos oktatás módszertanának és eszközparkjának megújítása Kaposváron” című pályázat keretében Felelős kiadó: Klebelsberg Intézményfenntartó Központ A tananyagot a Kaposvár Megyei Jogú Város Önkormányzata megbízása alapján a Kaposvári Városfejlesztési Nonprofit Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László laborvezető, Táncsics Mihály Gimnázium Kaposvár A fényképeket készítette: Szellő Gábor és Tamás István, Régió Média Bt. Tördelőszerkesztő: Parrag Zsolt, Ráta 2000 Kft. Kiadás éve: 2012, példányszám: 90 db VUPE 2008 Kft. 7400 Kaposvár, Kanizsai u. 19. Felelős vezető: Vuncs Rita Második javított kiadás, 2013
2
Fizika 7. osztály
Készítette: Jezeri Tibor
1. Az egyenes vonalú egyenletes mozgás vizsgálata Mikola-csővel Emlékeztető, gondolatébresztő Egyenes vonalú egyenletes mozgást végez egy test, ha egyenes vonalban mozogva egyenlő időközök alatt egyenlő utakat tesz meg. Egyenes vonalú egyenletes mozgás esetén a test által megtett út egyenesen arányos az út megtételhez szükséges idővel. Ha két mennyiség között egyenes arányosság áll fenn, az azt jelenti, hogy az összetartozó értékpárok hányadosa állandó. Ez esetünkben az egyenletes mozgás sebessége. Egyenlettel:
, ahol v a test sebessége, s a megtett út, t az eltelt idő. Hozzávalók (eszközök, anyagok)
• Mikola-cső • tartó szerkezet
• metronóm • jelölő eszköz
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Állítsd be a Mikola-csövet kb. 30o-os szögben úgy, hogy a buborék a cső alján a beosztás 0 pontjánál legyen! A metronóm két kattanása között eltelt időtartam legyen 1,5-2 másodperc (secundum) körüli! 2. Megfelelő eszközzel (krétával vagy letörölhető filctollal) jelöld a Mikola-csövön minden
kattanás esetén a buborék helyét (egységesen vagy a buborék elejénél vagy a közepénél)! 3. Mérd meg azt, hogy 1,2,3…-szoros időtartamok alatt mennyi utat tesz meg a buborék! 4. Mérd meg azt is, hogy mennyi utat tesz meg a buborék az egyes kattanások között!
Feladatlap
3
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Táblázat az első méréshez: Mérd meg, hogy 1,2,3… időegység alatt mekkora utat tesz meg a buborék! időtartam (időegység) 1 2 3 4 5 6 7 megtett út (cm) Időegység=a metronóm két kattanása között eltelt idő. Ábrázold a megtett utakat az eltelt idő függvényében! (a grafikon az ábrában)
8
9
2. Táblázat a második méréshez: Mérd meg azt, hogy két egymást követő kattanás között mekkora utat tesz meg a buborék! egyenlő időtartamok 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. megtett utak(cm) Az 1. időtartam az első és második kattanás közti időt jelenti, a 2. a második és a harmadik köztit, és így tovább. A kísérletből kitűnik, hogy a buborék a Mikola-csőben …………....... ……………………… ………………… mozgást végez, mert egyenes vonalban haladva, …………………… ……………………… alatt, ………………......……………………….. utakat tesz meg. Ha eltérések mutatkoznak, az a mérés hibája. Sorolj fel pár hibaforrást! 3. Válaszolj a kérdésekre! Mi az SI? Mi az út, az idő és a sebesség SI mértékegysége?
Nevezd meg a tengelyeket, írd rá a mértékegységeket is!
Felhasznált irodalom Dr.BUDÓ Ágoston, Dr. MÁTRAI Tibor (1981) Kísérleti fizika I. Budapest, Nemzeti Tankönyvkiadó. ÁBRA: saját ötlet alapján.
4
Fizika 7. osztály
Készítette: Jezeri Tibor
2. Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás vizsgálata lejtőn Emlékeztető, gondolatébresztő Egy kiskocsi legördülése adott hajlásszögű lejtőn egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás. Ennél a mozgásnál a test által megtett út az eltelt idő négyzetével arányos, tehát ha a megtett utat az idő függvényében ábrázoljuk, parabolát kell kapnunk. A test pillanatnyi sebessége viszont az idővel egyenesen arányos, hányadosuk állandó, melyet gyorsulásnak nevezünk. A mennyiségek használatos jelei: út - s, idő - t, sebesség - v, gyorsulás - a. Összefüggések, ha a test álló helyzetből indul: Hozzávalók (eszközök, anyagok) • sín • sínt tartó szerkezet
• kiskocsi • stopperóra
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Állítsd be a sínt úgy, hogy az kb. 300-os szöget zárjon be a vízszintessel! 2. Indítsd el a kiskocsit a lejtő aljától 20, 40, 60, 80, 100 cm távolságról! Mivel a lejtő hajlásszöge nem változik, a kiskocsi sebességváltozása (a gyorsulása) állandó. 3. Rögzítsd a mért időket, minden távolságon
3 mérést végezve, majd átlagolj! Az átlagoláshoz használt összefüggés: 4. A mért értékeket egy külön papíron vezesd, a feladatlapon csak az átlagértékeket tüntesd fel!
