BOSNA I HERCEGOVINA FEDERACIJA BOSNE I HERCEGOVINE TUZLANSKI KANTON MINISTARSTVO OBRAZOVANJA/NAOBRAZBE, NAUKE/ZNANOSTI, KULTURE I SPORTA/ŠPORTA PEDAGOŠKI ZAVOD TUZLA F PREDMETNI ISPITNI KATALOG ZA OPĆU MATURU Fizika Primjenjuje se od juna 006. godine
1. UVOD Eksterna matura u općim gimnazijama Tuzlanskog kantona se prvi puta polaže 006. godine. Ovaj Predmetni katalog znanja za eksternu maturu iz fizike namijenjen je učenicima koji su kao predmet za polaganje izabrali fiziku. Sadržaji koji su odabrani za ispitivanje i provjeravanje na maturi predstavljaju najvažnije programske sadržaje iz fizike i osnova su za uspješan nastavak studija priodnih, biomedicinski i tehničkih nauka. Provjerom su obuhvaćena i znanja iz obrade rezultata laboratorijskih vježbi koje su učenici radili u toku izborne nastave i priprema za polaganje maturskog ispita. U Katalogu je data i organizacija i ocjenjivanje ispita. One su strukturirane tako da omogućavaju ne samo provjeru znanja iz svih oblasti predviđenih Katalogom već i provjeru sposobnosti učenika da povezuju znanja iz različitih oblasti pri rješavanju postavljenih problema. U zadacima i jednačinama koristi se standardno označavanje i terminologija iz udžbenika navedenih kao literatura.. CILJ ISPITA Ovim ispitom se želi provjeriti koliko su znanja koja su učenici usvojili i sposbnosti koje su razvili u skladu sa ciljevima i zadacima koji su postavljeni u proučavanju fizike u toku školovanja u općoj gimnaziji. Po nastavnom planu predviđeno je da ovi učenici imaju 341 čas teorijske nastave, 35 časova laboratorijskog rada i 4 časa izrade pismenih zadataka. Takav fond je dovoljan za ostvarivanje postavljenih ciljeva. Smatramo da su Ministarstvo obrazovanja i škole obavezne uložiti više napora i sredstava za obezbjeđivanje boljih uslova za laboratorijski rad, kako bi se i kvalitet učeničkih znanja na tom području poboljšao..1 Ciljevi i zadaci učenja fizike 1. Potrebno je pogodnom kombinacijom teorijskih objašnjenja, demon-stracionih ogleda i praktičnog laboratorijskog rada postići da učenici: usvoje dovoljno savremenih znanja i razumiju fiziku, upoznaju primjenljivost fizički znanja u nauci, tehnici i svakodnevnom životu, upoznaju primjenljivost i ograničenost fizičkih metoda ispitivanja, kao i da budu sposobni da ih koriste u drugim naukama i svakodnevnom životu, formiraju naučni pogled o materijalnosi svijeta, budu dobro pripremljeni za studij prirodnih, biomedicinskih i tehničkih nauka na univerzitetu.. Razvijati kod učenika sposobnosti i vještine iz fizike koje: su važne i korisne za dalje studiranje i korišćenje u tehnici, doprinose efikasnom i dobro organizovanom eksperimentalnom i praktičnom radu, su važne i korisne za svakodnevni život, su važne za grupni i individualni rad, omogućavaju upotrebu različitih izvora informacija u sticanju znanja. 3. Razvijati kod učenika osobine koje su važne za proučavanje prirode kao što su: jasnost i preciznost u izražavanju objektivnost doslednost i izdržljivost 4. Razvijati kod učenika interes i brigu za očuvanje životne sredine 5. Razvija kod učenika svijest da: se naučne teorije i metode razvijaju djelovanjem pojedinaca i grupa na proučavanje prirode i upotrebu rezultata tih proučavanja mora da podliježe društvenim, ekonomskim, tehničkim, etičkim i kulturnim uticajima i ograničenjima, jer mogu da donesu korist, ali i štetu kako pojedincu, tako i društvu i okolini, znanje prelazi granice država i da je jezik nauke svima razmljiv ako se dosledno i pravilno koristi
. Područja provjeravanja Provjeravanje znanja iz fizike obuhvata: Znanje i razumijevanje Prikupljanje i obradu rezultata mjerenja te rješavanje zadataka Eksperimentalne sposobnosti i vještine Znanje i razumijevanje: Učenici treba da poznaju i razumiju: fizikalne pojave, dejstva, veličine, zakone, definicije, pojmove i teorije formule i dogovorene simbole za označavanje veličina i jedinica fizikalnu mjernu opremu i uređaje, način njihove upotrebe i sigurnosne mjere pri korišćenju uticaj primjene fizikalnih zakona u tehnologiji na društvo, privredu i životnu sredinu Prikupljanje i obrada rezultata mjerenja te rješavanje zadataka Učenici treba da budu spodobni da riječima, ali i na druge načine (formulama, grafički, tabelarno) da: pronađu, izaberu, urede i pregledno predstave informacije iz različitih izvora, prevedu informacije iz jednog oblika u drugi, koriste numeričke i druge