Fizika

Középszintű mérések és kísérletek a fizika érettségin2019.

1. Az egyenes vonalú mozgások

2. Az egyenletes és az egyenletesen változó körmozgás

3. A dinamika alaptörvényei

4. A forgatónyomaték. Merev testek egyensúlya

5. Folyadékok és gázok mechanikája

6. A harmonikus rezgőmozgás és a mechanikai hullámok

7. Szilárd anyagok és folyadékok hőtágulása

8. Gázok állapotváltozásai

9. Halmazállapot-változások

10. Elektrosztatikai alapjelenségek

11. Egyenáram

12. Váltakozó áram

13. Időben állandó mágneses mező, a Lorentz-erő

14. Geometriai optika

15. Fizikai optika

16. Klasszikus atommodellek és a Bohr-modell

17. Radioaktivitás

18. Az atommagok belső szerkezete, kötési energiája. A nukleáris kölcsönhatás

19. Világmodellek, a bolygók mozgása és a gravitáció

20. A Naprendszer és a Nap

1

Fizika

1. Az egyenes vonalú mozgások

Tanulmányozza az egyenes vonalú egyenletes mozgást!

Eszközök: Mikola-cső, stopper, mérőszalag

A kísérlet leírása:

Rögzítse a Mikola-csövet a befogó segítségével az állványhoz, és állítsa pl. 20°-os dőlésszögre! Figyelje meg a buborék mozgását, amint az a csőben mozog! A stopperóra és a mérőszalag segítségével mérje meg, hogy mekkora utat tesz meg a buborék egy előre meghatározott időtartam (pl. 3 s) alatt! Ismételje meg a mérést még kétszer, és minden alkalommal jegyezze fel az eredményt! Utána mérje meg azt, hogy mennyi idő alatt tesz meg a buborék egy előre meghatározott utat (pl. 40 cm-t)! Ezt a mérést is ismételje meg még kétszer, eredményeit jegyezze fel! Utána növelje meg a Mikola-cső dőlésének szögét 45°-osra és az új elrendezésben ismét mérje meg háromszor, hogy adott idő alatt mennyit mozdul el a buborék, vagy azt, hogy adott távolságot mennyi idő alatt tesz meg!

2

Fizika

2. Az egyenletes és az egyenletesen változó körmozgás

Tanulmányozza az egyenletes körmozgást!

Eszközök: lemezjátszó, kis test, stopper.

A kísérlet leírása:

A lemezjászóra helyezett kist test mozgásának idejét mérje meg különböző számú teljes körök befutása során! Az idők ismeretében számolja ki az egyes mozgások periódusidejét, és átlagoljon! Legalább öt mérést végezzen. A periódusidő ismeretében adja meg az egyenletes körmozgás szögsebességét!

Számít-e, hogy milyen messze helyezte a kis testet a forgástengelytől az egyes mérések során?

3

Fizika

3. A dinamika alaptörvényei

A rendelkezésre álló eszközökkel mutasson be két kísérletet a törvények alátámasztására!

Eszközök: rugós erőmérők, kiskocsik, sín, gyufa, nehezékek

A kísérlet leírása:

A kocsikat helyezze sima felületű vízszintes asztalra, illetve sínre úgy, hogy a rugós ütközők egymás felé nézzenek! A két kocsira rögzítsen egyforma tömegű nehezékeket, és az egyik kocsit meglökve ütköztesse azt a másik, kezdetben álló kocsival! Figyelje meg, hogy a kocsik hogyan mozognak közvetlenül az ütközés után! Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy a kocsik szerepét felcseréli! Változtassa meg a kocsikra rögzített tömegeket úgy, hogy az egyik kocsi lényegesen nagyobb tömegű legyen a másik kocsinál! Végezze el az ütközési kísérletet úgy, hogy a kisebb tömegű kocsit löki neki a kezdetben álló, nagyobb tömegűnek! Ismételje meg a kísérletet úgy is, hogy a nagyobb tömegű kocsit löki neki a kezdetben álló, kisebb tömegűnek!