Feladatlap
5
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Végezd el a mérést, a mért adatokat foglald táblázatba! Átlagolt értékek táblázata út (cm) 20 40 60 idő (s) Ábrázold az s-t függvényt! Milyen az s-t grafikon görbéje?
80
100
2. Töltsd ki a hiányzó helyeket! A lejtőn legördülő kiskocsi ………………vonalban mozog. A sebességének nagysága …………….. és egyenletesen …………… . Mivel az út-….. grafikon …… egyenes, nincs …………….. arányosság köztük. Ez abból is látszik, hogy 2-szer, 3-szor nagyobb út megtételéhez ……… szükség ….-szer, …-szor …………… időre van szükség. 3. A mért adatokat felhasználva számold ki az adott mozgás gyorsulását! Számold ki a gyorsulás átlagát!
Nevezd meg a tengelyeket, írd rá a mértékegységeket is!
Felhasznált irodalom Dr. BUDÓ Ágoston, Dr. MÁTRAI Tibor (1981) Kísérleti fizika I. Budapest, Nemzeti Tankönyvkiadó. ÁBRA: saját ötlet alapján.
6
Fizika 7. osztály
Készítette: Jezeri Tibor
3. A szabadesés Emlékeztető, gondolatébresztő A szabadesés egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás zérus kezdősebességgel. A vonatkozó egyenletek: , ahol s a megtett út, t az esés közben eltelt idő, v az elért pillanatnyi sebesség, g a szabadesés gyorsulása. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • vákuumos ejtőcső • ejtőzsinór
• vasgolyó • papírlapok
• madártoll • méterrudak
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Előbb ejts azonos magasságból levegőben vasgolyót, papírlapot, összegyűrt papírlapot, madártollat! Végezd el ugyanezeket a kísérleteket az ejtőcsőben, miután kiszivattyúztad a levegőt! 2. Az ejtőzsinórt leejtve figyeld meg a golyók koppanása közti időtartamokat! 3. Ejtsd le a vasgolyót 5 különböző magasságból, pl. 40, 80, 120, 160, 200 cm-ről, mindegyik esetben 3 mérést végezve! A mért időket átla-
gold, és csak ezeket tüntesd fel a feladatlapon! Számold ki a nehézségi gyorsulás és a pillanatnyi sebesség értékeit! 4. Végezd el a következő mérést: a vákuumos ejtőcső hosszát lemérve, ejtsd le benne a vasgolyót! Mérd meg az esés idejét 5 mérést végezve! Átlagold az eredményeidet és határozd meg a nehézségi gyorsulás értékét! Határozd meg a test végsebességét!
Feladatlap
7
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Egészítsd ki a mondatokat! A levegőben a testek …………………… módon esnek, mert a közeg ………………… a mozgásukat. Az ejtőcsőből kiszivattyúztuk a ……………….., ezért az most ….. …………………….. a testek mozgását, azok …………………. estek. Az ejtőzsinóron elhelyezett golyók földön történő koppanásai között……………………… időtartamokat figyelhettünk meg. A golyók a földtől rendre 10=12·10, 40=22·10, 90=32·10, 160 =42·10 cm távolságra voltak, tehát a golyók által megtett ………….. egyenesen arányosak az esésük ……………………. ………………… . 2. A mérést elvégezve töltsd ki a táblázatot! Ábrázold a v-t függvényt a grafikonon! s(m) t (s)
3. Végezd el a mérést a vákuumos ejtőcsőben is ugyanakkora magasságból leejtve a testet! Hasonlítsd össze a mérési eredményeinket! Az ejtőcső hossza: s=……………. m
A sebességek különbsége ∆v=……….. A nehézségi gyorsulások értékeinek különbsége, ∆g=……….. Egészítsd ki a mondatot! Megállapíthatjuk, hogy a levegő mint közeg, ………………… a testek esését.
Nevezd meg a tengelyeket, írd rá a mértékegységeket is!
