JAVASOLT SZÓBELI TÉTELEK A KÖZÉPSZINTŰ ÉRETTSÉGI VIZSGÁHOZ FIZIKÁBÓL Kedves Kollégák! Mint eddig minden alkalommal, most is segítséget szeretnénk nyújtani Önöknek munkájuk – sok területen megújulást igénylő – elvégzéséhez. Tankönyveink megjelenésével egyidőben eddig is azért tettünk közzé javasolt tantervet és tanmenetet, mert arra gondoltunk, hogy egy meglévő anyagot saját elképzelésük szerintire formálni könnyebb, mint azt önállóan elkészíteni. Ugyanezt a célt szeretnénk szolgálni a (közelmúltban megjelent) Fizika 11-12. Közép- és emelt szintű érettségire készülőknek című tankönyvünkkel, illetve a több mint 50 kísérlet, mérés leírását tartalmazó Fizika 11-12. munkafüzettel is. Mivel a középszintű érettségi szóbeli tételeinek összeállítása sem könnyű feladat, talán segítséget jelent az alábbiakban közölt 56 tételminta. Reméljük, hogy ez a bő keret elegendő lesz ahhoz, hogy ebből választva – és természetesen a kérdéseket a saját igényeik szerint módosítva – össze tudják állítani az érettségi elnököknek elküldendő tételsort. Az új típusú érettségi újdonságából származó nehézségeket a tételek a szokásosnál részletesebb leírásával szeretnénk ellensúlyozni. Ezt szolgálják a tételekhez tartozó emlékeztető, orientáló ábrák is. A kísérleteket igyekeztünk úgy összeállítani, hogy minél kevesebb eszközzel minél több feladatot lehessen elvégezni. Valószínűleg Önök az értékelés „Adható pontszámok” oszlopában fognak legtöbbet változtatni, hiszen azzal lehet a tanítás közben megvalósított hangsúlyokat az érettségi követelményekkel összhangba hozni. Természetesnek tartjuk azt is, hogy a tételek felépítését, körülírását jelentő értelmező szöveget szűkítik, bővítik, egyes részeit kicserélik, de reméljük, a legtöbb tételt változatlan formában fel tudják használni. Elképzelésünk szerint ez a tételsor nemcsak azok számára használható, akik a mi tankönyveinkből tanítottak, hanem azok számára is, akik más könyvet használtak. Szeged, 2005. január 15. Sikeres munkát kívánva, üdvözlettel: Dr. Halász Tibor, Dr. Jurisits József, Dr. Szűcs József
1. Az egyenes vonalú egyenletes mozgás 1. kísérleti vizsgálata és jellemzői • Értelmezze a haladó és az egyenletes mozgás fogalmát, a leírásukhoz szükséges segédfogalmakat, szemléltesse mindezeket gyakorlati példákkal! • Ismertesse az egyenletes mozgás sebességének fogalmát, kiszámítási módját és mértékegységét! • Rajzolja meg az egyenletes mozgásra vonatkozó út–idő, illetve sebesség–idő grafikonokat, és elemezze azokat! • Kísérlet: Határozza meg egy Mikola-féle csőben mozgó buborék (vagy egy vízszintes légpárnás sínen futó magára hagyott szánkó) mozgásának sebességét! • Ismertesse az egyenes vonalú egyenletes mozgás dinamikai feltételét! • Indokolja meg, miért hitték az ókori görögök (pl. Arisztotelész), hogy az egyenletes mozgás fenntartásához erőhatásra van szükség! Kísérleti eszközök: Mikola-féle cső, metronóm vagy stopper, alátámasztó hasáb, kréta, mérőszalag.
2
Az 1. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A haladó és az egyenletes mozgás fogalmának értelmezése.
2×2
A pálya, út és a mozgásidő értelmezése.
3×2
A sebesség kisebb, nagyobb, egyenlő viszonyának kvalitatív meghatározása.
2
A fogalomalkotásnál elvégzett mérés menetének ismertetése.
5
Az így kapott mérési eredmények elemzése (∆s ~ ∆t felismerése mindkét esetre).
5
Az arányosságokból levonható következtetések megfogalmazása, a sebességnek mint mennyiségnek az értelmezése.
4
A sebesség kiszámítás módjának képlettel történő megfogalmazása és a mértékegység megalkotása.
4 4×2
A két grafikon megrajzolása és elemzése. Az egyenes vonalú egyenletes mozgás dinamikai feltételének megfogalmazása.
5
Kísérlet: Mikola-csőben mozgó buborék (vagy légpárnán futó magára hagyott szánkó) sebességének meghatározásához szükséges adatok mérése és a sebesség kiszámítása.
7
Az ókori görögök gondolkodásának indokolása az egyenletes mozgással kapcsolatban.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
3
Adott pontszám
2. Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás 2. kísérleti vizsgálata és jellemzői • Gyakorlati példákra alapozva értelmezze a változó és az egyenletesen változó mozgást! Rendszerezze a változó mozgásokat! • Általánosítsa a sebesség fogalmát úgy, hogy azzal a változó mozgásokat is jellemezni lehessen! • Kísérlet: Vizsgálja meg, hogy hogyan változik a lejtőn leguruló golyó (vagy a légpárnás sínen nehezékkel vontatott szánkó) sebessége! • Számítsa ki a lejtőn három különböző magasságból legurult golyó pillanatnyi sebességét! • Ismertesse az egyenletesen változó mozgás gyorsulásának fogalmát, kiszámítási módját és mértékegységét! Alkossa meg az egyenletesen változó mozgást leíró egyenleteket grafikonok segítségével! • Mutassa meg a kapcsolatot a tehetetlenség törvénye és az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás dinamikai feltétele között! • Ismertessen a gyakorlati életből egy egyenletesen változó mozgást (pl. szabadesést vagy hajítást), és vizsgálja meg a rá jellemző mennyiségek változását! Kísérleti eszközök: Lejtő alátámasztóval és kifutóval. Vasgolyó, ütköző, metronóm vagy stopper, mérőszalag.
