FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI FIZIKA ÉRETTSÉGI KÍSÉRLETEI Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllő, 2012. május-június 1. kísérlet: egyenes vonalú egyenletes mozgás vizsgálata Mikola csővel Eszközök: Mikola - cső, Bunsen állvány és dió, lombik fogó, stopperóra, vonalzó A Mikola - cső azonos szögben történő beállítása mellett végezzen mérést arra vonatkozóan, hogy mennyi idő alatt tesz meg a buborék különböző utakat! (legalább két különböző hosszúságú szakaszt mérjen, mindegyik szakasznál legalább háromszor megismételve!) Foglalja táblázatba mérési eredményeit! Vonjon le következtetést a buborék mozgásáról! 2. kísérlet: dinamikus tömegmérés Eszközök: Bunsen állvány és dió, lombik fogó, csavarrugó, súlysorozat Az 50 grammos darabokat tartalmazó súlysorozatból előbb egy, majd négy súlyt a rugóra akasztva azokat kis kitérésű, függőleges rezgésbe hozzuk, és megmérjük a rezgés periódus idejét. Milyen kapcsolat van a két rezgésidő között? Ezután a súlysorozat elemei helyett egy ismeretlen tömegű testet a rugóra akasztva, majd a rezgésidőt megmérve állapítsuk meg a test tömegét! 3. kísérlet: lejtőn leguruló golyó energiájának vizsgálata Eszközök: Állvány, lejtő középen vájattal a leguruló golyó számára, golyó, stopper, vonalzó Egy adott hajlásszög esetén az előzőleg megmért magasságból gurítsa le a golyót a lejtőről, és mérje meg a megtett utat és a menetidőt (amíg a golyó leér a lejtőről)! A mérést legalább két, különböző kezdeti magassággal végezze el! Egyenletesen változó mozgást feltételezve határozza meg a mozgás végsebességét! Elemezze a folyamat energiaviszonyait! 4. kísérlet: tömegmérés forgatónyomaték mérés alapján Eszközök: Bunsen állványok és dió, fémtüske, vékony fémrúd, (az ismeretlen tömeg súlyánál kisebb méréshatárú) erőmérő, ismeretlen tömegű test, felfüggesztő kapcsok, vonalzó Helyezze a vékony fémrúd egyik végét a Bunsen állványba fogott vízszintes fémtüskére, a másik végét pedig akassza fel az erőmérővel a másik állványra! Az elrendezés beállításánál törekedjen arra, hogy a rúd vízszintesen álljon! Olvassa le az erőmérő által mutatott értéket! Ezután függessze az ismeretlen tömeget a rúd egy adott pontjába, és olvassa le ismét az erőmérő által mutatott értéket. Mérje meg a felfüggesztési pontnak, valamint az erőmérő csatlakozási pontjának a forgástengelytől (fémtüskétől) mért távolságát! Az adatok ismeretében határozza meg az ismeretlen tömeg nagyságát! (legalább két különféle beállítást valósítson meg!)
5. kísérlet: rugalmas ütközés vizsgálata kiskocsikkal Eszközök: két egyenlő tömegű, rugalmas lemezzel ellátott kiskocsi, sín, terhelő tömeg, erős mágnesek A mellékelt fém-laprugós kiskocsikkal mutassa be a tökéletesen rugalmatlan ütközést! Lökje álló kocsinak a vele megegyező tömegű másik kocsit úgy, hogy a két kocsi rugalmasan ütközzön! Mit tapasztal? Értelmezze a tapasztaltakat! Ismételje meg a mérést úgy is, hogy az egyik kocsit megterheli! 6. kísérlet: hőtágulás demonstrálása Gravesande karikával és fémrudakkal Eszközök: Bimetall lemez és Gravesande-karika, borszeszégő, gyufa A kiadott eszközök segítségével mutassa be a szilárd testek hőtágulását! 7. kísérlet: légnyomás mérése Melde csővel Eszközök: Melde-cső, vonalzó, Bunsen-állvány és dió, lombikfogó A mellékelt Melde cső két különböző helyzetében (vízszintes, függőlegesen nyitott végével lefelé vagy felfelé) határozza meg a bezárt levegőoszlop hosszát! (A csövet lassan, óvatosan elforgatva biztosítható, hogy a benne lévő gáz mennyisége, valamint a hőmérséklet változatlan maradjon.) A mért adatokból határozza meg a külső légnyomást! 8. kísérlet: Termodinamika I. főtételének szemléltetése Eszközök: Petri-csésze, víz, teamécses, gyertya, üvegpohár Egy Petri-csészébe kis mennyiségű vizet töltünk, és abba beleállítunk egy teamécsest. A mécsest meggyújtva és egy üvegpohárral lefedve azt tapasztaljuk, hogy a láng hamarosan elalszik, és víz szintje megemelkedik a fejjel lefele álló pohárban. Miért szívja fel a vizet a pohár? Értelmezze a jelenség hátterében álló energetikai folyamatokat a termodinamika I. főtétele alapján! 9. kísérlet: szilárd test fajhőjének meghatározása Eszközök: termosz, víz, mérleg, hőmérő A termoszba mérjen ki (kb 2 dl) meleg vizet, mérje meg a víz tömegét, valamint a víz és a termosz közös hőmérsékletét. A mellékelt fémtestnek szintén mérje meg a tömegét és a hőmérsékletét (szobahőmérséklet)! A fémtestet a meleg vízbe helyezve mérje meg a kialakuló közös hőmérsékletet! A termosz hőkapacitásának (100 J/ºC) és a víz fajhőjének (4200 J/kgºC) ismeretében határozz a meg a fémdarab fajhőjét!