4

Fizika

4. A forgatónyomaték. Merev testek egyensúlya

Erőmérővel kiegyensúlyozott karos mérleg segítségével tanulmányozza a merev testre ható forgatónyomatékokat és az egyszerű emelők működési elvét!

Eszközök: Karos mérleg; erőmérő; súly; mérőszalag vagy vonalzó.

A kísérlet leírása:

Egy egyensúlyban lévő karos mérleg egyik oldalára akassza fel az ismert súlyú testet, és jegyezze fel a távolságot a rögzítési pont és a kar forgástengelye között! Rögzítse az erőmérőt a mérleg másik karján, a forgástengelytől ugyanekkora távolságra! Egyensúlyozza ki a mérleget függőleges irányú erővel, és a mért erőértéket jegyezze le! Változtassa meg az erőmérő rögzítési helyét (pl. a forgástengelytől fele- vagy harmad akkora távolságra, mint az első esetben), és ismét egyensúlyozza ki! A mért erőértéket és a forgástengelytől való távolságot ismét jegyezze fel!Készítsen értelmező rajzot, amely az elvégzett mérés esetében a mért erőértékek arányait és irányait magyarázza!

5

Fizika

5. Folyadékok és gázok mechanikája

Arkhimédész törvényének igazolása arkhimédészi hengerpárral

Eszközök: arkhimédészi hengerpár, víz, főzőpohár, érzékeny erőmérő

A kísérlet leírása:

Mérje meg az üres henger és az aljára akasztott tömör henger súlyát a levegőn rugós erőmérővel! Ismételje meg a mérést úgy, hogy a tömör henger teljes egészében vízbe lóg! Ezek után töltsön vizet az üres hengerbe úgy, hogy az csordultig megteljen, s ismételje meg a mérést így is! Írja fel mindhárom esetben a rugós erőmérő által mért értékeket!

6

Fizika

6. A harmonikus rezgőmozgás és a mechanikai hullámok

A rendelkezésre álló eszközök segítségével határozza meg a hangvilla frekvenciáját!A hang terjedési sebességét tekintse 315 m/s-nak!

Eszközök: hangvilla, mindkét végén nyitott üvegcső, víz, mérőszalag, mérőhenger.

A mérés menete:A vízzel teli mérőhengerbe merítse be a csövet, majd a cső szabad vége fölé tartsa a megrezegtetett hangvillát! A cső lassú kiemelésével keresse meg azt a helyzetet, ahol a hang felerősödik! A hang jelzi, hogy a hangvilla rezonanciája került a csőben levő levegőoszloppal. Azaz hang-állóhullám alakult ki. A mérőszalagról olvassa le ezt a hosszúságot.Készítsen ábrát a kialakuló állóhullám berajzolásával!A mért hosszúság ismeretében számítsa ki a hang hullámhosszát!A rezonancia alapján határozza meg a hangvilla frekvenciáját!

7

Fizika

7. Szilárd anyagok és folyadékok hőtágulása

Mutassa be a hőtágulás jelenségét az alábbi eszközökkel!

Eszközök: golyó+karika (Gravesand készülék), bimetall, denaturált szesz, főzőpohár, borszeszégő vagy Bunsen-égő, gyufa, papírtörülköző

Figyelmeztetés! Ügyeljen a balesetvédelem betartására a kísérletezés során!

A kísérlet leírása:

a) Győződjön meg arról, hogy a golyó szobahőmérsékleten átfér a gyűrűn! Melegítse fel a golyót, és vizsgálja meg, átfér-e a gyűrűn! Melegítse fel a gyűrűt, és így végezze el a vizsgálatot! Hűtse le a gyűrűt a lehető legalacsonyabb hőmérsékletre, majd tegye rá a golyót, s hagyja fokozatosan lehűlni!

b) Gyújtsa meg a borszeszégőt, és melegítse a bimetall-szalagot a lemez egyik oldalán! Figyelje meg, hogy miként változik a bimetall-szalag alakja a melegítés hatására! Hagyja lehűlni a szalagot! Mi történik az alakjával? Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy a borszeszégővel a szalag másik oldalát melegíti! Mit tapasztal?

