KÍSÉRLETEZÉS AZ ÓRÁKON - KÍSÉRLETEZÉS AZ ÉRETTSÉGIN Középiskolai Fizikatanári Ankét 2008 Békéscsaba

A modern természettudomány Galilei kísérleteitől, méréseitől indul Természettudomány nincs kísérlet, mérés nélkül ! Természettudomány nincs matematikai formulák, számítások nélkül ! A korszerű fizikatanítás elképzelhetetlen kísérletek nélkül A korszerű fizikatanítás elképzelhetetlen matematika nélkül

Az új érettségi pozitívuma: - hangsúlyt kaptak a kísérletek, mérések - az írásbeli feladatmegoldás egyoldalúsága megszűnt - hangsúlyt kaptak a kísérletek, mérések Az emelt szintű érettségi célja : a fiatalok szakirányú felkészülésének (ismeretek, kompetenciák) standard mérése, a középiskolai szaktárgyi munka kimeneti szabályozása

EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA 2008 Tartalmi és formai változások A szóbeli vizsga két független részből áll: - kísérleti (mérési) feladat - elméleti kérdések Az értékelés arányai változtak (a nagyobb súly a kísérleti témán) Az értékelés (pontozás) kevésbé kötött

Kísérleti feladatok http://www.okm.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2007_2008/fizika_emelt_szobeli_meresek_2008maj.pdf http://www.okm.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2007_2008/fizika_emelt_szobeli_meresleiras_2008maj.pdf Mérésleírások (publikus) Új feladatok , konkrétabbra fogalmazott feladatok A fotózott kísérleti összeállítások egyértelmű mérési utasítások megoldási elvárások

A feladatlap (még nem publikus) Tartalmazza a feladatot, (fotó nélkül) a mérés leírását Javaslat a felelet felépítésére a mérés hátterének rövid elméleti összefoglalása a kísérlet ismertetése az eredmények (pl. grafikon, számítás stb. ) bemutatása az eredmények diszkutálása (értelmezés, hiba becslés, stb.) Értékelés Megfelelő elméleti háttértudás a témakörben A kísérlet összerakása és korrekt elvégzése A mérési eljárás és az eredmények szakszerű bemutatása (a szükséges számításokkal grafikonokkal) A mérési körülmények elemzése, a hiba becslése 29 pont

Kisebb változtatások: Új mérési feladatok: A víz törésmutatójának meghatározása Félvezető (termisztor) ellenállásának hőmérsékletfüggése; termisztoros hőmérő készítése Lendületmegmaradás törvényének egyszerű kísérleti igazolása;dinamikus tömegmérés Napelemcella vizsgálata A termikus kölcsönhatás vizsgálata Molekulák méretének nagyságrendi becslése Lényegi módosítások: Jég olvadáshőjének meghatározása Ekvipotenciális vonalak kimérése elektromos térben Kisebb változtatások: A domború lencse főkusztávolságának meghatározása Bessel-módszerrel Rugóra függesztett test rezgésidejének vizsgálata Áramforrás paramétereinek vizsgálata ………………….. - Stb.

Termikus kölcsönhatás vizsgálata Feladat: Vizsgálja meg a hőmérsékletkiegyenlítődés folyamatát bemért mennyiségű csapvíz és ismeretlen tömegű meleg víz esetén! Mérési eredményei alapján határozza meg a meleg víz mennyiségét! Szükséges eszközök: ………. A mérés leírása A nagyobb főzőpohárba öntsön a jelig csapvizet, majd helyezze a vízbe a fedőhöz rögzített belső fémedényt illetve a fedő furatán átvezetett keverőpálcát! A belső alumíniumhengerbe öntsön annyi meleg vizet, hogy a belső és a külső vízszint kb. megegyezzen! Helyezzen egy-egy hőmérőt a két edénybe, rövid várakozás után olvassa le a hőmérsékleteket és indítsa el a stopperórát. Mérje egyenlő időközönként (célszerűen félpercenként) a két vízmennyiség hőmérsékletét! 4-5 perc eltelte után szüntesse be a mérést! -Ábrázolja ugyanazon grafikonon a két vízmennyiség hőmérsékletét az idő függvényében! - A grafikon alapján becsülje meg a közös hőmérsékletet és határozza meg egyszerű számítással a belső hengerbe öntött melegvíz mennyiségét!