Felhasznált irodalom Dr. BUDÓ Ágoston, Dr. MÁTRAI Tibor (1981) Kísérleti fizika I. Budapest, Nemzeti Tankönyvkiadó. ÁBRA: saját ötlet alapján.
8
Fizika 7. osztály
Készítette: Őszi Gábor
4. Newton I. és III. törvényének kísérleti igazolása Emlékeztető, gondolatébresztő Miért tudunk előrehaladni a vízben úszás közben? Newton I. törvénye a tehetetlenség törvénye: Minden test nyugalomban marad vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez mindaddig, amíg mozgásállapotát környezete (egy másik test vagy mező) meg nem változtatja. Newton III. törvénye a hatás-ellenhatás törvénye: Ugyanabban a kölcsönhatásban az erő és az ellenerő: - egyenlő nagyságú, - közös hatásvonalú és ellentétes irányú, - egyik az egyik testre, másik a másik testre hat. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • pénzérmék • vonalzó • egy közepes méretű burgonya
• szívószálak • gördeszkák (görkorcsolyák) • lufik
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1/a
1/b
Pénzérmékből épített oszlop tehetetlensége. Építs 15-20 db tíz- vagy húszforintos érméből „pénzoszlopot”! Hogyan tudnád kivenni a legalsó pénzérmét az oszlop feldöntése nélkül úgy, hogy a pénzérmékhez nem nyúlhatsz hozzá? Burgonyán átdöfött szívószálak. Próbálj meg egy nagyobb méretű burgonyát szívószállal átszúrni! (Vigyázz a kezedre!)
2/a
2/b
Kísérlet gördeszkás (görkorcsolyás) gyerekekkel. Két könnyen guruló gördeszkára álljon egy-egy gyerek, és tartsanak egy kötelet a kezükben! (Lehetőség szerint a gördeszkák tömege és a gyerekek tömege közel azonos legyen!) Végezzétek el a kísérletet úgy, hogy csak a bal oldali gyerek, csak a jobb oldali gyerek, mindkét gyerek húzza a kötelet! Fújj fel egy lufit, és engedd el! Figyeld meg, mi történik!
9
Feladatlap
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Oldd meg a következő feladatokat az előzőleg elvégzett kísérletek alapján! 1. Kivehető-e a legalsó pénzérme az oszlop feldöntése nélkül? Ha igen, hogyan? Mi a magyarázata? .................................................................A 2. Átszúrható-e egy nagyobb méretű burgonya szívószállal? Ha igen, hogyan? Mi a magyarázata? .................................................................A 3. Írd le tapasztalataidat a gördeszkás gyerekekkel végzett kísérletek alapján! .................................................................A .................................................................A ..................................................................A 4. Mi történt a lufival az elengedése után? Miért? ..................................................................A 5. Hogyan mozognak a polipok, medúzák? Milyen fizikai törvényszerűségen alapszik a mozgásuk? ..................................................................A 6. Sorolj fel két olyan hétköznapi jelenséget, amelynek alapja a hatás-ellenhatás törvénye! ..................................................................A
Felhasznált irodalom Dr. BONIFERT Domonkosné, Dr. HALÁSZ Tibor, Dr. KÖVESDI Katalin, Dr. MISKOLCZI Józsefné, Dr. MOLNÁR Györgyné, SÓS Katalin (2007) Fizika 7. osztály. 5. kiadás. Szeged, Mozaik kiadó. pp. 40-41, pp. 54-55. Dr. MEZŐ Tamás, Dr. NAGY Anett (2008) Fizika 9. osztály. Szeged, Maxim könyvkiadó. pp. 64-69, pp. 94-96. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Fizika 7. osztály
10
Készítette: Puspán Ferenc
5. Különböző folyadékok hőtágulásának összehasonlítása Emlékeztető, gondolatébresztő A folyadékok hőtágulása nem egyenletes, azaz a hőtágulási együttható értéke is hőmérsékletfüggő. A víz eltérően viselkedik a melegítés hatására. 0 fokról melegítve először összehúzódik, 4 fokon a legkisebb a térfogata, majd további melegítésre tágul. Különböző folyadékok hőtágulása is különböző. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • •
három egyforma lombik víz jég desztillált víz
• denaturált szesz • glicerin • kb. 0,3 m hosszú, kicsi átmérőjű üvegcsövek
• gumidugók • mm skála
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) Bemutatjuk, hogy a folyadékok hőtágulási együtthatói egymástól eltérőek. 1. Vegyél három egyforma kis lombikot, egyforma dugóval, egyforma üvegcsővel! 2. Töltsd meg őket azonos magasságig színes vízzel, petróleummal illetve alkohollal! Jelöld meg az üvegcsöveken a folyadékszinteket!
