kÍsÉrletezÉs az ÓrÁkon - kÍsÉrletezÉs az ÉrettsÉgin
DESCRIPTION
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 ! - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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:– - 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.)
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
Értékelés
• 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.
• 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!
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:
……….
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:
)()( hhmx TTcmTTcm
CTT
CTT
m
h
0
0
13
3
hm
hX m
TT
TTm
13
3
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:
• 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 )
A mért adatok: D ≈ 24 cm
A mérés kiértékelése (számítás)
Kiegészítő mérés
1cm3 = 44 csepp1 csepp oldat 0,023 cm3
1 cseppben lévő olajsav térfogata V = 1,15 10-5 cm3
cmR
Vd
VdR
olajsav
olajsav
85
2
2
105,2452
1015,1
Napelem-cella vizsgálataFeladat:• 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 kísérletÁllítsa 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
Pmax ≈22,mW
UE ≈ 1,75V
Irz ≈ 18,5mA
• Régebbi feladatok lényegi módosítása:
– Ekvipotenciális vonalak kimérése elektromos térben
- Jég olvadáshőjének meghatározása
Feladat:Igazolja mérésekkel a harmonikus rezgőmozgás periódusidejének az ismert rezgésidőképlettel megadott tömegfüggését! Határozza meg a kiadott kődarab tömegét a közölt leírás szerint!
mD
T 2
Kisebb tartalmi változások
Rugóra függesztett test rezgésidejének vizsgálata
√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
07,13,4
4,4bR Ω
• 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.
A domború lencse fókusztávolságának meghatározása Bessel-módszerrel
s
dsdsf
4
)()(
Feladat:Állítsa össze a kísérletet!Határozza meg a leírt Bessel-féle módszerrel a lencse fókusztávolságát!
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 !
KözépszintIskolai 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!