4
A 2. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A változó és az egyenletesen változó mozgás értelmezése. A változó mozgások csoportosítása (egyenletesen, egyenlőtlenül változó, ill. egyenes vonalú, görbe vonalú és körmozgások stb.).
4×2
Az átlag- és a pillanatnyi sebesség fogalma.
2×3
Kísérlet: A kifutón egységnyi idő alatt megtett út mérése három különböző esetben (a lejtőn egy, kettő, három időegység alatti gurulás után).
7
A pillanatnyi sebességek kiszámítása a mérési adatokból.
3
A ∆v ~ ∆t kapcsolat felismerése a mérési eredmények alapján.
4
A gyorsulás fogalom kialakítása ∆v ~ ∆t-re építve.
6
A gyorsulás kiszámításának és mértékegységének a megalkotása.
3
A v–t grafikonok megrajzolása (v0 = 0 és v0 ≠ 0 esetében) és az a = áll., 1 v = v0 + a ⋅ t valamint az s = v0 ⋅ t + a ⋅ t2 összefüggések felírásának 2 indoklása.
7
Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás dinamikai feltételének megfogalmazása és kapcsolata a tehetetlenség törvényével.
4
A szabadesés vagy a hajítások jellemzése.
7
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
5
Adott pontszám
3. Az egyenletes körmozgás kísérleti vizsgálata és jellemzése 3. a haladó mozgásnál megismert mennyiségekkel • Gyakorlati példákkal szemléltetve értelmezze a periodikus mozgást és jellemző mennyiségeit! • Mondja el, mit nevezünk körmozgásnak és egyenletes körmozgásnak, mi ezek létrejöttének dinamikai feltétele! • Alkalmazza a haladó mozgásnál megismert mennyiségeket az egyenletes körmozgás jellemzésére, és mutassa meg azok kiszámítási módját! • Feladat: Mutassa be egy feladattal a kerületi sebesség, a centripetális gyorsulás és a centripetális erő kiszámítási módját (pl. ha r = 1 m; T = 2 s és m = 1 kg)! • Egy jelenség elemzése: Elemezze a kalapácsvető atléta által forgatott vasgolyó indítás és elengedés közötti mozgását és az azt jellemző legalább három mennyiség változását! • Huygens volt azt a fizikus, aki először számította ki az egyenletes körmozgás gyorsulását. Nevezze meg azt a századot, amelyben Huygens élt! Említsen meg néhány kiemelkedő fizikust és az általuk elért eredményeket ebből a „géniuszok századának nevezett” időszakból!
6
A 3. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A periodikus mozgás és jellemző mennyiségeinek (T; f ) meghatározása.
3×3
A körmozgás, valamint az egyenletes körmozgás értelmezése és dinamikai feltételeik ismertetése.
4×3
A kerületi sebesség fogalma és kiszámítási módja.
5
A centripetális gyorsulás fogalma és nagyságának kiszámítási módja (az irány egy szemléltető jelenséghez kapcsolt szóbeli indoklása).
5+2
Egy adott feladatban a kerületi sebesség, a centripetális gyorsulás és a centripetális erő kiszámítása.
3×1
Az előírt jelenség fizikai fogalmakkal történő leírása.
3×2
Az előírt jelenséget leíró mennyiségek változásának elemzése.
3×2
A XVII. század, valamint pl. Galilei, Newton megnevezése, illetve hivatkozás az eredményeikre.
7×1
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
7
Adott pontszám
4. Az egyenletes körmozgás szögjellemzői és ezek 4. kapcsolata a haladó mozgásból átvett jellemzőkkel • Gyakorlati példákon szemléltetve elemezze a forgó testek mozgását, egy pontjuk körmozgását, a szögelfordulást és az egyenletes körmozgást! • Indokolja meg, miért van szükség a szögjellemzőkre, és a szögelfordulás segítségével határozza meg, mikor tekintjük gyorsabbnak, illetve lassúbbnak az egyenletes körmozgást! • Ismertesse az egyenletes forgómozgás esetén a szögsebesség fogalmát, kiszámítási módját és mértékegységét! • Rajzolja meg az egyenletes körmozgásra vonatkozó szögelfordulás–idő, illetve szögsebesség–idő grafikonokat, és elemezze azokat! • Kísérlet: Mérje meg egy lemezjátszó tányérjának szögsebességét! • Feladat: Mutassa meg, hogyan lehet kiszámítani az egyenletes körmozgás szögsebességét és szögelfordulását (pl. ha T = 2 s és a mozgásidő t = 10 s)! • Mutassa meg a kapcsolatot az egyenletes körmozgást jellemző kétféle leírás mennyiségei között! Kísérleti eszközök: Lemezjátszó, papírkorongok, csepegtető, állvány befogóval, megfestett víz, vonalzó, szögmérő.
8
A 4. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A forgó test mozgásának szemléltetése, valamint a körmozgás fogalmának bemutatása gyakorlati példákon. A forgás és a körmozgás megkülönböztetése.