3. Tedd a lombikokat a melegvízzel töltött üvegkádba és figyeld meg a folyadékszint-változásokat! A megemelkedő folyadékszintek eltérő magassága jelzi, hogy a különböző folyadékok azonos melegítés hatására különböző mértékben tágulnak ki. (1. ábra)
11
Feladatlap
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) A víz eltérő hőtágulása. A víz 0 fokról melegítve először összehúzódik és a térfogata 4 fokon lesz a legkisebb. Tedd tele desztillált vízzel a lombikot, majd zárd le azzal a dugóval melyben van két furat! Az egyikbe hőmérőt, míg a másikba helyezzünk kb. 30 cm hosszú vékony csövet! Hűtsd le a vizet a jég segítségével 0 fokra! A kiindulási helyzetben a vékony csőben a víz kb. 15 cm magasan álljon! Vedd ki a lombikot a jégből és hagyd, hogy fokozatosan melegedjék a szobahőmérsékleten! Egyenletes hőmérséklet-változásonként jelöld be a vízszint magasságát! Jegyezd a táblázatba az értékeket! A vízszint csökken, majd később emelkedni fog. Töltsd ki a táblázatot! t (fok) 0 h (cm)
1
2
3
4
5
6
7
8
Készíts grafikont az adatok alapján! A vízszintes tengelyt oszd be fokonként 0-tól kezdve (origó) 8-ig! A függőleges tengely alsó harmadánál legyen a magasság kiindulási értéke! Folytonos vonallal kösd össze a pontokat!
3. ábra Hasonlítsd össze az első kísérletben a különböző folyadékok hőtágulását! Állítsd növekvő sorrendbe a különböző folyadékok hőtágulását! 1:………………………….. 2:…………………………. 3:………………………..
1. ábra
2. ábra Felhasznált irodalom
FŐZY István, RAJKOVICS Zsuzsa (1988) Egyszerű kísérletek. Budapest, Oktatáskutató intézet. pp. 69-71. http://metal.elte.hu/~phxp/ doc/hot/j3s2s2.htm ÁBRA: saját ötlet alapján
12
Fizika 7. osztály
Készítette: Puspán Ferenc
6. Hőmennyiség, fajhő Emlékeztető, gondolatébresztő Különbséget kell tennünk hőmennyiség és hőmérséklet között. A hőmérséklet a testek „hőállapotát” jellemző fizikai mennyiség, hőmérővel mérjük. A hőmennyiség az a hőenergia, ami például 1 kg víz hőmérsékletét 1 0C-kal megnöveli. Mértékegysége a Joule (J), ezerszerese a kJ. A hőmennyiség arányos a tömeggel és a hőmérséklet változásával. A fajhő megmutatja, hogy 1 kg tömegű anyag hőmérsékletének 1 0C-al való emeléséhez mennyi hőmennyiség szükséges. Jele: c, mértékegysége: J/kg⋅0C Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • •
borszeszégő víz hőmérő lombik
• • • •
mérőhenger petróleum keverő vasdarab
• óra • parafa dugók • fémszál
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. kísérlet: 0,5 kg vizet önts lombikba és egyenletes hőforrással melegítsd! A lombikban levő hőmérőn olvasd le két percenként a víz hőmérsékletét és jegyezd le az értékeket táblázatba! A kísérlet alatt állandóan kevergesd a vizet hőmérővel vagy keverőpálcával! 2. kísérlet: Melegíts feleannyi vizet és olvasd le a kezdő és a véghőmérsékletet! 3. kísérlet: Melegíts 250 gramm vizet egy-két percig, és
mérd meg a hőmérséklet emelkedését! Aztán ugyanazzal a hőforrással, ugyanabban az edényben melegíts 250 gramm petróleumot és mérd meg a hőemelkedést! 4. kísérlet: Nagyobb vasdarabot, pl. fél kg mérlegsúlyt melegíts forróra! Tedd bele a súlyt a fél kg vizet tartalmazó edénybe úgy, hogy az edény aljára tegyünk parafa dugókat, vagy lógasd bele! Olvasd le a hőmérséklet emelkedését, majd ismételd meg a kísérletet kétszer annyi vízzel!