8

Fizika

8. Gázok jellegzetes állapotváltozásai

Szemléltesse egy üres fecskendővel az izoterm állapotváltozás lényegét! Magyarázza meg, hogy a fecskendő végét befogva, a dugattyút befelé nyomva, majd elengedve, mi történik és miért?Eszköz: üres fecskendő

A kísérlet leírása:

A fecskendő dugattyúját húzza ki a legutolsó térfogatjelzésig, majd szorítsa ujját a fecskendő csőrére olyan erősen, hogy légmentesen elzárja azt! Nyomja erősen befelé a dugattyút anélkül, hogy a fecskendő csőrén kiengedné a levegőt! Mit tapasztal? Mekkora térfogatúra tudta összepréselni a levegőt?A dugattyún a nyomást fenntartva hirtelen engedje el a fecskendő csőrét! Halk hangot hallhat a fecskendőből. Mi lehet a hanghatás oka? Húzza ki ismét a dugattyút a felső állásba, fogja be ismét a fecskendő csőrét, és nyomja be erősen a dugattyút! A fecskendő csőrét továbbra is befogva engedje el a dugattyút! Mi történik? Végezze el a kísérletet úgy is, hogy az összenyomott fecskendő csőrét befogja, ezután kifelé húzza a dugattyút, majd ebből a helyzetből engedi el! Mi tapasztal?

9

Fizika

9. Halmazállapot-változások

A rendelkezésre álló eszközök segítségével mutassa be a jód szublimációját! Hozza forrásba szobahőmérsékleten a vizet egy fecskendő segítségével!

Eszközök: 250 ml-es csiszolatos lombik, kevéske jód, vegyszerkanál, borszeszégő, gyufa, fecskendő, víz főzőpohárban

A kísérlet leírása:

a) Szórjon kevés jódkristályt a kémcső aljára, a kémcső felső végét pedig dugaszolja el lazán a hideg, vizes papír zsebkendővel! A kémcsövet fogja át a kémcsőcsipesszel, és ferdén tartva melegítse óvatosan az alját a borszeszlángban! Figyelje meg a kémcsőben zajló folyamatot! Külön figyelje meg a jódkristályok környezetét és a kémcsövet lezáró vizes papír zsebkendő környezetét is!

b) A műanyag orvosi fecskendőbe szívjon kb. negyed-ötöd részig meleg vizet, majd a fecskendő csőrét fölfelé tartva a víz feletti levegőt a dugattyúval óvatosan nyomja ki! Ujjával légmentesen fogja be a fecskendő csőrének nyílását! Húzza hirtelen mozdulattal kifelé a dugattyút! Figyelje meg, hogy mi történik eközben a fecskendőben lévő vízzel! Mit tapasztal?

10

Fizika

10. Elektrosztatikai alapjelenségek

Ismertessen és mutasson be az elektrosztatika alapjelenségei közül hármat!

Eszközök: Ebonitrúd, üvegrúd, állati szőrme, selyemszövet, papírdarabkák, poharas és tányéros elektroszkópok

A kísérlet leírása:

a) Dörzsölje meg az ebonitrudat a szőrmével (vagy műszálas textillel), és közelítse az egyik elektroszkóphoz úgy, hogy ne érjen hozzá az elektroszkóp fegyverzetéhez! Mit tapasztal? Mi történik akkor, ha a töltött rudat eltávolítja az elektroszkóptól? Ismételje meg a kísérletet papírral dörzsölt üvegrúddal! Mit tapasztal?

b) Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy a megdörzsölt ebonitrudat érintse hozzá az egyik elektroszkóphoz! Mi történik az elektroszkóp lemezkéivel? Dörzsölje meg az üvegrudat a bőrrel (vagy újságpapírral), és érintse hozzá a másik elektroszkóphoz! Mi történik az elektroszkóp lemezkéivel? Érintse össze vagy kösse össze vezetővel a két elektroszkópot! Mi történik?