4×2
A szögelfordulás értelmezése.
2
A szögsebesség-fogalom értelmezése. A kiszámítási mód és a mértékegység meghatározása.
7
A szögjellemzők alkalmazhatóságának megmutatása a körmozgásra és forgó test mozgására. Az egyenletes körmozgás értelmezése szögjellemzőkkel.
2×2+4 4×3
A két grafikon megrajzolása és elemzése. Kísérlet: Egy lemezjátszó szögsebességének mérése.
7 2×2
A feladat megoldása. Az egyenletes körmozgást jellemző különféle mennyiségek kapcsolatának bemutatása és a kapcsolatok matematikai megfogalmazása.
7
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
9
Adott pontszám
5. A tehetetlenség, a tömeg és a sűrűség fogalma • Ismertesse a tehetetlenség fogalmát, a tehetetlenség törvényét és ennek kapcsolatát az inerciarendszerrel! • Mondja el Galileinek az inerciarendszerre vonatkozó gondolati kísérletét, és jellemezze Galilei munkásságát! • Értelmezze a tömeg fogalmát és mértékegységét! • Számítsa ki egy légpárnás szánkó tömegét, ha azt rugóval ellöketve egy másik, 0,5 kg tömegű nyugalomban levő szánkótól, az első szánkó 2
m m sebességgel mozog! , a második pedig 1 s s
• Indokolja meg legalább két, különböző elvi alapon történő tömegmérési mód lehetőségét! • Kísérlet: Mérje meg egy kiskocsi tömegét dinamikai módszerrel! • Mutassa be a tömeg és a sűrűség fogalmának kapcsolatát és a közöttük levő különbséget! Kísérleti eszközök: Két különböző kiskocsi, amelyek közül az egyikre rugó van erősítve és a tömegét ismerjük, két ütköző hasáb, mérőszalag, kréta.
10
Az 5. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
A tehetetlenség fogalma, törvénye és az inerciarendaszer.
Adható pontok
2×3+4
Galilei gondolati kísérlete és munkássága.
6
A tömeg fogalmának kialakítása.
7
A mértékegység meghatározása és az alapmennyiség jelleg indoklása.
2×3 4
A feladat megoldása.
2×4
A tömegmérési módok értelmezése. A kísérlet elvégzése és indoklása.
7
A tömeg és a sűrűség fogalmának kapcsolata és a közöttük levő különbség bemutatása
7
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
11
Adott pontszám
6. Lendület, lendületmegmaradás. Az erő fogalma • Gyakorlati példákkal szemléltesse és értelmezze a mozgás, valamint a mozgásállapot közötti különbséget! • Vezesse be a lendület fogalmát, és fogalmazza meg (kétféle módon) a lendületmegmaradás törvényét! • Kísérlet: Szemléltesse, hogy két kiskocsi lendületének összege szétlökésük közben nem változik! • Ismertesse az erőfogalom kialakításának egy (mérésre alapozott) módját! • Számítsa ki, hogy mekkora erőhatás hoz létre két másodperc alatt egy testen 6
kg · m nagyságú s
lendületváltozást! • Ismertesse Newton lendületre vonatkozó megállapításait és ennek kapcsolatát az erőfogalommal. Kísérleti eszközök: Két különböző tömegű kiskocsi, amelyek tömegét ismerjük és az egyikre rugó van erősítve, két ütköző hasáb, mérőszalag, kréta.
12
A 6. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A mozgás és a mozgásállapot megkülönböztetése és szemléltetése.
4
A lendület fogalmának bevezetése (pl. m1 ⋅ ∆v1 = m2 ⋅ ∆v2-ből deduktív módon), és irányának értelmezése.
7
A lendület kiszámítási módjának és mértékegységének megadása.
4
A lendületmegmaradás törvényének értelmezése és megfogalmazása kétféle módon.
6
A kísérlet elvégzése és értelmezése.
7
Az erő fogalmának kialakítása.
7
A mérési eredmények elemzése (pl. ∆I ~ F; ∆I ~ ∆t; ⇒ ∆I ~ F ⋅ ∆t ⇒ F ~
∆I ). ∆t
7
Az erő kiszámítási módjának, mértékegységének és az erő irányának megadása.
4
A feladat megoldása.
3
Newton munkásságának bemutatása a lendület és az erőfogalom kialakítása területén.
6
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
13
Adott pontszám
7. Különféle erőhatások és erőtörvényeik. 7. A dinamika alapegyenlete • Értelmezze az erőtörvény fogalmát, tegyen különbséget az erőtörvények, valamint az erőt megadó más egyenletek között, és a gyakorlatból vett példákkal szemléltesse az azok közötti eltérést! • Ismertessen legalább három erőtörvényt a mechanikából, és indokolja meg ezek közül egynek a képlettel történő megadási módját! • Soroljon fel erőtörvényeket (az előzőeken kívül) a fizika különböző területeiről, és írja fel az ezeket meghatározó egyenleteket! • Egy mérés elemzése: Értelmezze a Cavendish-féle mérleg működését és kapcsolatát a Newtonféle gravitációs erőtörvény megalkotásával! • Mutassa be a dinamika alapegyenletének megalkotását, és indokolja ennek hasznosságát! • Ismertesse a Newton-féle axiómákat és ezek szerepét a fizika fejlődésében! • Számítsa ki annak a 2 kg tömegű testnek a gyorsulását, amelyet egy D = 200
N rugóállandójú m
rugóval vízszintes felületen úgy vontatnak, hogy a rugó megnyúlása tartósan 0,1 m és a súrlódási együttható 0,3!
