A 2006. évi emelt szintű fizika érettségi kísérleti feladatai

Előszó

A 2005-ben érvénybe lépő új érettségi vizsgarend szerint fizika érettségi vizsga két szinten tehető le: középszinten - a középiskola saját szervezésében - és emelt szinten - a felkészítő középiskolától független vizsgaközpontokban. A vizsga mindkét esetben írásbeli és szóbeli vizsgából áll. A szóbeli vizsga része a kísérleti, mérési feladat megoldása.
A szóbeli vizsga kísérleti része nem csak a diákoknak jelent kihívást, hanem a szaktanárok döntő részének is, hiszen mintegy három évtizede - a tagozatos osztályok fizika érettségijén - volt utoljára ilyen feladat.
Az emelt szintű vizsga 20 tételének címét és a tételekhez kapcsolódó kísérleti feladatokat az Oktatási Minisztérium megbízásából a Kiss Árpád Országos Közoktatási Szolgáltató Intézmény, Vizsgafejlesztő Központ hozza nyilvánosságra. A 2006. évi tételek és mérési feladatok nagyobb része megegyezik a 2005. évivel, de mintegy egyharmad részben új kísérleti feladatokat tűztek ki. A tételek címe, a kísérleti feladatok, és az utóbbiakhoz kapcsolódó kiegészítő információk, a Minisztérium honlapjáról (www.om.hu ) bárki számára elérhetők.
Kiadványunk alapvetően a kísérleti feladatok megoldásához szeretne segítséget adni. A nyilvánosságra hozott 20 feladat mindegyikével a kiadvány külön fejezete foglalkozik. Minden fejezet a szükséges kísérleti eszközök felsorolásával kezdődik. Mivel a kísérletek jó része többféle módon is összeállítható és elvégezhető, minden variánsra nem térhettünk ki. Hiányzik a felsorolásból a kísérleti munkához általában szükséges felszerelés (négyzethálós papír, ceruza, mm-beosztású vonalzó, kalkulátor, stb.) is. A feladat szakszerű megfogalmazása után a kísérlet leírása következik. Ennek során bemutatjuk a kísérleti összeállítást, kitérünk a felhasználásra kerülő alkatrészek, eszközök bemutatására, összekapcsolásuk sorrendjére, javasolt módjára. Az esetek többségében fotón mutatjuk be az összeállított kísérletet, máskor - ha ez ad több információt - grafikus vázlatot, kapcsolási rajzot mellékelünk. A kísérlet összeállításának ismertetése után lépésről lépésre leírjuk a kísérlet/mérés elvégzésének módját. A mérőkísérletek esetén tájékoztatásként közöljük az általunk végzett mérések eredményeit. A mérési adatok feldolgozását, az eredmények értelmezését úgy próbáljuk bemutatni, hogy az bárki által elvégezhető legyen. Ez utóbbi a magyarázata annak, hogy az eredmények grafikus ábrázolásához „kockás" füzetlapot használunk. Hasonló okból nem használunk számítógépes függvényillesztést, annak ellenére sem, hogy az érettségizők közt biztosan vannak olyanok, akik meg tudják ezt tenni, és a szükséges gépi háttérrel is rendelkeznek. A lineáris összefüggések vizsgálata egyszerű grafikus ábrázolással megoldható. Ha az adatok lineáristól eltérő függvénykapcsolatát kívánjuk igazolni, nehezebb dolgunk van. Ekkor az igazolandó függvényt az egyenlet átrendezésével, esetleg új változó bevezetésével linearizálni kell, majd ennek megfelelően kell ábrázolni a mérési adatokat. Ha a pontok ilyen ábrázolásban jól illeszkednek egyenesre, igazoltuk a feltételezett függvénykapcsolatot. Ilyen módszert használunk a 15., az 19., és a 20. számú tételekhez tartozó mérések kidolgozása során.
A mérések bemutatása során viszonylag kevés szó esik a mérések hibájáról. Ennek az oka az, hogy a szóbeli érettségin a felkészülésre és ezen belül a kísérletek elvégzésére nem áll rendelkezésre túl sok idő. Ha az elvileg kívánatos alapossággal fognánk munkához, és minden mérést többször ismételnénk, átlagolnánk, stb. nem jutna idő a feladat lényegének megoldására. Ettől függetlenül természetesen jogos elvárás a fizikából emelt szinten érettségiző diáktól, hogy tisztában legyen a mérési hiba fogalmával, és azt rákérdezésre az adott mérési problémára aktualizálni tudja. A mérési hiba becslésénél az alapvető szabály az, hogy a felhasznált mérőműszer érzékenységét tekintjük a hiba meghatározójának. A mérési hiba értelmezésére a 11. feladatban mutatunk példát. Vissza