podatke, iskoriste prikupljene podatke za uočavanje veza i zakonitosti među njima postavljaju pretpostavke (hipoteze) za dolaženja do objašnjenja pojava objašnjava pojave, formuliše zakonitosti i veze među ispitivanim veličinama rješava zadatke i upotrijebi znanje u novim situacijama (Pri rješavanju zadataka se ne koristi diferencijalni i integralni račun) Eksperimentalne sposobnosti i vještine Učenici treba da budu sposobni da: pravilno upotrijebe mjerne instrumente, sprave i materijal u toku eksperimentalnog rada pravilno izvrše i zapišu rezultate opažanja i mjerenja obrade podatke i pravilno izraze rezultate mjerenja neke fizikalne veličine Ove eksperimentalne sposobnosti i vještine učenici treba da dobiju u toku laboratorijskog rada i izvođenja demonstracionih ekesperimenata. U toku laboratorijskog rada učenici treba da što više samostalno rade uz korišćenje uputstava, ako je to potrebno, a u toku demonstracije eksperimenat treba koristiti svaku priliku da neko od učenika učestvuje u realizaciji. 3. NAČIN POLAGANJA ISPITA I OCJENJIVANJE NA ISPITU 3.1 Način polaganja ispita Ispit se polaže pismeno Polaganje traje 135 minuta Ocjenjivanje na ispitu je eksterno Na ispitu se može raditi naliv perom, hemijskom olovkom, grafitnom olovkom, može se brisati gumicom, može se koristiti vlastiti geometrijski pribor, može se koristiti vlastiti džepni kalkulator, ali bez mogućnosti grafičkog prikazivanja i računanja sa simbolima. 3. Vrste zadataka i ocjenjivanje 3
Prvi dio-30 pitanja sa ponudjenih 4 odgovora od kojih je samo jedan tačan.sa po jednim bodom ocjenjuje se 0 pitanja,a sa dva boda 10 pitnja. (40 bodova ukupno) Drugi dio-4 obimnija zadatka u kojima se u cjelosti provjeravaju znanaje i razumijevanje pojedinih oblasti iz kataloga, kao i sposobnost povezivanja gradiva. Od 4 ponudjena učenik bira i rješava 3 zadatka. Samo se ocjenjuju ta 3 zadatka (svaki zadatak 15 bodova-ukupno 45 bodova) Treći dio-tri zadatka sa laboratorijskih vježbi u kojima su dati rezultati mjerenja, a zadatak učenika je da napravi tabelu, grafički prikaže vezu među dobijenim podacima, računskim i grafičkim putem dobije vrijednost tražene veličine, izračuna maksimalnu relativnu i maksimalnu apsolutnu grešku, i iskaže rezultat ispitivanja navodeći najviše jednu nesigurnu cifru. Od 3 ponudjena učenik bira i rješava 1 zadatak. Samo se ocjenjuju taj 1 zadatka. (15 bodova) Ukupan broj bodova na ispitu za sve zadatke je maksimalno 100. 3.3. Pomoćni materijali na ispitu Uz ispitni materijal svaki učenik će dobiti tabelu sa vrijednostima konstanti, osnovne jednačine iz svake oblasti provjeravanja znanja i Periodni sistem elemenata. Kandidat ih treba znati pravilno koristiti. 4.SADRŽAJ ISPITA Red. Nastavna oblast i nastavna jedinica Razred broj 1. UVOD I i III Ishodi učenja 1.1 Fizičke veličine i njhove jedinice u SI -učenik treba da bude sposoban da: -razlikuje osnovne i izvedene fizičke veličine i jedinice -navede osnovne jedinice i njihove definicije (približno) -zna izvesti izvedenu jedinicu na osnovu formule kojom je izvedena veličina izražena -razlikuje skalarne i vektorske veličine -sabira vektore po pravilu paralelograma i mnogougla -sabira vektore pomoću komponenata -razlaže vektore u zadanim smjerovima 1. Mjerenje i obrada rezultata mjerenja I, II, III i IV -učenik treba da bude sposoban da: -da direktno standardnim instrumentima izmjeri dužinu, vrijeme, masu, temperaturu i jačinu električne struje i zapiše rezultat mjerenja sa maksimalnom apsolutnom i maksimalnom relativnom greškom mjerenja -da iz više ponovljenih mjerenja izračuna srednju vrijednost i procijeni apsolutnu i relativnu grešku mjerenja -da može, na osnovu direktno mjerenih veličina, koristeći odgovarajuću formulu, odrediti vrijednost indirektno mjerene veličine te maksimalnu relativnu i maksimalnu apsolutnu grešku u njenom određivanju -da pravilno zaokružuje rezultate računanja u zavisnosti od broja sigurnih cifara u ulaznim podacima i u zavisnosti od operacija koje se sa njima izvode -da može na milimetarskom papiru grafički prikazati linearnu zavisnost među određenim veličinama i sa grafika odrediti koeficijent smjera pravca i iz toga odrediti vrijednost indirektno mjerene veličine i njenu jedinicu 4