14
A 7. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
Az erőtörvény fogalmának értelmezése és gyakorlati példákon történő bemutatása.
5
Az erőtörvények összehasonlítása és szemléltetése a nem erőtörvénnyel megadott erőképletekkel.
4
A három erőtörvény megadása.
7
Az egyik erőtörvény megadási módjának indoklása.
7
Erőtörvények megadása a fizika legalább két különböző területéről.
6
A mérés elemzése és kapcsolatának bemutatása a Newton-féle gravitációs erőtörvénnyel.
7
A dinamika alapegyenletének értelmezése és célszerűségének indoklása.
7
Newton axiómáinak bemutatása és szerepük a fizika fejlődésében.
7
A feladat megoldása.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
15
Adott pontszám
8. A gravitációs mező jellemzése • Hasonlítsa össze a gravitációs mezőt a többi mezővel, és ismertesse legfőbb jellemzőit! • Kísérlet: Mérje meg a nehézségi gyorsulást fonálinga segítségével! • Határozza meg, és tegyen különbséget az ugyanarra a testre vonatkozó gravitációs erő, nehézségi erő, súly és a nyugalomban levő testet tartó erő között! • Mutassa meg a kapcsolatot a helyzeti energia és a gravitációs mező energiájának megváltozása között egy test emelése esetén! • Számítsa ki az 1 kg tömegű testet érő nehézségi erőt, ha a test a Föld közvetlen közelében nyugalomban van, és ha szabadon esik! • Ismertesse Eötvös Loránd kutatási eredményeit a gravitációs mezővel kapcsolatban! Kísérleti eszközök: Bunsen-állvány, befogó „dió”, rövid fémrúd, zsineg, ólomnehezék, stopper.
16
A 8. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
A gravitációs mező és a többi mező összehasonlítása.
Adható pontok
7 5×2
A gravitációs mező legfőbb jellemzői. A kísérlet elvégzése és az eredmény ismertetése.
7
A négy erő meghatározása és megkülönböztetése.
4×4
A helyzeti energia és a gravitációs mező energiaváltozásának kapcsolata.
7
A feladat megoldása és elemzése.
3
Eötvös munkásságának ismertetése.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
17
Adott pontszám
9. A bolygók mozgása. Mesterséges égitestek • Ismertesse fejlődési sorrendben (legalább háromnak a lényegét is bemutatva) a legfontosabb világmodelleket, megalkotóik munkásságát, életét, sorsát, valamint a kort, amelyben éltek! • Ismertesse a bolygók mozgását leíró törvényeket! • Számítsa ki, hogy a Föld-Nap távolság hányszorosára van a Mars a Naptól, ha keringési ideje 1,88 földi év! • Jellemezze és csoportosítsa a különféle mesterséges égitesteket és fellövésük feltételét! • Elemezze a mellékelt ábrát, és nevezze meg az ábra által közölt adatokat! • Mutassa meg a kapcsolatot a gravitációs mező hatása és a bolygók, valamint a mesterséges égitestek mozgása között! Eszközök: ábra.
18
A 9. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
3×5
A világmodellek fejlődésének bemutatása. Pl. Kopernikusz és Galilei életének, munkásságának bemutatása.
6 3×5
A Kepler-féle törvények megfogalmazása. A feladat megoldása.
4
Ismeretek a mesterséges égitestekről.
7
Az ábra elemzése és az információk megfogalmazása.
5
A gravitációs mező hatásának és a bolygók mozgásának kapcsolata.
3
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
19
Adott pontszám
10. A forgatónyomaték fogalma • Gyakorlatból ismert jelenségekkel mutassa meg, hogy az erőhatások következménye a testek forgásállapotának megváltozása is lehet! Ismertesse, hogy mi ennek a feltétele! • Értelmezze a forgási egyensúly fogalmát és a rögzített tengelyen levő merev test lehetséges mozgásállapotait ilyen esetben! • Kísérlet: Egy vízszintes tengelyen forgatható kétoldalú emelőn, hozzon létre nehezékek segítségével legalább három különböző esetben forgási egyensúlyt, és elemezze a tapasztaltakat! • Ismertesse a forgatónyomaték mennyiségi fogalmát, kiszámítási módját (a legegyszerűbb esetben), ennek alkalmazhatósági feltételeit, valamint a szükséges segédfogalmakat! • Fogalmazza meg a rögzített tengelyen levő merev test forgási egyensúlyának mennyiségi feltételét! • Számítsa ki a Toldi által tartott „vendégoldalt” érő nehézségi erő forgatónyomatékát, ha pl. Toldi karja 0,8 m, a rúd hossza 5 m, tömege 15 kg és a rúd vízszintes helyzetű volt. Kísérleti eszközök: Kétoldalú emelő állvánnyal, akasztható nehezékek (kb. 10 db.)
20
A 10. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A gyakorlati jelenségek elemzése és a feltételek megfogalmazása.
6+4
A forgási egyensúly értelmezése, és a rögzített tengelyen levő test lehetséges mozgásállapotának jellemzése forgási egyensúlyban.
4+4
A kísérlet elvégzése és ismertetése.
7
A kísérlet elemzése és a következtetések levonása.
7
A forgatónyomaték mennyiségi fogalma, kiszámítási módja a legegyszerűbb esetben és ennek a képletnek az alkalmazási feltételei.
