JAVASOLT SZÓBELI TÉTELEK A KÖZÉPSZINTŰ ÉRETTSÉGI VIZSGÁHOZ FIZIKÁBÓL

Átírás

1 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 Közép- és emelt szintű érettségire készülőknek című tankönyvünkkel, illetve a több mint 50 kísérlet, mérés leírását tartalmazó Fizika 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, január 15. Sikeres munkát kívánva, üdvözlettel: Dr. Halász Tibor, Dr. Jurisits József, Dr. Szűcs József

2 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

3 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. A fogalomalkotásnál elvégzett mérés menetének ismertetése. 5 Az így kapott mérési eredmények elemzése ( s ~ t felismerése mindkét esetre). Az arányosságokból levonható következtetések megfogalmazása, a sebességnek mint mennyiségnek az értelmezése. A sebesség kiszámítás módjának képlettel történő megfogalmazása és a mértékegység megalkotása. A két grafikon megrajzolása és elemzése. 4 2 Az egyenes vonalú egyenletes mozgás dinamikai feltételének megfogalmazása. Kísérlet: Mikola-csőben mozgó buborék (vagy légpárnán futó magára hagyott szánkó) sebességének meghatározásához szükséges adatok mérése és a sebesség kiszámítása. Az ókori görögök gondolkodásának indokolása az egyenletes mozgással kapcsolatban. A felelet kifejtési módja. 5 Összesen Adott pontszám 3

4 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

5 A 2. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése A változó és az egyenletesen változó mozgás értelmezése. A változó mozgások csoportosítása (egyenletesen, egyenlőtlenül változó, ill. egyenes vonalú, görbe vonalú és körmozgások stb.). Adható pontok 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). 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 (v 0 = 0 és v 0 0 esetében) és az a = áll., v = v 0 + a t valamint az s = v 0 t a t2 összefüggések felírásának indoklása. Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás dinamikai feltételének megfogalmazása és kapcsolata a tehetetlenség törvényével. A szabadesés vagy a hajítások jellemzése. 7 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen Adott pontszám 5

6 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

7 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. A kerületi sebesség fogalma és kiszámítási módja. 5 A centripetális gyorsulás fogalma és nagyságának kiszámítási módja (az irány egy szemléltető jelenséghez kapcsolt szóbeli indoklása). Egy adott feladatban a kerületi sebesség, a centripetális gyorsulás és a centripetális erő kiszámítása. Az előírt jelenség fizikai fogalmakkal történő leírása Az előírt jelenséget leíró mennyiségek változásának elemzése. 3 2 A XVII. század, valamint pl. Galilei, Newton megnevezése, illetve hivatkozás az eredményeikre. A felelet kifejtési módja Összesen 60 Adott pontszám 7

8 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

9 A 4. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése A forgó test mozgásának szemléltetése, valamint a körmozgás fogalmának bemutatása gyakorlati példákon. A forgás és a körmozgás megkülönböztetése. Adható pontok A szögelfordulás értelmezése. 2 A szögsebesség-fogalom értelmezése. A kiszámítási mód és a mértékegység meghatározása. A szögjellemzők alkalmazhatóságának megmutatása a körmozgásra és forgó test mozgására. Az egyenletes körmozgás értelmezése szögjellemzőkkel A két grafikon megrajzolása és elemzése. 4 3 Kísérlet: Egy lemezjátszó szögsebességének mérése. 7 A feladat megoldása. 2 2 Az egyenletes körmozgást jellemző különféle mennyiségek kapcsolatának bemutatása és a kapcsolatok matematikai megfogalmazása. A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 7 Adott pontszám 9

10 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, a második pedig 1 sebességgel mozog! m m 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

11 Az 5. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A tehetetlenség fogalma, törvénye és az inerciarendaszer Galilei gondolati kísérlete és munkássága. 6 A tömeg fogalmának kialakítása. 7 A mértékegység meghatározása és az alapmennyiség jelleg indoklása. 2 3 A feladat megoldása. 4 A tömegmérési módok értelmezése. 2 4 A kísérlet elvégzése és indoklása. 7 A tömeg és a sűrűség fogalmának kapcsolata és a közöttük levő különbség bemutatása A felelet kifejtési módja. 5 Összesen 60 7 Adott pontszám 11

12 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

13 A 6. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A mozgás és a mozgásállapot megkülönböztetése és szemléltetése. 4 A lendület fogalmának bevezetése (pl. m 1 v 1 = m 2 v 2 -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. A feladat megoldása. 3 Newton munkásságának bemutatása a lendület és az erőfogalom kialakítása területén. A felelet kifejtési módja. 5 Összesen Adott pontszám 13

14 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 m rugóállandójú rugóval vízszintes felületen úgy vontatnak, hogy a rugó megnyúlása tartósan 0,1 m és a súrlódási együttható 0,3! 14

15 A 7. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Az erőtörvény fogalmának értelmezése és gyakorlati példákon történő bemutatása. Az erőtörvények összehasonlítása és szemléltetése a nem erőtörvénnyel megadott erőképletekkel. Adható pontok 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. 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 Adott pontszám 15