Megoldás: Rövid elméleti összefoglalás: Mit értünk termikus kölcsönhatás alatt Mi határozza meg a termikus folyamat irányát Mérés Értékelés: Kvalitatív jellemzők Közös hőm. becslése T≈26 0C Vízmennyiségek aránya:

Molekulák méretének nagyságrendi becslése Feladat: Ismert mennyiségű olajsavat cseppentve a vízfelszínre és az olajfolt méretét mérve határozza meg a réteg vastagságát, ezáltal a molekulaméret nagyságrendjét! Szükséges eszközök: A tálba öntsön néhány cm magasságban vizet! A víz tetejét óvatosan szórja meg kevés hintőporral (finom krétaporral)! A finom por a víz felületén marad, jelzi a folyadék áramlásának csillapodását, illetve majd jól megfigyelhetővé teszi a szétterülő olajfoltot. Várja meg, amíg a víz áramlása a tálban teljesen megáll, majd cseppentsen egyetlen csepp ismert koncentrációjú benzines olajsavoldatot a víz közepére. /Vigyázat! Ha magasról cseppent a becsapódó csepp megkeveri és áramlásba hozza a vizet, ezért a folt alakja szabálytalanná válik./ A finoman cseppentett olajsavoldat szabályos kör alakú foltban fut szét a vízfelszínen, eltolva útjából a porszemeket (l. fotó). A felszínről a benzin gyorsan elpárolog, így a foltnyi területet az olajsavmolekulák foglalják el, monomolekuláris réteget alkotva. - Mérje le mérőszalaggal az olajfolt átmérőjét! - Kiegészítő méréssel határozza meg mennyi olajsav molekula tölti ki a vízen szétterülő foltot! Ehhez az ismert koncentrációjú (0,05 térf%) olajsavoldat egy cseppjének térfogatát kell meghatározni. Mivel az oldat híg, a cseppek térfogata lényegében megegyezik az ugyanazon cseppentővel adódó tiszta benzincseppek térfogatával. Csepegtessen tiszta benzint a mérőhengerbe és mérje le a cseppek együttes térfogatát, és ezt ossza el a cseppek számával! Célszerű 1 ml-nyit csepegtetni és számolni a cseppeket. Az olajsavoldat cseppnyi térfogatát ilymódon megmérve és a koncentrációt ismerve, határozza meg a foltban lévő olajsavmennyiség térfogatát! Ez a térfogat egyenlő a lemért területű és kb. molekulaméret vastagságú réteg térfogatával. - Számítsa ki a molekulaméret nagyságát!

Megoldás: Kiegészítő mérés A mért adatok: D ≈ 24 cm A „molekula” fizikai-kémiai fogalmának, jellemzőinek rövid összefoglalása A mérés lényegének ismertetése (a felszíni molekuláris olajréteg miként teszi lehetővé a molekulaméret közelítő meghatározását, milyen feltevéseket fogadott el, milyen mért adatokat használt fel ) Kiegészítő mérés 1cm3 = 44 csepp 1 csepp oldat 0,023 cm3 1 cseppben lévő olajsav térfogata V = 1,15 10-5 cm3 A mért adatok: D ≈ 24 cm A mérés kiértékelése (számítás)

Napelem-cella vizsgálata Feladat: A rendelkezésre álló eszközökből állítsa össze a kísérletet! Mérje ki a lámpa alatt 25-30 cm távolságban elhelyezett napelem-cella feszültség - áramerősség karakterisztikáját! Mérési adatai alapján határozza meg a cella teljesítményének terhelésfüggését (áramerősségfüggését), tegyen javaslatot a cella optimális terhelésére! Szükséges eszközök: A kísérlet Állítsa össze a kapcsolást! A lámpát állítsa kb. 25 cm magasságba a napelemcella fölé, a a változtatható ellenállást állítsa maximális értékre és olvassa le a műszereken a cella feszültségének és a kör áramának értékét. Az ellenállást fokozatosan csökkentve növelje lépésről lépésre az áramot 2-3 mA-rel és minden lépés után jegyezze fel a műszerek adatait! - A mérési adatokat foglalja táblázatba és rajzolja fel a cella feszültség – áramerősség karakterisztikáját! Értelmezze a kapott görbét! - A mért adatok alapján határozza meg a cella teljesítményét a terhelés (áram) függvényében és az erdményt ábrázolja grafikonon!