MEHANIKA Ishodi učenja:.1 KINEMATIKA I i III -učenik treba da bude sposoban da: -definiše srednju i trenutnu brzinu i ubrzanje -za jednoliko i jednoliko promjenljivo pravolinijsko kretanje matematički iskaže zavisnost položaja, puta, brzine i ubrazanja od vremena i da ih upotrijebi pri rješavanju računskih zadataka -kod obje vrste kretanja grafički prikaže položaj, brzinu, put i ubrzanje u x,t-, v,t-, s,t- i a,t koordinatnom sistemu, -da iz grafika zavisnosti položaja od vremena dobije brzinu, da iz grafika zavisnosti brzine od vremena dobije put i ubrzanje, kao i da iz grafika zavisnosti ubrzanja od vremena dobije brzinu -za hitac na dole, slobodno padanje, hitac u vis, horizontalni hitac i kosi hitac matematički iskaže zavisnost položaja, puta i brzine od vremena i da ih upotrijebi pri rješavanju računskih zadataka -definisati brzinu i ubrzanje pri krivolinijskom kretanju -definisati ugaonu brzinu, period i frekvenciju pri jednolikom kružnom kretanju -matematički izraziti vezu među ugaonom brzinom, periodom i frekvencijom, te vezu ugaone i linijske (tangencijalne) brzine -matematički izrazi centripetalno ubrzanje pri jednolikom kružnom kretanju pomoću linijske (tangencijalne) i ugaone brzine, poluprečnika putanje, perioda i frekvencije i poveže ga sa centripetalnom silom. DINAMIKA I i III Ishodi učenja..1 Newtonovi zakoni mehanike I i III -učenik treba da bude sposoban da: -objasni pojam mase, inercije i količine kretanja (impulsa) tijela i zna jedinice za te veličine. Matematički izrazi količinu kretanja tijela kao vektor -opiše silu kao vektorsku veličinu i zna jedinicu za nju - grafičkim putem nađe zbir sila i rastavi datu silu na komponente u ravni -u pravouglom koordinatnom sistemu u ravni, izračuna komponente sile i iz komponenata izračuna jačinu sile -formuliše Newtonove zakone mehanike u inercijalnim sistemima i koristi ih za rješavanje računskih zadataka -matematički izrazi impuls sile u vektorskom obliku -formuliše i matematički izrazi Hookeov zakon -definiše krutost opruge i uptrijebi oprugu za mjerenje sile - definiše koeficijent trenja klizanja, silu trenja klizanja i koristiti ih u rješavanju zadataka - objasni silu zatezanja i reakciju podloge i koristi ih u rješavanju zadataka - grafički prikaže sve sile koje djeluju na izabrano tijelo-na primjer tijelo na glatkoj ili hrapavoj strmoj ravni, tijelo obješeno na koncu, tijelo obješeno na oprugu itd. - ralikuje unutrašnje i spoljašnje sile u sistemu, te usvoji pojam izolovanog sistema -koristi dijagram slobodnog tijela u rješavanju računskih zadataka -objasni pojam neinercijalnog sistema i inercijalne sile i koristi je za rješavanje računskih zadataka -razlikuje masu i težinu tijela -koristi vezu između mase i gustine tijela -razlikuje silu Zemljine teže i težinu tijela i razumije bestežinsko stanje -shvati razliku između centripetalne i centrifugalne sile -formuliše zakon o održanju impulsa (količine kretanja) u izolovanom sistemu - uptrijebiti zakon o održanju količine kretanja pri elastičnim i neelestičnim sudarima 5
.. Rad, snaga i energija I i III -učenik treba da bude sposoban da: -definiše i izračuna rad i snagu konstantne i srednje sile koja djeluje u pravcu pomjeranja tijela i kada sa smjerom pomjeranja zaklapa konstantan ugao -izračuna kinetičku energiju tijela pri translatornom kretanju -izračuna potencijalnu energiju polju sile Zemljine teže u blizini njene površine -izračuna potencijalnu energiju elastično deformisane opruge -formuliše zakon o održanju ukupne mehaničke energije u izolovanom sistemu -formuliše zakon o održanju ukupne energije -rješava zadatke iz kretanja i sudara korišćenjem zakon o održanju energije i zakona o održanju količine kretanja..3 Gravitacija I i III učenik treba da bude sposoban da: -iskaže Keplerove zakone o kretanju planeta -matematički izrazi i koristi Newtonov zakon opće gravitacije u rješavanju zadataka -izračuna prvu i drugu kosmičku brzinu..4 Dinamika obrtnog kretanja I i III -učenik treba da bude sposoban da: -usvoje pojam momenta sile i momenta sprega sila u odnosu na neku osu -usvoje pojam momenta inercije tijela u odnosu na neku osu -iskažu drugi Newtonov zakon za obrtno kretanje -izračunaju kinetičku energiju tijela koje rotira oko nepomične ose -usvoje pojam momenta impulsa tijela u odnosu na neku osu -formulišu zakon o održanju momenta impulsa u izolovanom sistemu i koriste ga u rješavanju zadataka.3 Mehanika fluida I i III -učenik treba da bude sposoban da: -formuliše Pascalov zakon -izračuna hidrostatički pritisak -formuliše Arhimedov zakon i primjenjuje ga za rješavanje zadataka -definiše zapreminski i maseni protok tečnosti (gasa) -napiše jednačinu kontinuiteta strujanja i koristi je za rješavanje zadataka -napiše Bernoullievu jednačinu, napiše značenje pojedinih članova i koristi je u rješavanju jednostavnijih zadataka iz strujanja tečnosti i gasova 3. MOLEKULARNA FIZIKA. I i III Ishodi učenja TERMODINAMIKA 3.1 Unutrašnja energija i toplota I i III -učenik treba da bude sposoban da: -zna objasniti šta je unutrašnja energija i temperatura -opiše mjerenje temperature tečnim i otpornim termometrima i termoelementima -matematički izrazi količinu toplote i koristi je u rješavanju zadataka -definiše specifični toplotni kapacitet tijela i koristi ga u rješavanju zadataka -zna objasniti proocese promjene agregatnih stanja, definisati specifičnu toplotu topljenja i isparavanja i upotrijebiti ih za rješavanje zadataka -zna objasniti proocese isparavanja, ključanja i kondenzovanaj, kao i specifičnu toplotu isparavanja i specifičnu toplotu kondenzovanja -matematički izrazi promjenu dužine i zapremine usljed zagrijavanja i koristi ih za rješavanje zadataka 3. Molekularno-kinetička teorija gasova I i III -učenik treba da bude sposoban da: -definiše mol kao jedinicu za količinu materije (gradiva) -definiše apsolutnu temperaturu na osnovu zakona promjene pritiska idealnog gasa i definiše jedinicu 1 K -napiše opštu jednačinu gasnog stanja i koristi je pri izotermnom, izobarnom i izohornom termodinamičkim procesima -grafički prikaže izobarni, izotermni i izohorni proces -izrazi vezu između srednje kinetičke energije i apsolutne temperature 6
3.3 Termodinamika I i III -učenik treba da bude sposoban da: -izrazi spoljašnji rad gasa pri izobarnom i izotermnom procesu -izrazi i formuliše I princip termodinamike -izrazi i formuliše II princip termodinamike -razlikuje molarne toplotne kapacitete gasova pri stalnom pritisku i stalnoj zapremini -defiše povratni kružni proces, izrazi stepen korisnog dejstva takvog procesa i koristi ga u rješavanju zadataka 4. ELEKTRICITET I MAGNETIZAM II i III Ishodi učenja 4.1 Elektrostatika -učenik treba da bude sposoban da: -opiše diskretnost elektriciteta i koristi pojam elementarnog naelektrisanja -formuliše i matematički izrazi Coulombov zakon i da ga primjenjuje u rješavanju zadataka -zna izračunati jačinu električnog polja tačkastog naelektrisanja, sistema tačkastih naelektrisanja, naelektrisanog sfernog provodnika -da izračuna rad sile električnog polja -zna izraziti napon između tačaka homogenog električnog polja pomoću jačine električnog polja -objasni šta su ekvipotencijalne površine i grafički ih predstavi u homogenom električnom polju i polju tačkastog naelektrisanja -zna šta je kondenzator i kako se računa ekvivalentni kapacitet serijski i paralelno vezanih kondenzatora -objasni pojavu elektrostatiče influencije u metalima i polarizacije u dielektricima -izračuna energiju i gustinu energije električnog polja kondenzatora 4. Električna struja II i III -učenik treba da bude sposoban da: -definiše jačinu i gustinu električne struje i poveže ih sa usmjerenim kretanjem i elementarnim naelektrisanjem -izrazi električni otpor provodnika i izračunava ekvivalentni otpor serijski i paralelno vezanih otpornika i koristi ih u rješavanju zadataka -definiše elektromotornu silu i unutrašnji otpor izvora i formuliše Ohmov zakon za dio i cijelo nerazgranato strujno kolo i koristi ih u rješavanju zadataka -zna vezati ampermetar i voltmetar u strujno kolo -izrazi prvo i drugo Kirchhoffovo pravilo i zna da ga primjenju u rješavanju jednostavnijih razgranatih kola -koristi izraze za rad i snagu jednosmjerne električne struje 4.3 Magnetno polje II i III -učenik treba da bude sposoban da: -pomoću silnica predstavi magnetno polje stalnih magneta, pravolinijskog provodnik i zavonice -odredi pravac i smjer sile kojom magnetno polje djeluje na provodnik sa strujom -definiše magnetnu indukciju i izračunava magnetnu indukciju blizini beskonačn dugačkog pravolinijskog provodnika i u untrašnjosti zavojnice -matematički izrazi silu kojom homogeno magnetno polje djeluje na naelektrisanu česticu koja se kreće -odredi putanju naelektrisanih čestica u homogenom električnom i magnetnom polju -objasni rad katodne cijevi -zna izračunati silu međusobnog djelovanja paralelnih provodnika sa strujom i definiciju ampera kao osnovne jedinice SI -izračuna moment koji djeluje na strujnu konturu u homogenom magnetnom polju -objasni korišćenje obrtnog momenta kod elektromotora za jednosmjernu struju i instrumentima sa pokretnim kalemom 7