Feladatlap
13
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. kísérlethez kapcsolódó feladatok: Töltsd ki a táblázatot! Az idő függvényében hogyan változik a hőmérséklet? ................................................................... Ábrázold grafikonon! Készíts a tengelyeken beosztásokat! t( perc) vízszintes tengely 0 2 4 6 0 t( C) függőleges tengely
2. kísérlethez kapcsolódó feladatok: kezdő hőmérséklet: .………………. véghőmérséklet: .......................... Mennyivel változott a víz hőmérséklete? ………………………………………… Mennyivel változna a víz hőmérséklete, ha kétszer annyi vizet melegítenénk? ...................................................………………………………………………………………………………………… 3. kísérlethez kapcsolódó feladatok: t( perc) 0 2 4 t(0C) víz t(0C) petróleum Hányszorosa lesz a hőemelkedés?.................................................................. Milyen a petróleum fajhője a vízéhez képest?.................................................. 4. kísérlethez kapcsolódó feladat: a víz tömege hőmérséklet változás 0,5 kg 1 kg
6
Hányszorosa lesz a hőemelkedés?.......................................................................
Felhasznált irodalom Dr. CSADA Imre, CSEKŐ Árpád, JEGES Károly, ÖVEGES József, KÁDÁR Lajos (1950) Fizikai kísérletek és eszközök. Budapest, Közoktatásügyi Kiadóvállalat. pp. 94-96. ÁBRA: saját ötlet alapján.
14
Fizika 7. osztály
Készítette: Puspán Ferenc
7. A hő terjedése Emlékeztető, gondolatébresztő Megvizsgáljuk, hogy a fémek hogyan vezetik a hőt. (1-2. kísérlet) A folyadékok rossz hővezetők. (3. kísérlet) A folyadékok nem vezetéssel, hanem áramlással melegszenek. (4. kísérlet) Hogy a gázok is rossz hővezetők, ezt a mindennapi tapasztalat igazolja. Hiszen pl. a gyertyaláng mellé egészen közel tehetjük a kezünket. Ezért nem vezeti el a szoba melegét a kettős ablakok között levő levegőréteg. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • •
vörös réz vashuzal alumínium huzal borszeszégő
• víz • jégdarab vagy gyertyadarab • fűrészpor
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Helyezz vas és rézhuzalokra melegített „gyertyakampókat”! Melegítés során egymásután pottyannak le a drótdarabkák. Feltűnően
mutatja, hogy a réz mennyivel jobb hővezető, mint a vas. (1/a ábra)
Feladatlap
15
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 2. kísérlet. Egyenlő vastagságú vörösréz-vas, vas-alumínium sodronyokból megadott alakzatokat készítünk. Az öszszecsavart sodronyok hossza kb. 10-15 cm. A különálló sodronyvégeket jobb- és balkezünkkel megforgatjuk és az összetekert végét lángba tartva melegítjük. Figyeljük meg, hogy melyik kezünkkel érezzük meg előbb és érezzük jobban a sodrony melegedését! 1/b ábra A szerzett tapasztalat szerint a sorrend:............................................................................... 3. kísérlet. A hő terjedése folyadékokban. A folyadék rossz hővezető. Vízzel töltött próbacső fenekére egy darabka dróttal súlyosított jeget süllyesztünk. A cső felső végét melegítsük lánggal! Mi történik a jéggel?................................................ 2. ábra 4. kísérlet: A folyadékok nem vezetéssel, hanem áramlással melegszenek. Az 500 cm3-es lombikba vizet öntünk, az egészet állványba foglaljuk. A folyadékba kevés, finom fűrészport teszünk. Ezek a kicsiny farészecskék a vízben lebegnek. Melegítsd a lombik alját és rajzold bele a 3. ábrába a fűrészpor áramlását! 3. ábra
Felhasznált irodalom Dr. CSADA Imre, CSEKŐ Árpád, JEGES Károly, ÖVEGES József, KÁDÁR Lajos (1950) Fizikai kísérletek és eszközök. Budapest, Közoktatásügyi Kiadóvállalat. pp. 96-98. FŐZY István, RAJKOVICS Zsuzsa (1988) Egyszerű kísérletek. Budapest, Oktatáskutató intézet. pp. 107-109. ÁBRA: saját ötlet alapján.
16
Fizika 7. osztály
Készítette: Bedő Kornél
8. Szilárd testek hőtágulása, bimetál Emlékeztető, gondolatébresztő A nyári kánikula alatt gyakran halljuk, olvassuk a hírekben, hogy a vasúti és villamos sínek elgörbültek a nagy meleg hatására. Megfigyelhetjük, hogy az elektromos vezetékek a nagy melegben belógnak, ebből következtethetünk arra hogy hosszuk megnő. Hidegebb idő beálltával pedig feszesebbek, tehát megrövidülnek. Ezt a jelenséget a hasznunkra is fordíthatjuk, pl.: hőkapcsoló formájában Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • •
SEK hőtan lineáris hőtágulást bemutató eszköz gőzgenerátor réz rúd
• • • •
alumínium rúd üveg rúd bimetál gázégő
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Tanulmányozd a lineáris hőtágulást bemutató eszköz működését! 2. Mi történik az eszköz mutatójával, ha a belehelyezett rúd hossza megnő? 3. Helyezd bele a mellékelt réz, alumínium és üveg rudat, állítsd a mutatókat a 0 skálabeosztáshoz és kezdd el melegíteni őket!