7
A segédfogalmak (támadási pont, erőkar, mértékegység) értelmezése.
6
A forgási egyensúly feltételének mennyiségi meghatározása a rögzített tengelyen levő merev test esetében.
4
A feladat megoldása.
6
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
21
Adott pontszám
11. A párhuzamos hatásvonalú erők eredője. 11. Az erőpár fogalma • Gyakorlati példák elemzésével mutasson be párhuzamos hatásvonalú erőket! • Mutassa meg a párhuzamos hatásvonalú erők mindkét fajtájánál az eredő erő meghatározásának módját és (kísérlet elmondásával vagy szerkesztéssel) indokolja is meg ezeket a módokat! • Értelmezze az erőpár fogalmát, adja meg forgatónyomatékának kiszámítását kétféle módon, és ismertesse az erőpár jellemzőit! • Számítsa ki, hogy mekkora erővel nyomja a vízhordó lány vállát az a rúd, amelyen a lány válla mögötti 30 cm hosszú rész végén egy 2 kg tömegű, 10 literes, vízzel teli korsó van, a lány válla előtti 40 cm-es rész végén pedig egy másik korsó biztosítja az egyensúlyt! A rúd tömegétől eltekintünk.
22
A 11. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Gyakorlati példák a párhuzamos hatásvonalú erők bemutatására.
Adható pontok
5
A párhuzamos hatásvonalú egyirányú erők eredőjének meghatározása és a meghatározásmód indoklása kísérlet elmondásával vagy szerkesztéssel.
7+5
A párhuzamos hatásvonalú ellentétes irányú erők eredőjének meghatározása és a meghatározásmód indoklása kísérlet elmondásával vagy szerkesztéssel
7+5
Az erőpár fogalma.
5
Az erőpár forgatónyomatékának kiszámítás módjai (F1 ◊ r1 + F2 ◊ r2, ill. F ◊ d)
5+7
Az erőpár legfontosabb jellemzői.
5
A feladat megoldása.
4
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
23
Adott pontszám
12. A merev testek egyensúlya. Egyszerű gépek • Határozza meg a merev test fogalmát, gyakorlati példákkal szemléltesse annak viszonylagosságát, és különböztesse meg az anyagi ponttól! • Kísérlet: Vizsgálja meg egy merev test egyensúlyának feltételeit három, azonos síkban levő erőmérővel. A tapasztaltakból vonja le az egyensúlyra vonatkozó következtetéseket, és általánosítsa azokat! • Fogalmazza meg szóban és matematikai formában is a merev test egyensúlyának dinamikai feltételeit! • Mondja el az egyszerű gépek fogalmát, csoportosítsa, gyakorlati példákkal szemléltesse azokat, és mutassa meg (legalább két esetben) a különböző típusú egyszerű gépek egyensúlyának feltételét! • Helyezze el a történelem korszakaiba az egyszerű gépek első alkalmazását és a működésükkel kapcsolatos szabályszerűségek felismerésének idejét! • Számítsa ki, hogy mekkora erővel vágja a harapófogó éle a drótot, ha az él a tengelytől 2 cm távolságra van, a tenyér középvonala pedig 10 cm-re helyezkedik el a tengelytől és 15 N nagyságú erővel szorítja a harapófogó szárait! Kísérleti eszközök: Rajztábla, rajzlap, rajzszegek (legalább 4 db). Egy vékony (kb. 0,3 cm vastag) lapból kivágott szabálytalan alakú idom, amelynek a kerülete mentén elszórva 8-10 lyuk van, három rugós erőmérő, 5-6 db gombostű, cérna, vonalzó, mérőszalag.
24
A 12. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A merev test fogalma és megkülönböztetése az anyagi ponttól.
4
A kísérlet elvégzése és elemzése.
7
A merev test egyensúlyi feltételeinek megfogalmazása szóban és matematikai formában. (Egy vektor- és egy skaláregyenlet.)
7
Az így megfogalmazott egyensúlyi feltétel alkalmazhatóságának érvényességi határai.
4
Az egyszerű gép fogalma és az egyszerű gépek csoportosítása.
5
Az emelő típusú egyszerű gépek ismertetése és fajtái.
5
Legalább két különböző típusú egyszerű gép egyensúlyi feltételének matematikai indoklása.
6+6
Az egyszerű gépekkel kapcsolatos ismeretek elhelyezése a történelmi korokban.
5
A feladat megoldása.
6
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
25
Adott pontszám
13. Az energia fogalma és fajtái • Foglalja össze az energiafogalom kialakulásának legfontosabb történeti és logikai lépéseit! • Válaszoljon (a tanult szinten) arra a kérdésre, hogy mi az energia! • Sorolja fel és értelmezze az energia legfontosabb jellemzőit! • Ismertesse és értelmezze a gyakorlatban leggyakrabban előforduló energiafajtákat és kiszámítási módjukat. Indokolja legalább két energiafajta kiszámítási módját! • Értelmezze a mechanikai energia fogalmát, sorolja fel az ilyen energiákat, és fogalmazza meg megmaradási tételüket. • Kísérlet és feladatmegoldás: Határozza meg egy lejtőn leguruló golyó forgási energiáját a golyó tömegének és sebességének mérése, valamint a mozgási energiájának és a helyzeti energiának a golyó legurulása közben bekövetkezett megváltozása alapján. Kísérleti eszközök: Vasgolyó (kb. 1,5–2 cm átmérőjű). Lejtő alátámasztóval és kifutóval. Ütköző hasáb, metronóm, mérőszalag. Mérleg, mérőtömeg-sorozat.