4.4 Elektromagnetna indukcija II i III -učenik treba da bude sposoban da: -definiše magnetni fluks kroz datu površinu u homogenom magnetnom polju -formuliše Faradayev zakon elektromagnetne indukcije i upotrijebi ga da za izračuna ems pri kretanju provodnika u homogenom magnetnom polju i pri promjeni magnetnog fluksa u konturi i zavojnici -iskoristi Lenzovo pravilo za određivanje smjera indukovane struje u datom slučaju -shvati samoindukciju i izrazi vrijednost indukovane elektromotorne sile samoindukcije -defeiniše jedinicu za induktivitet -upotrijebi jednačinu za energiju i gustinu energije magnetnog polja -objasni prenos električne energije dalekovodima 5. OSCILACIJE I TALASI II i IV Ishodi učenja: 5.1 Oscilatorno kretanje II i IV -učenik treba da bude sposoban da: -formuliše Hoockeov zako za istezanje (sabijanje) i grafički predstavi zavisnost istezanja elastične opruge od jačine sile -na osnovu Drugog Newtonovog zakona i izraza za silu elastičnosti -matematički izrazi i grafički prikaže zavisnost položaja, brzine i ubrzanja od vremena za harmonijsko oscilovanje i napiše šta predstavlja koja oznaka -sa datog grafika zavisnosti položaja, brzine i ubrzanja od vremena može odrediti period, odnosno frekvenciju oscilovanja -koristiti izraz za period harmonijskog oscilovanja malog tijela obješenog na elestičnoj opruzi i matematičkog klatna -definiše energiju oscilovanja i opiše pretvaranje energije u toku oscilovanja tijela na elestičnoj opruzi i matematičkog klatna -shvati i grafički prikaže zavisnost položaja tijela od vremena kod prigušenog oscilovanja -svati prinudno oscilovanje i skicira rezonantnu krivu 5. Talasno kretanje. Zvuk II i IV -učenik treba da bude sposoban da: - razlikuje transverzalne i longitudinalne talase -razlikuje pojmove talasni front, talasna površina i zrak -grafički prikaže trenutnu sliku sinusnog talasa i sa nje odredi amplitudu i talasnu dužinu -zna napisati i koristiti jednačinu koja povezuje brzinu, talasnu dužinu i frekvenciju talasa -može pomoću uzastopnih slika položaja djelića sredine prikazati rasprostiranje progresivnih i stojećih talasa u nekoj sredini -može opisati nastajanje stojećeg talasa na zategnutoj žici cijevi otvorene na oba kraja i matematički izrazit vrijednosti vlastitih frekvencija -opiše odbijanje i prelamanje talasa i objasni odbijanje od slobodnog i učvršćenog kraja konca -objasni princip superpozicije i interferenciju talsa i izraziti uslove maksimalnog pojačanja i maksimalnog slabljenja u datoj tački -objasni šta je polarizacija talasa -zna šta je čujni zvuk, šta je infra zvuk i šta je ultra zvuk -razlikuje objektivne i subjektivne karakteristike zvuka -objsni pojavu Dopplerovog efekta kod zvučnih talasa i koristiti jednačinu za promjenu frekvencije 5.3 Elektromagnetne oscilacije i talasi II i IV -učenik treba da bude sposoban da: -razumije dobijanje naizmjenične struje i grafički prikaže zavisnost jačine struje i napona od vremena i sa grafika odredi trenutnu i amplitudnu vrijednost -razlikuje trenutnu, maksimalnu i efektivnu vrijednost naizmenične struje -zna izračunati omski, induktivni i kapacitivni otpor u kolu naizmjenične struje -zna izračunati ukupan otpor (impedanciju) u kolu naizmjenične struje koristeći vektorski dijagram ako su omski otpor, zavojnica i kondenzator vezani redno (serijski) -zna izračunati aktivnu snagu naizmjenične struje -izračuna indukovani napon na sekundaru neopterećenog idealnog 8
transformatora -šematski prikaže električno oscilatorno kolo i opiše elektromagnetske oscilacije -koristiti jednačinu za period sopstvenih oscilacija elktričnog oscilatornog kola -koristiti izraz za brzinu elektromagnetskih talasa prema Maxwelovoj teoriji -izraziti gustinu toka energije pomoću amplituda E i B 5. OPTIKA III i IV Ishodi učenja: 5.1 Fotometrija i geometrijska optika -učenik treba da bude sposoban da: -zna primijeniti osnovne fotometrijske veličine -zna da formuliše zakon odbijanja i prelamanja svjetlosti -zna konstruisati likove kod ravnog, ispupčenog i udubljenog sfernog ogledala -zna pojam totalne refleksije i njene primjene -zna konstrukciju likova kod ispupčenih i udubljenih sfernih sočiva -zna primjenjivati osnovnu opričarsku jednačinu za izračunavanje pšoložaja i veličine lika kod sabirnih i rasipnih sočiva - zna nabrojati nedostatke sočiva 5. Talasna optika III i IV -učenik treba da bude sposoban da: -zna objasniti šta je disperzija svjetlosti na prizmi -zna objasniti interferenciju svjetlosti i uslove maksimalnog pojačanja i slabljenja -zna izračunati rastojanje između dvije interferentne pruge pri interferenciji svjetlosti od dva bliska proreza (Youngov eksperiment) -zna objasniti difrakciju svjetlosti na malom otvoru -zna uslov za maksimalno pojačanje pri difrakciji svjetlosti na optičkoj rešetci -zna objasniti šta je polarizacija i kao se ona može izvršiti kod svjetlosti 6. OSNOVI SAVREMENE FIZIKE III i IV Ishodi učenja 6.1 Teorija relativnosti -učenik treba da bude sposoban da: -razlikuje inercijalne i neinercijalne sisteme referncije -zna formulisati princip relativnsoti u fizici -zna Lorentzove transformacije koordinata i vremena -zna posledice Lorentzovih transformacija (kontrakcija dužine i dilatacija vremena) -zna realciju o ekvivalentnosti mase i energije -zna relativistički izraz za kinetičku energiju 6. Talasno-korpuskularni dualizam elektromagnetnog zračenja IV -učenik treba da bude sposoban da: -zna formulisati i matematički izraziti Kirchhoffov, Stefan- Boltzmannov i Wienov zakon zračenja -zna izraziti Planckovu hipotezu o kvantima zračenja -zna Einsteinovu relaziju za fotoelektrični efekat i zna je primjenjivati u rješavanju zadataka iz fotoelektričnog efekta -zna izaračunati promjenu talasne dužine X-zračenja u Comptonovom efektu 6.3 Linijski spektri i građa atoma IV -učenik treba da bude sposoban da: -stekne predstavu o Rutherford-Bohrovom modelu atoma Zna izraziti talasni broj linije u serijama spektralnih linija koje su otkrivene u spektru atoma vodonika (Lymanova, Balmerova, Paschenova,...) -zna formulisati Bohrove postulate -zna izvesti izraz za brzinu i poluprečnik stacionarne putanje u atomu vodonika -zna izvesti i izračunati energiju elektrona na stacionarnoj putanji u atomu vodonika -zna grafički predstaviti energetske nivoe atoma vodonika i objasniti kako nastaju spektralne serije 9
6.7 Fizika atomskog jezgra IV -učenik treba da bude sposoban da: Izračuna defekt mase datog jezgra i energiju veze tog jezgra -zna da primjenjuje zakon o očuvanju energije-mase, broja nukleona i naelektrisanja u nuklearnim reakcijama -zna zakon radioaktivnog raspadanja i da može izračunati broj jezgara koja ostanu neraspadnuta poslije vremna t -zna izračunati broj jezgara koja se raspadnu za vrijeme t -zna definisati period poluraspada -zna izračunati aktivnst datog radioaktivnog preparata i promjenu aktivnosti u toku vremena -zna prikazati alfa raspad -zna prikazati beta raspad -zna prikazati gama raspad 7. OSNOVI ASTROFIZIKE I KOSMOLOGIJE IV Ishodi učenja - sadržaj svemira -postanak svemira, atoma, vasionsih objekata,... -sudbina svemira,... 5. SPISAK LABRATORIJSKIH VJEŽBI 1. Mjerenje dužine i određivanje zapremine tijela.obrada podataka. Određivanje koeficijenta trenja 3. Zakon održanja mehaničke energije 4. Određivanje koeficijenta krutosti opruge 5. Provjeravanje gasnih zakona i jednačine gasnog stanja 6.Provjeravanje Ohmovog zakona za dio strujnog kola(ui-metoda,jednosmjerna struja) 7.dređivanje ubrzanja sile Zemljine teže matematičkim klatnom 8.Određivanje brzine zvuka u vazduhu 9.Određivanje induktiviteta zavojnice 10.Određivanje indeksa prelamanja stakla 11.Određivanje talasne dužine (laserske) svjetlosti pomoću difrakcione rešetke. 1.Odrđivanje žižne daljine sabirnog sočiva 13.Određivanje talasne dužine svjetlosti pomoću difrakcione rešetke 14.Određivanje elementarnog naboja elektrolizom 15.Određivanje Planckove konstante pomoću fotoefekta Prilog 1.Važnije fizikalne konstante ubrzanje sile Zemljine teže g = 9,81 m/s brzina svjetlosti u vakuumu elementarni naboj c = 3,00 10 8 m/s e = 1,60 10-19 C Avogadrova konstanta N A = 6,0 10 3 mol -1 molarna gasna konstanta R = 8,31 J/mol K gravitaciona konstanta g = 6,67 10-11 Nm /kg permitivnost vakuuma e 0 = 8,85 10-1 F/m 10