4. Olvasd le a kijelzett hosszváltozást kettő percenként és rögzítsd a feladatlapban található táblázatba! 5. Az értékekből készíts grafikont! 6. Tanulmányozd a bimetál felépítését! 7. Gyújts meg gázégőt és tartsd a bimetál közepét a láng fölé! Figyeld és magyarázd meg, hogy mi történik!
17
Feladatlap
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd be a táblázatba a lineáris hőtágulást bemutató eszközbe helyezett három féle anyag hőtágulásának nagyságát, a melegítés megkezdésétől számított adott idő értékeknél!
rúd anyaga
hosszváltozás (mm) a melegítés folyamán az alábbi időpontokban 2 min 4 min 6 min 8 min
réz alumínium üveg 2. Hogy változott meg a bimetál alakja a melegítés hatására? Magyarázd meg a jelenséget! ……………………………………………………………………………………………………………………............................................................. 3. Ábrázold koordinátarendszerben a hosszúságváltozást a hőmérséklet függvényében! A tengelyekre írd rá az ábrázolni kívánt mennyiséget a mértékegységével!
Nagy melegben a sínek elgörbülnek
Felhasznált irodalom Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján
Fizika 7. osztály
18
Készítette: Bedő Kornél
9. Az olvadás vizsgálata, belsőenergia változás olvadás közben Emlékeztető, gondolatébresztő A szilárd halmazállapotból a folyékony halmazállapotba való átalakulást (halmazállapot-változást) nevezzük olvadásnak. A jég is lehet 0 °C és a víz is lehet 0 °C-os. Halmazállapot-változás közben az olvadó anyag belső energiája nő miközben hőmérséklete nem változik. Az olvadás nem oldódás! A közbeszédben többször elhangzik, hogy elolvadt a cukor a teában. Ez nem igaz, az a jelenség az oldódás. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • SEK hőtan készlet Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. A kísérleti eszközöket állítsd össze a képen látható módon! 2. Lassan kezdd melegíteni az üvegben levő szalolt! (A szalol egy szobahőmérsékleten szilárd halmazállapotú anyag, melynek az olvadáspontja elég alacsony ahhoz, hogy a folyamatot tanulmányozd.) 3. Olvasd le percenként a hőmérséklet értékeit!
4. 5. 6. 7.
Foglald táblázatba a kapott értékeket! Ábrázold a kapott értékeket grafikonon! Értelmezd a kapott grafikont! Egy jégtömbre függessz egy vékony drót segítségével nehezéket! (Ezáltal a drót alatt megnöveled a nyomást.) 8. Mi történt? 9. Magyarázd meg a jelenséget!
19
Feladatlap
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Írd be a táblázatba a szalol hőmérsékletét a megadott időközönként! idő (min)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
hőmérséklet (C°) 2. Írd le, hogy hogyan változott a hőmérséklet, miközben az olvadás folyamata végbement! …………………………………………………………………………………………………………………............................................................... 3. Magyarázd meg, hogy mire fordítódott a közölt hőenergia akkor, amikor a folyamatos melegítés hatására nem változott a hőmérséklet. …………………………………………………………………………………………………………………............................................................... 4. Ábrázold a kapott értékeket grafikonon!
Felhasznált irodalom Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján
20
Fizika 7. osztály
Készítette: Bedő Kornél
10. Folyadékok nyomása, hidrosztatikai eszközök Emlékeztető, gondolatébresztő Blaise Pascal (1623-1662) francia fizikus- matematikus-filozófus, a róla elnevezett törvény megalkotója, a hidraulikus prés elvének kidolgozója. A fürdőkádban elmerülve érezzük a mellkasunk felett levő víz nyomását. A vízvezeték hálózat legmagasabb pontja a víztorony. Mi lehet ennek az oka? Hozzávalók (eszközök, anyagok) • • • • •
üveghenger gumihártya víz higany manométer szenzor
• • • •
üvegkád közlekedőedény vízibuzogány fluoreszcein (oldathoz)
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Üvegcső aljára feszíts gumihártyát és önts bele adott mennyiségű vizet! 2. Figyeld meg, hogy mennyire domborodik ki a gumihártya! 3. Önts a hengerbe kétszer annyi vizet! 4. Figyeld meg, hogy most mennyire domborodik ki a gumihártya! 5. Önts bele a vízzel azonos térfogatú higanyt! (Ezt a kísérletet csak tanári felügyelet mellett végezd, mivel a higany nagyon veszélyes anyag!) 6. Figyeld meg ismét a gumihártya domborúságát! 7. Tölts meg vízzel egy üvegkádat!