11

Fizika

11. Egyenáram

Egy áramforrás és két zsebizzó segítségével tanulmányozza a soros és a párhuzamos kapcsolás feszültség és teljesítmény viszonyait!

Eszközök: elektrotechnikai egységdoboz, zsebtelep, vezetékek, áramerősség-mérő és feszültségmérő műszer

A kísérlet leírása:

Készítsen kapcsolási rajzot két olyan áramkörről, amelyben a két izzó sorosan, illetve párhuzamosan van kapcsolva! A rendelkezésre álló eszközökkel állítsa össze mindkét áramkört! Mérje meg a fogyasztókra eső feszültségeket és a fogyasztókon átfolyó áram erősségét mindkét kapcsolás esetén! Figyelje meg az izzók fényerejét mindkét esetben!

12

Fizika

12. Váltakozó áram

A rendelkezésre álló eszközökből létesítsen egy transzformátort, melynek menetszámainak aránya 1:2 ! Méréssel igazolja, hogy a primer oldali és a szekunder oldali feszültségek aránya megegyezik a menetszámok arányával!

Eszközök: 300, 600, és 1200 menetes tekercsek, tartó a transzformátorhoz, szétszedhető vasmag, vezetékek, tápegység, feszültségmérő

A mérés menete:Válasszon két tekercset úgy, hogy a feladatnak megfeleljen. Építse meg a transzformátort!Adjon a tápegységről 4 V váltakozó feszültséget a primer tekercsre, és mérje le a szekunder oldalon megjelenő feszültséget a mérőműszer segítségével! Ügyeljen a műszeren a kapcsológomb helyes beállítására!Ismételje meg a méréseket 6 V és 8 V feszültségek ráadásával!Milyen megállapítást lehet a primer- és a szekunderfeszültségek viszonyára?Teljesül-e 100 %-ig a várt érték? Mi lehet az eltérés oka?

13

Fizika

13. Időben állandó mágneses mező, a Lorentz-erő

A rendelkezésre álló eszközök segítségével mutassa be, hogy azonos méretű, de különböző anyagi minőségű hengerek hogyan esnek le a rézcsőben!Adjon magyarázatot a jelenségre!

Eszközök: hosszú rézcső, erős mágneshenger, acélhenger

A kísérlet leírása:

Vizsgálja meg, hogy a rézcső fala nem vonzza a mágnest! Ejtse bele a mágnest a rézcsőbe, figyelje meg a mozgását! Mérje meg a csövek hosszát! Indítsa el a stopperórát, fogja függőlegesen a kisebb keresztmetszetű csövet, és amikor az időmérés 30 másodpercnél tart, ejtse bele a csőbe a mágnest! A csövet állandó magasságban tartva állítsa meg a stopperórát akkor, amikor a mágnes kiért a cső alján! (Vigyázzon, hogy a törékeny mágnes ne sérüljön meg!) Állapítsa meg a mágnes esésének idejét, majd jegyezze föl a mért adatokat!Ismételje meg a mérést a nagyobb keresztmetszetű csővel is, majd úgy, hogy a két csövet egymásba tolja!

14

Fizika

14. Geometriai optika

Határozza meg a gyűjtőlencse fókusztávolságát a gyertya valódi képének előállításával! Számítsa ki a lencse dioptriáját!

Eszközök: optikai pad, homorú gömbtükör, gyűjtőlencse, gyertya, ernyő, gyufa

A kísérlet leírása:

Helyezze a gyertyát az optikai pad tartójára, és gyújtsa meg! Helyezze el az optikai padon a papírernyőt, az ernyő és a gyertya közé pedig a lencsét! Mozgassa addig a lencsét és az ernyőt, amíg a lángnak éles képe jelenik meg az ernyőn! Mérje le ekkor a kép- és tárgytávolságot, és a leképezési törvény segítségével határozza meg a lencse fókusztávolságát!

A mérés eredményét felhasználva határozza meg a kiadott üveglencse dioptriaértékét!