26
A 13. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
Az energiafogalom kialakulásának történeti és logikai összefoglalása.
7
Az energia (tulajdonságaival leíró) meghatározása.
3
Az energia legfontosabb jellemzőinek felsorolása és értelmezése.
6
A legismertebb energiafajták megnevezése, értelmezése és kiszámítása.
5
Az egyik energiafajta kiszámítási módjának bemutatása és indoklása.
7
A másik energiafajta kiszámítási módjának bemutatása és indoklása.
7
A mechanikai energia fogalmának értelmezése és az ilyen energiák felsorolása.
7
A mechanikai energiák megmaradási tételének megfogalmazása és az érvényességi határok tisztázása.
6
A kísérlet elvégzése, elméleti indoklása, a számolási feladatok teljesítése és az eredmény elemzése.
7
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
27
Adott pontszám
14. A munka fogalma, kiszámítása és fajtái. A munkatétel • Ismertesse az energiaváltozások két nagy csoportját! • Értelmezze a munkavégzés és a munka fogalmát! • Indokolja a munka kiszámításának két legegyszerűbb esetét, és alkossa meg a munka mértékegységét! • Mutassa be a munkát mint előjeles skalármennyiséget! • Határozza meg a munka legalább két fajtájának kiszámítási módját és ezek kapcsolatát az energiaváltozással! • Kísérlet és számításos feladat: A lejtőn leguruló és csúszópapucsba futó golyó forgási energiájának meghatározása a lefékeződés közben végzett súrlódási munka, valamint a helyzeti energia csökkenésének kiszámítása alapján. • Adjon rövid történeti áttekintést az energia mértékegységének két irányból (hőtan és mechanika) történő megalkotásáról, és ezek kapcsolatáról! Kísérleti eszközök: Vasgolyó (kb. 1,5–2 cm átmérőjű). Lejtő alátámasztóval és kifutóval. Csúszópapucs, mérőszalag. Mérleg, mérőtömeg-sorozat.
28
A 14. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A munkavégzés és termikus kölcsönhatás mint energiaváltozási folyamat és mennyiségi meghatározójuk ismertetése.
5
A munkavégzés és a munka fogalom értelmezése.
7
A munka kiszámítása az F = állandó és ϕ = 0 esetben és a mértékegység megalkotása.
7
A munka kiszámítása az F = állandó és ϕ ≠ 0 esetben.
7
A munka mint előjeles skalármennyiség értelmezése.
6 7+4
A kísérlet elvégzése, és elemzése. A kísérlettel kapcsolatos számolás elvégzése.
7
A mértékegység történeti fejlődésének bemutatása.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
29
Adott pontszám
15. Az energiaváltozással járó folyamatok jellemzői: 15. teljesítmény, hatásfok • Gyakorlati példákkal szemléltessen energiaváltozással járó folyamatokat, és csoportosítsa azokat! • Kísérletre hivatkozva értelmezze a teljesítmény és a hatásfok fogalmát, valamint kiszámítási módját egyenletes változás esetén! Vizsgálja meg e két mennyiséget mértékegység-alkotás szempontjából! • Kísérlet: Állapítsa meg egy mozgócsigával egyenletesen felemelt test emelési folyamatának hatásfokát! • Számítsa ki a teljesítményt és a hatásfokot annál a folyamatnál, amelynél egy 5 kg tömegű testet 1 m magasra 10 másodperc alatt egyenletesen emelnek fel 75 N nagyságú erővel! • Nevezze meg azt az évszázadot, amelyben kialakulhatott a teljesítmény és a hatásfok fogalma! Kísérleti eszközök: Bunsen-állvány, „dió”, rövid fémrúd. Csiga a tengelyéhez erősített akasztóhoroggal. Zsineg, horoggal rendelkező ólomnehezék. Rugós erőmérő, mérőszalag.
30
A 15. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
Az energiaváltozással járó folyamatok szemléltetése és csoportosítása.
5
Egy, a teljesítmény fogalmának megalkotását segítő kísérlet ismertetése és elemzése. A szükséges segédfogalmak bevezetése. (Eh; Eö)
7
A teljesítmény kiszámítási módjának indoklása egyenletes változással megvalósuló folyamatoknál és a mértékegységének megalkotása.
6
Különböző típusú folyamatok teljesítményének kiszámítása a folyamatokra jellemző mennyiségekkel.
4
Az átlag- és pillanatnyi teljesítmény értelmezése és szükségességük indoklása.
5
A hatásfok fogalmának értelmezése és vizsgálata a mértékegység szempontjából.
7
A hatásfok kiszámítási módjának indoklása és a kiszámítási mód megadása a különféle folyamatokat jellemző mennyiségekkel.
5
A kísérlet elvégzése és értékelése.
7
A feladat megoldása és elemzése.