permeabilnost vakuuma Boltzmanova konstanta m 0 =4p 10-7 H/m k = R/N A = 1,38 10-3 J/K Stefan-Boltzmanova konstanta s = 5,67 10-8 W/m K 4 atomska jedinica mase masa elektrona Planckova konstanta Wienova konstanta masa protona masa neutrona standardna temperatura standardni pritisak elektronvolt astronomska jedinica u = 1,66 10-7 kg m e = 9,11 10-31 kg h = 6,63 10-34 Js b =,90 10-3 Km m p = 1,00776 u m n = 1,008665 u T 0 = 73,15 K p 0 = 101 35 Pa ev = 1,60 10-19 J AU = 1,4959787 10 11 m Rydbergova konstanta R = 1,097 10 7 m -1 Prilog.Osnovne jednačine Kretanje.Greške pri mjerenju Sila Energija x1 + x +... + xn m1m x = F = γ n r x1 + x +... xn r r mv x = p = mv Ek = n r r x = x ± x F = ma Ep = mgh x ε = F = kx x r r s = vt F t = p A = F s cosα P = A t E ep = at s = v0t + F tr = µ N A= E k + E p v = v 0 + at L = Iω A= p V ρv v = v 0 +as M =Iα p + + ρgh = const r r v = ωr M t = L a c = ω r a t = rα F = ps p = ρgh F = ps F p = ρogv kx 11
Elektrika Magnetizam Oscilacije i talasi q I = F = IlBsin α y = Asin ωt t q1q F = F = qvb sin α v = v t 0 cosω 4πεr r r µ I F = qe B = a = ω y πa 1 1 A = q = pu kqq p B = µni r1 r l r r q = CU Φ = B S = BS cosα T T = π = π C = εs U i = Blvsin α c = λf d CU LI c W e = W m = f = f 0 c ± v I U = RI U i = U 0 sin ωt L = 10log I R = ρl S n n i i= 1 i= 1 Φ U i = t ε = R I Φ = LI P = UI i i µ N S L = l Toplota Optika Moderna fizika m n = = M nrt N N A c n = E = hf v pv = n 1 sin α = n sin β hf = A i + E k l = α l t 1 1 1 = + E = mc f a b V = γ V t Φ = Iω 1 1 1 = R λ m n Q = U + A I h E = cosα λ = r mv Q = cm t d sin α = kλ A= λn Q = qm E k = 3/ nrt m k λt N = N 0 e 4 I = σt λ = ln / T l g 0 1
6.KANDIDATI SA POSEBNIM POTREBAMA Zakon o maturi predvidja da kandidati polažu maturu pod jednakim uvjetima.kandidatima sa posebnim potrebama (ozljede,bolest,...) može se,s obzirom na vrstu hendikepa,prilagoditi način polaganja mature i način ocjenjivanja znanja. Moguće su sljedeće prilagodbe: 1. Polaganje mature u dva zasebna roka.. Produženje vremena polaganja maturskog ispita 3. Prilagodjen oblik ispitnog gradiva(npr. Braillovo pismo,zapis ispitnog gradiva na disketi,...) 4. Poseban prostor,prilaodjena radna površina,dodatno osvjetljenje,... 5. Upotreba posebnih pomagala(braillov pisaći stroj,odgovarajuće olovke,folije,...) 6. Ispit sa pomočnikom(npr. pomočnik čitač ili pisar) 7. Upotreba kompjutera 8. Prilagodba obavljanja praktičnog dijela maturskog ispita 9.Prilagodjen način ocjenjivanja kandidatu sa posebnim potrebama 13
BOSNA I HERCEGOVINA FEDERACIJA BOSNE I HERCEGOVINE TUZLANSKI KANTON MINISTARSTVO OBRAZOVANJA/NAOBRAZBE, NAUKE/ZNANOSTI, KULTURE I SPORTA/ŠPORTA PEDAGOŠKI ZAVOD TUZLA Šifra Kandidata juni, 006. godine FIZIKA Uputstvo kandidatu: Test popunjavajte perom ili hemijskom olovkom. Dozvoljeno je korištenje pomagala: logaritamskih tablica, džepnih računara bez mogućnosti simboličkog računanja i geometrijskog pribora. Vrijeme izrade testa: 180 minuta. Pažljivo proučite uputstvo. Počnite sa izradom testa, kada Vam dežurni nastavnik da potrebne upute. Prilijepite kod, odnosno upišite svoju šifru (u okvir u gornjem desnom uglu). Pomoćne radnje, u rješavanju zadataka, radite uz tekst zadatka. Ocjenjivač neće uzimati u obzir dodatne listove. Pišite čitko, perom ili hemijskom olovkom. Ako pogriješite, napisano prekrižite. Pazite da Vaš rad bude pregledan i čitljiv. U zadacima mora biti jasno i korektno predstavljen put do rezultata. Nejasni i nečitljivi zadaci neće se bodovati. Svaki zadatak brižljivo provjerite. Rješavajte ih promišljeno. Uzdajte se u sebe i svoje sposobnosti. Broj bodova, koje možete osvojiti, je 100. Prema broju osvojenih bodova, ocjene su: Osvojeni bodovi Ocjena - od 0 39... 1 - od 40 54... - od 55 69... 3 - od 70 84... 4 - od 85 100... 5 Želimo Vam puno uspjeha. 14
Prvi dio 1.Najmanji podiok skale voltmetra iznosi V.Kolika je apsolutna greška mjerenja napona sa tim voltmetrom? a) V; b)1 V; c)0,5 V;d)0, V. (Rješenje:b-1 bod).period oscilovanja matematičkog klatna iznosi s.kolika je relativna greška mjerenja vremena trajanja deset perioda oscilovanja.mjerenje je vršeno štopericom čiji najmanji podiok iznosi 0, s? a)1%;b)10%;c)5%;d)0,5%. (R: d- boda) 3.Koliko km/h je 36 m/s? a)10 km/h ;b) 0 km/h ;c) 36 km/h;d) 130 km/h 4. Zidar podigne vedro mase 10 kg,na visinu 5 m,za 7s.Kolika je snaga? a)7,0 W;b)70 W,c)0,70 kw;d)0,49 kw 5.Koja od navedenih vrijednosti za pritisak iznosi 1 N/cm? a)10 3 Pa;b)1 bar;c)0,1 bar;d)10 bara (R:d - 1 bod) (R: b- boda) (R: c-1 bod) 6.Jedno tijelo ima masu m i brzinu v.drugo tijelo ima masu m i brzinu v.kolika je ukupna kinetička energija oba tijela? 1 3 a) mv 5 ;b) mv ;c) mv ;d) 3mv (R: c boda) 7.Na rastojanju r 1 od tačkastog naboja jačina električnog polja je E 1.Kolika je jačina električnog polja na rastojanju r 1 /4 od naboja?, a)e 1 /16 ; b)e 1 /4; c) 4E 1 ; d) 16E 1 (R: d 1 bod) 8.Četiri struje se sastaju u čvoru.struje I 1 = 1 A i I = 3 A ulaze u čvor,a struja I 3 = A izlazi iz čvora. Odredi struju I 4. a) A izlazi iz čvora; b) A ulazi učvor; c) 6 A ulazi u čvor; d)problem nije fizikalno moguć (R: a 1 bod) 9.Sijalica emituje svjetlost jačine 100 cd.kolika je osvijetljenost tačke nazidu na koju svjetlost pada okomito i koja je udaljena m od zida? a)50 lx; b) 5 lx; c)5 lx; d),5 lx (R: c 1 bod) 10.Atomsko jezgro mase m 1 raspadne se na dva jezgra sa masama m i m 3.Sa kojim izrazom ćemo izračunati energiju koja se oslobodi pri toj reakciji? a) (m 1 m )c ;b) (m m 3 )c ; c) (m 1 m m 3 )c ; d) (m 1 m + m 3 )c (R: c boda) 15