10. kísérlet: elektromos alapjelenségek bemutatása (töltésmegosztás, vonzás, taszítás, elektroszkóp) Eszközök: apró papírdarabkák, hungarocell darabkák, műanyagrúd, szőrme, elektroszkóp, fémháló Érintse a műanyag rudat az apró, könnyű anyagokhoz! Dörzsölje meg a rudat, és érintse meg újból a könnyű anyagokat! Mit tapasztal? A megdörzsölt rudat közelítse az elektroszkóphoz! Mit tapasztal? A fémháló segítségével demonstrálja a Faraday kalitka működését! 11. kísérlet: ellenállások soros kapcsolásának vizsgálata Eszközök: két különböző ellenállású fogyasztó, vezetékek, áramforrás, feszültségmérő Két fogyasztó sorba kapcsolásával készítsen zárt áramkört! (Előtte készítsen kapcsolási rajzot!) Mérje meg a fogyasztókra együttesen, illetve külön-külön leeső feszültséget! 12. kísérlet: mágneses térben árammal átjárt vezetőre ható erő bemutatása Eszközök: Laposelem, elemtartó, vezetékek, árammal átjárt vezetőt tartalmazó, mágnessel ellátott bemutató eszköz A mellékelt bemutató eszköz csatlakozó pontjait a vezetékekkel csatlakoztassa a feszültségforrásra, és figyelje meg mi történik! Cserélje fel a feszültségforrás polaritásait, és úgy is végezze el e kísérletet! 13. kísérlet: mozgási indukció vizsgálata csőben ejtett mágnessel Eszközök: műanyag és rézcső, kisméretű erős mágnes, stopper Először a műanyag, majd a rézcsövet függőleges helyzetben tartva mérje meg hogy mennyi idő alatt esik át rajta a mágnes! Adjon indoklást a műanyag cső illetve a rézcső esetén mért értékre is. acélcsővel elvégezve a kísérletet mit tapasztalnánk? 14. kísérlet: üveg törésmutatójának mérése Hart koronggal Eszközök: lézer, Hart korong, szögmérős tárcsa A Hartl-korongra rögzítse az üveg félkorongot úgy, hogy a 0 -nál beeső fénysugár a félkorong középpontján haladjon át, és a félkorongból irányváltozás nélkül lépjen ki! Fokozatosan elforgatva a Hartl-korongot, a kerületén lévő szögbeosztás segítségével néhány helyzetben állapítsa meg a beesési és a törési szögeket, és számítsa ki a törésmutatót! A mérési adatokat foglalja táblázatba! Határozza meg az adott anyag törésmutatóját! Elemezze az elvégzett kísérletet!
15. kísérlet: az anyag atomos szerkezetének bemutatása Eszköz: edényben desztillált víz, konyhasó, ellenállásmérő, elektródák Mérje meg a desztillált víz ellenállását rögzített elektróda helyzetek mellett, majd adagoljon több lépésben konyhasót a vízbe. Hogyan változik az oldat ellenállása? Mi ennek az oka? 16. kísérlet: Fotoeffektus jelenségének bemutatása félvezető fotocellával Eszköz: lézermutató, fotocella, feszültség mérő, mérővezetékek Mérje meg fotocella által generált feszültséget úgy, hogy elsötétíti (eltakarja) a fotocellát, majd úgy hogy a teremvilágítás érje azt. Ezután világítsa meg a fotocellát a mellékelt lézermutatóval. Hogyan magyarázható a feszültségmérő által jelzett feszültség változása? 17. kísérlet: atomerőmű működésének bemutatása ábra segítségével Az alábbi ábra alapján ismertesse az atomerőmű fontosabb egységeit és működését!
18. kísérlet: Urán bomlási sorának ismertetése A mellékelt ábra alapján ismertesd az urán bomlási sorát! Ismertesd mi van a tengelyeken, milyen bomlások követik egymást, és mit jelentenek az egyes elemeknél feltüntetett idők! 19. kísérlet: gravitációs gyorsulás mérése fonálingával Eszközök: fonálinga, stopperóra, vonalzó A kiadott eszközök segítségével (a fonálinga lengésidejének T 2 képletét felhasználva) a g szükséges mennyiségek mérésével (legalább három mérés) határozza meg a nehézségi gyorsulás értékét! 20. kísérlet: gyűjtőlencse fókusztávolságának mérése Eszközök: lencse, ernyő, gyertya, gyufa, vonalzó Készítsen vázlatos tervet, majd hozza létre az égő gyertya éles képét az ernyőn! Határozza meg a kiadott lencse fókusztávolságát és dioptriáját!