6
Az évszázad megjelölése és indoklása
3
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
31
Adott pontszám
16. A mechanikai rezgések kísérleti vizsgálata és jellemzői • Gyakorlati példák megemlítésével szemléltesse a rezgés jelenségét és értelmezze annak általános fogalmát! • Kísérlet: Hozzon létre harmonikus rezgőmozgást, jellemezze azt, és adja meg létrejöttének dinamikai feltételét! • Ismertesse a harmonikus rezgést jellemző mennyiségeket, és indokolja legalább egynek a kiszámítási módját! • Számítsa ki, hogy mekkora a tömege annak a testnek, amely egy D = 400
N rugóállandójú rugón m
3,14 másodperces rezgésidővel rezeg! • Csoportosítsa a rezgéseket, és vizsgálja meg egy anyagi pont harmonikus rezgőmozgása közben bekövetkező energiaváltozásokat! • Mutassa meg, hogy a fonálinga mozgása milyen feltételek mellett tekinthető harmonikus rezgésnek, és hogy ilyen feltételek között hogyan számítható ki a lengésideje! • Emelje ki az időmérés történetének legfontosabb mozzanatait és azok kapcsolatát a fizikával! Kísérleti eszközök: Bunsen-állvány, „dió”, rövid fémrúd. Csavarrugó, akasztó horoggal rendelkező ólomnehezék.
32
A 16. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
Különféle rezgések szemléltetése gyakorlati példákkal és a rezgés általános fogalmának megfogalmazása.
5
Kísérlet: A harmonikus rezgőmozgás létrehozása, bemutatása, jellemzése és létrehozásának dinamikai feltétele.
7
A rezgésidő, rezgésszám, a teljes rezgés, kitérés, amplitúdó értelmezése és kapcsolata a periodikus mozgás általános jellemzőivel.
6
A kitérés, a sebesség, a gyorsulás, a rezgésidő kiszámításának ismertetése.
7
A harmonikus rezgőmozgás jellemzői közül legalább egynél a kiszámítási mód indoklása.
5
A feladat megoldása és elemzése.
4
A rezgések csoportosítása: csillapított, csillapítatlan; sajátrezgés, csatolt rezgés, kényszerrezgés. Rezonancia.
6
Az energiaváltozások kvalitatív vizsgálata.
3
A fonálinga lengése mint harmonikus rezgőmozgás és lengésideje.
7
Az időmérés történetének rövid bemutatása.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
33
Adott pontszám
17. A mechanikai hullámok kísérleti vizsgálata, 17. fajtái és jellemzői • Ismertesse a hullám általános fogalmát, két fajtáját és az ezeket megkülönböztető legfőbb tulajdonságokat! • Kísérlet: Hozzon létre hosszú csavarrugón longitudinális és transzverzális hullámot, különböztesse meg és hasonlítsa össze azokat! • Értelmezze a harmonikus hullámokat, az ezeket jellemző mennyiségeket, és fogalmazza meg a harmonikus hullámok létrejöttének feltételét! • Csoportosítsa a hullámokat kiterjedésük és hullámfrontjuk alakja szerint. • Számítsa ki annak a hullámnak a hullámhosszát, amely c = 340
m sebességgel terjed és rezgéss
száma 170 Hz! • Értelmezze a polarizáció fogalmát, és csoportosítsa a hullámokat polaritásuk szerint! • Augustin Fresnel nevéhez fűződik a hullámjelenségek matematikai leírása, a polarizáció és a transzverzalitás kapcsolatának a felismerése stb. Melyik évszázadban alkotott Fresnel? Nevezzen meg Fresnel legalább két olyan fizikus kortársát, akik a hullámtant továbbfejlesztették! Kísérleti eszközök: Csavarrugó, amelynek hossza legalább 1 m, meneteinek átmérője pedig 8–10 cm.
34
A 17. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A hullám általános fogalma, a transzverzális és a longitudinális hullám értelmezése és jellemzői.
7
Kísérlet: A transzverzális és a longitudinális hullám létrehozása.
6
A harmonikus hullám fogalma és kvalitatív jellemzése.
5
A harmonikus hullám jellemző mennyiségei (A; l; T; f; c).
5×2
A harmonikus hullám létrejöttének feltétele.
4
A csoportosításhoz szükséges segédfogalmak (hullámtér, hullámfront) értelmezése.
2
A vonal menti, felületi, térbeli hullámok fogalma.
3
Az egyenes-, kör-, sík-, gömbhullámok értelmezése.
4
A feladat kiszámítása és elemzése.
4
A polarizáció fogalma és a hullámok csoportosítása polaritásuk alapján.
5
Fresnel korának, a XVIII. századnak, és pl. Dopplernek, Fraunhofernek a megnevezése munkásságuk megnevezésével.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
35
Adott pontszám
18. A mechanikai hullámok viselkedése új közeg határán: 18. a visszaverődés és törés jelensége. • Gyakorlati példákon mutasson be néhány hullám-visszaverődést! • Ismertesse a vonal menti és a felületi hullámok visszaverődésének jelenségét! • Köznapi jelenségekkel szemléltessen néhány hullámtörést! Értelmezze a hullámtörés jelenségét, és fogalmazza meg, hogyan halad tovább a hullám két különböző közeg határához érve, valamint a törésmutató fogalmát. • Számítsa ki két közeg egymásra vonatkozó törésmutatóját, ha az elsőben a hullám terjedési sebessége c1 = 340
m m , a másodikban pedig c2 = 3980 . s s
• Kísérlet: Hozzon létre egyenes hullámokat víz felületén és vizsgálja meg a visszaverődésüket vagy törésüket! • A hullámok vizsgálata és matematikai leírása elsősorban a fényhullámok területén alakult ki. Ismertesse Huygens és Newton alapvető gondolatait a fény terjedéséről és a fénytörésről! Kísérleti eszközök: Széles, lapos tál. Víz a kb. 1 cm vastag vízréteg létrehozásához a tálban. Téglalap alakú lemez a hullámkeltéshez. Egy, a tál alapjának kb. egyharmadát elfoglaló 5-6 mm vastag lemez a hullámtöréshez, vagy merőlegesen a vízbe állítva azt a hullámok visszaverődéséhez.