16 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

17 A 8. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A gravitációs mező és a többi mező összehasonlítása. 7 A gravitációs mező legfőbb jellemzői. 5 2 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 Adott pontszám 17

18 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

19 A 9. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A világmodellek fejlődésének bemutatása. 3 5 Pl. Kopernikusz és Galilei életének, munkásságának bemutatása. 6 A Kepler-féle törvények megfogalmazása. 3 5 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 Adott pontszám 19

20 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

21 A 10. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok A gyakorlati jelenségek elemzése és a feltételek megfogalmazása A forgási egyensúly értelmezése, és a rögzített tengelyen levő test lehetséges mozgásállapotának jellemzése forgási egyensúlyban. 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. A segédfogalmak (támadási pont, erőkar, mértékegység) értelmezése. 6 A forgási egyensúly feltételének mennyiségi meghatározása a rögzített tengelyen levő merev test esetében. A feladat megoldása. 6 A felelet kifejtési módja Összesen Adott pontszám 21

22 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

23 A 11. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Adható pontok Gyakorlati példák a párhuzamos hatásvonalú erők bemutatására. 5 A párhuzamos hatásvonalú egyirányú erők eredőjének meghatározása és a meghatározásmód indoklása kísérlet elmondásával vagy szerkesztéssel. A párhuzamos hatásvonalú ellentétes irányú erők eredőjének meghatározása és a meghatározásmód indoklása kísérlet elmondásával vagy szerkesztéssel Az erőpár fogalma. 5 Az erőpár forgatónyomatékának kiszámítás módjai (F 1 r 1 + F 2 r 2, ill. F d) Az erőpár legfontosabb jellemzői. 5 A feladat megoldása. 4 A felelet kifejtési módja Összesen 60 Adott pontszám 23

24 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

25 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.) Az így megfogalmazott egyensúlyi feltétel alkalmazhatóságának érvényességi határai. 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. Az egyszerű gépekkel kapcsolatos ismeretek elhelyezése a történelmi korokban. A feladat megoldása. 6 A felelet kifejtési módja Összesen 60 5 Adott pontszám 25

26 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

27 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. A mechanikai energiák megmaradási tételének megfogalmazása és az érvényességi határok tisztázása. A kísérlet elvégzése, elméleti indoklása, a számolási feladatok teljesítése és az eredmény elemzése. A felelet kifejtési módja. 5 Összesen Adott pontszám 27

28 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

29 A 14. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése A munkavégzés és termikus kölcsönhatás mint energiaváltozási folyamat és mennyiségi meghatározójuk ismertetése. Adható pontok A munkavégzés és a munka fogalom értelmezése. 7 A munka kiszámítása az F = állandó és ϕ = 0 esetben és a mértékegység megalkotása. A munka kiszámítása az F = állandó és ϕ 0 esetben. 7 A munka mint előjeles skalármennyiség értelmezése. 6 A kísérlet elvégzése, és elemzése A kísérlettel kapcsolatos számolás elvégzése. 7 A mértékegység történeti fejlődésének bemutatása. 5 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen Adott pontszám 29

30 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

31 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. (E h ; E ö ) A teljesítmény kiszámítási módjának indoklása egyenletes változással megvalósuló folyamatoknál és a mértékegységének megalkotása. Különböző típusú folyamatok teljesítményének kiszámítása a folyamatokra jellemző mennyiségekkel. Az átlag- és pillanatnyi teljesítmény értelmezése és szükségességük indoklása. A hatásfok fogalmának értelmezése és vizsgálata a mértékegység szempontjából. A hatásfok kiszámítási módjának indoklása és a kiszámítási mód megadása a különféle folyamatokat jellemző mennyiségekkel. A kísérlet elvégzése és értékelése. 7 A feladat megoldása és elemzése. 6 Az évszázad megjelölése és indoklása 3 A felelet kifejtési módja. 5 Összesen Adott pontszám 31

32 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 m rugóállandójú rugón 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

33 A 16. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése Különféle rezgések szemléltetése gyakorlati példákkal és a rezgés általános fogalmának megfogalmazása. Kísérlet: A harmonikus rezgőmozgás létrehozása, bemutatása, jellemzése és létrehozásának dinamikai feltétele. A rezgésidő, rezgésszám, a teljes rezgés, kitérés, amplitúdó értelmezése és kapcsolata a periodikus mozgás általános jellemzőivel. Adható pontok A kitérés, a sebesség, a gyorsulás, a rezgésidő kiszámításának ismertetése. 7 A harmonikus rezgőmozgás jellemzői közül legalább egynél a kiszámítási mód indoklása. A feladat megoldása és elemzése. 4 A rezgések csoportosítása: csillapított, csillapítatlan; sajátrezgés, csatolt rezgés, kényszerrezgés. Rezonancia. 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 Adott pontszám 33

34 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. m Számítsa ki annak a hullámnak a hullámhosszát, amely c = 340 sebességgel terjed és rezgésszáma 170 Hz! s 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