15

Fizika

15. Fizikai optika

Az írásvetítőre helyezett polárszűrők segítségével tanulmányozza a fénypolarizáció jelenségét!

Eszközök: két polárszűrő, írásvetítő

A kísérlet leírása:

Helyezze a bekapcsolt írásvetítő üvegére az ismert polarizációs irányú polárszűrőt! Helyezze rá a másik polárszűrőt! A felső szűrőt lassan körbeforgatva figyelje meg, hogyan változik a két szűrőn átjutó fény intenzitása! Ennek segítségével állapítsa meg a felső polárszűrőre jellemző, ismeretlen polarizációs irányt! A szűrő keretén tüntesse fel ezt az irányt!

16

Fizika

16. Klasszikus atommodellek és a Bohr-modell

Az ábra és a színképek segítségével ismertesse a hidrogénatom elektronszerkezetét!

17

Látható tartomány+

Fizika

17. Radioaktivitás

A Geiger-Müller számlálócső segítségével végezzen mérést az alábbi, igen gyengén sugárzó csempedarabon! Számítsa ki a mintadarab radioaktív sugárzásának aktivitását!

Eszközök: GM-cső, stopper, radioaktív minta

A mérés menete: A Geiger-Müller számláló segítségével mérje egy percen át a háttérsugárzás becsapódási számát! A kiadott csempedarabhoz közel helyezve a GM csövet, mérje meg ismét a becsapódási számot, ugyanannyi ideig!Ismételje meg még kétszer mindkét mérést!Számítsa ki a mintadarab radioaktív sugárzásának aktivitását!

18

Fizika

18. Az atommagok belső szerkezete, kötési energiája.A nukleáris kölcsönhatás

Az ábra segítségével ismertesse és értelmezze az egy nukleonra jutó kötési energiák alakulását a tömegszám függvényében!Nevezze meg az a), b), és c) jelű nyilak által mutatott magátalakulásokat, valamint előfordulásukat a természetben és a technika világában!

Forrás: Mozaweb

19

Fizika

19. Világmodellek, a bolygók mozgása és a gravitáció

Fonálinga segítségével határozza meg a gravitációs gyorsulás közelítő értékét!

Eszközök: fonálinga állványon, mérőszalag, stopper

A kísérlet leírása:

A fonálingát rögzítse az állványra, majd mérje meg a zsinór hosszát és jegyezze le! Kis kitérítéssel hozza az ingát lengésbe! Ügyeljen arra, hogy az inga maximális kitérése 20 foknál ne legyen nagyobb! Tíz lengés idejét stopperrel lemérve határozza meg az inga periódusidejét! Mérését ismételje meg még legalább négyszer! A mérést végezze el úgy is, hogy az inga hosszát megváltoztatja – az új hosszal történő mérést is legalább ötször végezze el!

20

Fizika

20.A Naprendszer és a Nap

A táblázat alapján hasonlítsa össze a Merkúrt és a Vénuszt!

Merkúr Vénusz1. Közepes naptávolság 57,9 millió km 108,2 millió km2. Tömeg 0,055 földtömeg 0,815 földtömeg3. Egyenlítői átmérő 4 878 km 12 102 km4. Sűrűség 5,427 g/cm³ 5,204 g/cm³5. Felszíni gravitációs

gyorsulás3,701 m/s² 8,87 m/s²

6. Szökési sebesség 4,25 km/s 10,36 km/s7. Legmagasabb hőmérséklet 430 °C 470 °C8. Legalacsonyabb hőmérséklet −170 °C 420 °C9. Légköri nyomás a felszínen ~ 0 Pa ~ 9 000 000 Pa

A Vénusz A Merkúr felszíne

A feladat leírása:

Tanulmányozza a Merkúrra és a Vénuszra vonatkozó adatokat! Mit jelentenek a táblázatban megadott fogalmak? Hasonlítsa össze az adatokat a két bolygó esetében, és értelmezze az eltérések okát a táblázatban található adatok felhasználásával!

21