36
A 18. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A hullámok visszaverődése gyakorlati példákon.
4
A vonal menti hullámok visszaverődésének ismertetése.
4
A mechanikai felületi hullámok visszaverődésének vizsgálatára szolgáló kísérletek ismertetése.
4
A visszaverődés jelenségének ismertetése.
6
Sajátos helyzetű (merőleges, egymással párhuzamos) hullámok visszaverődésének ismertetése.
2
A hullámtörés felidézése néhány köznapi jelenség segítségével.
4
A hullámtörés fogalmának értelmezése.
2
A hullámtörés megállapítását segítő kísérletek ismertetése.
4
A hullámtörés jelenségének ismertetése.
6
A törésmutató fogalmának értelmezése és kiszámításának megadása.
4
A feladat megoldása és elemzése.
4
A kísérlet bemutatása és értelmezése.
6
A fényterjedés és -törés vizsgálatának fizikatörténeti bemutatása Newton és Huygens munkássága alapján.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
37
Adott pontszám
19. Hullámok találkozása: interferencia, állóhullámok. 19. Az elhajlás jelensége • Kísérlet: Hozzon létre lebegést két hangvillával, és értelmezze a jelenséget! • Kísérletre hivatkozva elemezze a vonalmenti hullámok találkozásának különböző lehetőségeit, és fogalmazza meg az erősítés és a gyengítés feltételét! • Fogalmazza meg az interferenciakép fogalmát! • Értelmezze az állóhullámok létrejöttének körülményeit, ismertesse jellemzőit és leggyakoribb megjelenésüket rugalmas húron és pálcán! Hasonlítsa össze az állóhullámokat a haladó hullámokkal. • Számítsa ki a – csak a közepén rögzített – l hosszúságú rugalmas pálcán létrehozható állóhullámok közül a legnagyobb hullámhosszúságúnak a hullámhosszát! • Említsen meg legalább egy interferenciajelenséget a felületi hullámok köréből! • Ismertesse a hullámok elhajlásának jelenségét, és említsen meg legalább két olyan fizikust, aki a hullámok elhajlásának jelenségét vizsgálta. Nevezze meg, mely évszázadban élt ez a két fizikus. Kísérleti eszközök: Két azonos rezgésszámú hangvilla; az egyik elhangolásához szükséges gyurma vagy szorítócsavar. A hangvillák megszólaltatásához használható „kalapács”.
38
A 19. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A kísérlet bemutatása és értelmezése.
7
Egy, a vonalmenti hullámok azonos fázisú találkozásának lehetőségét megvalósító kísérleti eszköz ismertetése, és a vele szerezhető tapasztalatok megfogalmazása.
6
Egy, a vonalmenti hullámok ellentétes fázisú találkozásának lehetőségét megvalósító kísérleti eszköz ismertetése, és a vele szerezhető tapasztalatok megfogalmazása.
6
Az interferenciakép fogalma.
1
Az állóhullámok létrejöttének körülményei és jellemzői.
7
Állóhullámok rugalmas húron és rugalmas pálcán.
6
A haladó és az állóhullámok összehasonlítása.
4
A feladat megoldása és elemzése.
4
Egy példa megemlítése és jellemzése a felületi hullámok interferenciájával kapcsolatban.
3
Az elhajlás jelenségének elemzése.
7
Pl. Huygens és a XVII., ill. Fresnel és a XVIII. század megnevezése.
4
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
39
Adott pontszám
20. A hanghullámok és jellemzőik • Ismertesse a hangjelenség legfontosabb tulajdonságait, létrejöttének és terjedésének feltételeit! • Értelmezze a hangok legfontosabb jellemzőit, ezek mennyiségi meghatározóit! • Mutassa be a hang szerepét és fontosságát az élőlényeknél! Említsen meg néhány halláskárosodást okozó hatást! • Kísérlet: Mérje meg a hang terjedési sebességét levegőben rezonancia létrehozásának segítségével! • Számítsa ki, mennyi a hang terjedési sebessége, ha visszhang esetében a megfigyelő és a visszaverő felület közötti legrövidebb távolság 17 méter lehet! • Ismertessen egy hangsebesség mérési lehetőséget, amelyet a fizika fejlődése során valóban alkalmaztak! Kísérleti eszközök: Egy ismert (kb. 400-500 Hz) rezgésszámú hangvilla. Egy legalább 75-80 centiméter mélységű víz tárolására alkalmas edény, (pl. mérőhenger). Egy legalább 75-80 cm hosszú – mindkét végén nyitott – cső, amely belefér a mérőhengerbe. Mérőszalag.
40
A 20. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A hangjelenség értelmezése és legfontosabb tulajdonságai.
5
A hang létrejöttének feltételei.
3
A hang terjedésének feltételei.
3
A hang terjedési sebessége és összehasonlítása néhány közegben.
3
A hangmagasság értelmezése és mennyiségi jellemzője.
7
A hangerősség értelmezése és mennyiségi jellemzői.
7
A hang és a hallás jelentősége. A hallást károsító hatások megemlítése.
3
A hangszín értelmezése és a különbözőség magyarázata.
7
A kísérlet ismertetése és értelmezése.
7
A feladat megoldása, indoklása és elemzése.
5
A hangsebesség egy mérési módjának ismertetése.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
41
Adott pontszám