8. Manométer segítségével figyeld meg, hogyan változik a nyomás, ha a nyomásmérőt ugyanabban a mélységben különböző irányokba (vízszintesen, függőlegesen felfelé, függőlegesen lefelé) állítod! 9. Közlekedőedénybe önts fluoreszcein segítségével megszínezett vizet! 10. Változtasd a közlekedőedény állását és közben figyeld meg a víz szintjét az egyes száraiban! 11. Tölts fel vízibuzogányt vízzel és nyomd befelé a dugattyút! (Ezt a kísérletet kád, vagy mosogató felett hajtsd végre!) 12. Figyeld meg milyen pályát ír le a kifolyó víz!
Feladatlap
21
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Rajzold le az üvegcsövet gumihártyával akkor, amikor kevés víz van benne, amikor kétszer annyi és akkor, amikor higany van benne!
2. Az előző rajz segítségével magyarázd meg mitől függ a folyadékok nyomása! ………………………………………………………………………………………………....................................................................................... ………………………………………………………………………………………………....................................................................................... 3. Írd le, hogy milyen pályát ír le a vízibuzogányból kifolyó víz! ………………………………………………………………………………………………....................................................................................... ……………………………………………………………………………………………….......................................................................................
Vízibuzogány működése Felhasznált irodalom Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján
Fizika 7. osztály
22
Készítette: Bedő Kornél
11. A felhajtóerő, Arkhimédész törvénye Emlékeztető, gondolatébresztő Fürdőzés közben, ha strandlabdát a víz alá akarunk nyomni, érezzük, hogy nagy erőt fejt ki a kezünkre. A hőlégballon felszáll, pedig a ballon és a kosár anyaga nehezebb mint a levegő. Az anekdota szerint Arkhimédész, görög természettudóst, az uralkodó II. Hieron kérte fel arra, hogy ellenőrizze aranykoszorújának aranytartalmát. Fürdés közben jött rá a megoldáshoz vezető útra, amikor a kád vízbe ereszkedve, pont annyi víz folyt ki a kádból, mint testének térfogata. Ha egy hasábot a vízbe helyezünk, akkor az alsó felületre nagyobb hidrosztatikai nyomás hat mint a felsőre. Ebből következik, hogy az alsóra ható erő is nagyobb, mint a felsőre ható. A két erő eredője a felhajtóerő. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • üvegkád
• arkhimédészi hengerpár
• rugós erőmérő
Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Függessz egy rugós erőmérőre egy alumínium hengert és olvasd le a test súlyát! 2. Engedd bele a vízzel teli kádba! 3. Olvasd le most az erőmérőt! 4. Mit tapasztalsz? Magyarázd meg a mért erők különbségét! 5. Arkhimédészi hengerpárt függessz rugós erőmérőre úgy, hogy a tömör henger alul legyen és olvasd le a mért erőt!
6. Ereszd vízbe addig, hogy a tömör hengert teljesen ellepje a víz, most is olvasd le a mért erőt! 7. Az erőmérőt és a hengerpárt változatlan módon tartva, öntsd tele vízzel a felső, üres hengert! Ismét olvasd le az erő nagyságát! 8. Hasonlítsd össze a mért erők nagyságát!
23
Feladatlap
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. Mekkora erőt olvastál le a rugós erőmérőről a. amikor az arkhimédészi hengerpár a levegőben volt? ............ N b. amikor az arkhimédészi hengerpár tömör tagja teljesen elmerült a vízben0? ............ N c. amikor az arkhimédészi hengerpár tömör tagja teljesen elmerült a vízben és a felsőt teleöntötted vízzel? ............ N 2. Magyarázd meg a mért eredményeket! ……………………………………………………………………………………………………................................................................................. ……………………………………………………………………………………………………................................................................................. 3. Egészítsd ki a mondatot, hogy helyes legyen az állítás! (Karikázd be a helyes válaszokat! Két helyes válasz van.) A felhajtóerő függ a ….....................A a. b. c. d.