Drugi dio 1. Tijelo mase m nalazi se na strmoj ravni nagibnog ugla α. a) Razloži silu teže koja djeluje na tijelo,na dvije komponente, od kojih jedna djeluje paralelno strmoj ravni,a druga okomito na strmu ravan. (3 boda) b) Izračunaj iznos tih komponenti u odnosu na silu teže ( boda) c)odredi grafički silu reakcije podloge,na kojoj se nalazi tijelo, i izračunaj njen iznos. (3 boda) d)tijelo se kreće niz strmu ravan sa trenjem.nacrtaj sile koje djeluju na tijelo. ( boda) e) Napiši jednačine kretanja tijela (3 boda) f) Čemu je jednak iznos sile trenja? ( boda) Rješenje: a)silu teže koja djeluje na tijelo vertikalno naniže,možemo razložiti na dvije komponente(sl. 1.). Sl. 1.Tijelo na strmoj ravni Komponenta F ima pravac paralelan strmoj ravni,a komponenta F N je okomita na strmu ravan. Komponenta F N samo pritiskuje podlogu i uravnotežena je silom reakcije podloge.kao spoljašnja sila ostaje samo komponenta F pod čijim djelovanjem se tijelo krećeniz strmu ravan. (3 boda) b)ugao kod C(sl.1.) je jednak nagibnom uglu strme ravni α,te je: F FN sin α = ; cosα = G G odnosno F = Gsinα i F N = Gcos α c)sila reakcije podloge N r ima isti pravac i intenzitet,a suprotan smjer od sile F r N ( boda) koja okomito Sl..Sila reakcije podloge 16
pritiskuje podlogu(sl.).u tom pravcu nema ubrzanja te je,prema.newtonovom zakonu N r + F r r r N = 0, N = FN Iznos sile reakcije podloge je N = F N = mgcosa. ( boda) Prema slici sile koje djeluju na podlogu su sila teže mg r kao aktivna sila i sila reakcije podloge N r. Rezultujuća sila je F r. (1 bod) d)sila trenja ima smjer suprotan od smjera kretanja tijela(sl.3) Sl.3.Kretanje sa trenjem niz strmu ravan ( boda) e)na tijelo koje se nalazi na strmoj ravni(sl.3) sila teže mg r,sila reakcije podloge N r i sila trenja F r tr.prema. Newtonovo zakonu r r r r G+ N + Ftr = ma Projekcija ove vektorske jednačine na izabrni koordinatni sistem(sl.3) daje x: F F tr = ma x y: N F N = 0 f) Iznos sile trenja je,prema gornjoj jednačini, F tr = µ F N = µ N F tr = µ mg cosα (3 boda) ( boda) Treći dio 1.U tabeli su unešeni podaci za vrijeme trajanja deset perioda oscilovanja matematičkog klatna (t = 10 T) za različite dužine klatna l. Broj mjer. l(m) t = 10 T(s) l T (s) 1 0,0 8,9 0,40 1,6 3 0,60 15,5 4 0,80 17,9 5 1,00 0,6 a)dopuni tabelu ( boda) 17
b)na milimetarskom papiru,na apscisnu osu pravouglog koordinatnog sistema,nanosi vrijednosti l ordinatnu osu odgovarajuće vrijednosti perioda oscilovanja klatna T.Nacrtaj grafitnom olovkom grafikon zavisnosti T od l. (4 boda) c)odredi sa grafikona nagib dibivenog pravca k ( boda) d)napiši obrazac za period oscilovanja matematičkog klatna i odredi šta predstavlja koeficijent pravca u relaciji T = k l. ( boda) e)iz poznatog koeficijenta pravca odredi ubrzanje Zemljine teže f)izračunaj apsolutnu i relativnu grešku mjerenja ubrzanja Zemljne teže u odnosu na standardnu vrijednost ubrzanja g o =9,81 m/s. ( boda) (3 boda) Rješenje: Broj mjer. l (m) t = 10 T(s) T(s) l 1. 0,0 8,9 0,89 0,45. 0,40 1,6 1,6 0,63 3. 0,60 15,5 1,55 0,77 4. 0,80 17,9 1,79 0,89 5. 1,00 0,6,06 1,00 ( boda) b) Sl.4.Grafikon zavisnosti perioda T od l (4 boda) 18
c)uzet ćemo vrijednost na apscisnoj osi za l =OA = 1 m.odgovarajuća vrijednost na ordinatnoj osi je T = OB = s. Koeficijent pravca je OB s k = = ( boda) OA 1m d)period oscilovanja matematičkog klatna je T = π g l l T = π,odnosno g Koeficijent pravca u relaciji T = k l je π k = ( boda) g e)iz poznate vrijednosti za koeficijent pravca izračunavamo ubrzanje Zemljine teže π 4π g =, odnosno; g = k k 4π g = = π m/s ; g=9,86 m/s ( boda) (s / 1m ) f)apsolutna greška mjerenja je g = g g = 9,86m / s 9,81m s 0 / g = 0,05m / s Relativna greška mjerenja je g 0,05m / s ε = = g 9,81m s ε 0, 005 ili ε 0,5% (3 boda) 0 / 19
0