Megoldás: Mit nevezünk „napelem-cellának” , mi a forrása a napelem-cella által termelt elektromos energiának ? Magyarázza el a kapcsolási rajzon a kísérleti összeállítást és az egyes elemek funkcióját Az eredmények ismertetése, a feszültég –áram és a teljesítmény-áram grafikonok értelmezése UE ≈ 1,75V Irz ≈ 18,5mA Pmax ≈22,mW

Régebbi feladatok lényegi módosítása: Ekvipotenciális vonalak kimérése elektromos térben - Jég olvadáshőjének meghatározása

Kisebb tartalmi változások Rugóra függesztett test rezgésidejének vizsgálata Feladat: Igazolja mérésekkel a harmonikus rezgőmozgás periódusidejének az ismert rezgésidőképlettel megadott tömegfüggését! Határozza meg a kiadott kődarab tömegét a közölt leírás szerint! √M ≈ 0,44 M ≈ 0,66 ± 0,02kg

Az áramforrás paramétereinek vizsgálata Feladat: Feszültség és árammérés alapján határozza meg az áramforrás (szárazelem) jellemző adatait: belső ellenállását, elekrtomotoros erejét, rövidzárási áramát! Állítsa össze az ábrán bemutatott kapcsolást! A csúszka helyzetét változtatva legalább négy pontban olvassa le az áram és a kapocsfeszültség összetartozó értékeit! - A mérési adatokat foglalja táblázatba, majd ábrázolja feszültség – áram grafikonon! - A grafikon alapján határozza meg a telep jellemző adatait. U0 = 4,4 V Irz = 4,3 A Ω

A domború lencse fókusztávolságának meghatározása Bessel-módszerrel Feladat: Állítsa össze a kísérletet! Határozza meg a leírt Bessel-féle módszerrel a lencse fókusztávolságát! A fókusztávolság meghatározása alkalmas kísérleti technika az ún Bessel-módszer. Lényege a következő: A tárgyat és az ernyőt egymástól alkalmas távolságban rögzítjük, a távolságot (s) lemérjük és a továbbiakban nem változtatjuk. Megkeressük a tárgy és az ernyő közt azt a lencsehelyzetet, aminél éles nagyított képet látunk az ernyőn. Ezután a lencsét eltoljuk az ernyő felé addig, míg a tárgy éles kicsinyített képe megjelenik. Megmérjük a lencse elmozdításának távolságát (d). A mérés sematikus rajzát az ábra mutatja.

Elméleti kérdések Érettségi követelmények Nyilvános témakörök http://www.okm.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2007_2008/fizika_emelt_szobeli_temakorok_2008maj.pdf A helyszínen 4 konkrét kérdés Pl. 6. Gázok állapotváltozásai - Mit értünk az „ideális gáz” fogalmán? - Ismertesse az ideális gáz állapotjelzőit és a köztük fennálló kapcsolatot (állapotegyenlet)! - Értelmezze a gáz nyomását a kinetikus gázelmélet alapján! - Gázok nagyon gyors összenyomás hatására felmelegszenek (e hatáson alapul pl. a diesel motor gyújtása). Magyarázza meg a jelenséget!

Felkészítés az érettségi vizsgára Az emelt szintű mérésekkel összhangban szisztematikus szertárfejlesztés, évente bővülő repertoár Középszint: kvalitatív kísérletek (jelenségbemutatás)

Köszönöm a figyelmet !

Középszint Iskolai hatáskör De: http://www.okm.gov.hu/letolt/okev/doc/ketszintu_erettsegi_2007_2008/fizika_oh_kozep_szob_temakorok_kiserletek_2008maj.pdf 55+5 pont Kísérlet kb 20 pont

Középszintű fizika érettségi kísérletei 6. Hőtágulás Eszközök: Bimetall-szalag, iskolai alkoholos bothőmérő, állványba fogott „üres” gömblombik, a lombikot átfúrt gumidugó zárja, benne U-alakú manométercső vízzel, borszeszégő, gyufa, Végezze el az alábbi kísérleteket! a.) Melegíse a bimetal-szalagot borszeszlánggal a lemez egyik, majd másik oldalát! Mit tapasztal? Értelmezze a látottakat! b.) Fogja ujjai közé az a hőmérő folydéktartályát, esetleg enyhén dörzsölje ! Mit tapasztal? Értelmezze a hőmérő működését! c. ) Melegítse két keze közé véve a lombikot! Mit tapsztal? Adjon magyarázatot a jelenségre!

11. Elektromos áram Eszközök: Laposelem (vagy helyettesítő áramforrás) két egyforma zsebizzó foglalatban, kapcsoló, vezetékek,, feszültségmérő műsszer Végezze el az alábbi kísérletet! Tervezzen áramkört (készítsen kapcsolási rajzot) a két izzó soros, ill.párhuzaamos kapcsolásával! A rendelkezésre álló eszközökkel állítsa össze mindkét áramkört és mérje a fogyasztókra eső feszültségeket! - Értelmezze a mérési eredmények alapján az izzók eltérő fényerejét a két kapcsolásban!