folyadékba vagy gázba merülő test sűrűségétől folyadék vagy gáz sűrűségétől folyadékból vagy gázból a test által kiszorított térfogattól folyadék mennyiségétől
Felhasznált irodalom Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján
Fizika 7. osztály
24
Készítette: Bedő Kornél
12. Forgatónyomaték Emlékeztető, gondolatébresztő Erőhatásnak nem csak gyorsító, vagy lassító hatása lehet, hanem forgató hatása is. A forgatónyomaték az erő forgató hatását megadó fizikai mennyiség. A forgatónyomaték jele: M Kiszámítása: M = F·k, ahol F az erő, k az erőkar, ami a forgástengely és az erő hatásvonalának távolsága. Hozzávalók (eszközök, anyagok) • mérleg
• nehezékek Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás)
1. Kérd meg az osztály „legerősebb emberét”, hogy a terem ajtajának zsanérpántjától (forgástengelyétől) egy arasznyira nyomja az ajtót kifelé a leggyengébb társadat pedig arra, hogy a kilincsnél nyomja befelé! 2. Mi történt? 3. Próbáld megmagyarázni mi lehet a jelenség oka! 4. Kétoldalú mérleg bal oldalára, a forgásponttól legmesszebb, függessz fel egy nehezéket! 5. A mérleg másik oldalára a forgásponthoz közel függessz fel annyi, a másikkal azonos
tömegű nehezéket, hogy a mérleg egyensúlyban legyen! 6. Ismételd meg a kísérletet úgy, hogy a jobb oldalon három, a forgástengelytől messzebb levő rögzítési pontra akasztod fel a nehezékeket, annyit, hogy egyensúlyban legyen a mérleg! 7. A kapott adatokat (F, k, M) írd be a táblázatba Megjegyzés: A nehezékek a súlyukkal fejtenek ki erőt a mérlegre. 1 kg tömegű test súlya a földön kb. 10N.
25
Feladatlap
Fizika 7. osztály
FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) 1. A mérleggel kapcsolatos kísérlet adatait írd az alábbi táblázatba! F1 (N)
k1 (m)
M1=F1·k1 (N·m)
F2 (N)
k2 (m)
M2=F2·k2 (N·m)
2. A fenti táblázat segítségével indokold meg, hogy miért maradt egyensúlyban a mérleg! …………………………………………………………………………………………………………………................................................................. 3. Számítsd ki, hogy mekkora a 7 N nagyságú erőnek a forgatónyomatéka, ha a hatásvonalától a forgástengely távolsága 2,5 m! 4. Egy mérleghinta forgáspontjától 5 m-re ül egy 40 kg-os gyerek. A forgástengelytől a másik irányban milyen messze kell ülnie egy 50 kg-os gyereknek, hogy a hinta egyensúlyban legyen? A feladatmegoldáshoz készíts rajzot is!
Felhasznált irodalom Saját ötlet alapján. ÁBRA: saját ötlet alapján
Fizika 7. osztály ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A
26
Jegyzetek
Jegyzetek ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A ..........................................................................A
27
Fizika 7. osztály
Működési szabályzat A laboratóriumi munka rendje
- A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok
1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlat-
eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gáz-
vezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók
csap kinyitása, 4; az égő levegőszelepének szűkítése, 5; a gyufa
tartózkodhatnak.
meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz
2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterületüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi felelősséget viselnek.
meggyújtása . - A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé. - Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egyszerre csak kis mennyiséget töltsünk ki. - Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret. - Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár
6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószek-
előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk
rényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlat-
elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen
hoz szükséges taneszköz hozható be. 7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meghibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében.
Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumban Az alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a laboratóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből
elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz. - Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkolatát megbontani - A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtalanítsuk. - Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a tanár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el. 11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenességet tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak.
eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség.
Rövid emlékeztető az elsősegély-nyújtási teendőkről
1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök
Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja
helyét és működését: - Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók
szerint történhet. Az elsősegély-nyújtási eljárásokat a gyakorlatvezető tanár végzi.
- Porraloltó készülék, vészzuhany
Tűz vagy égési sérülés esetén
- Elsősegélynyújtó felszerelés
- Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz,
- Elszívó berendezések - Vegyszerek és segédanyagok
homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani.
2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselé-
- Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani!
se, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül
- Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak
a munka nem kezdhető el. 3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni.
száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelületnél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek.
4. A laboratóriumban étkezni tilos.
Mérgezés esetén
5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény
- Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk.
következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra
- A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad
jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt
vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérülé-
sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet,
seket okoz
veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a laboráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található. 7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumikesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok
- Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO3 oldattal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk. - Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk.
kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd
Sebesülés esetén
mossuk le bő csapvízzel.
- A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük.
8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettával vagy pipettázó labdával történhet. 9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt
- A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk.
helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat,
Áramütés esetén
lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük.
- Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük
Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka.
és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amennyiben az áramütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.
