Državna matura iz fizike Ispitni katalog za nastavnike rujan 2007. verzija 1.0 Urednik publikacije: Članovi stručne radne skupine za pripremu ispita iz fizike: dr. sc. Maja Planinić, Prirodoslovno-matematički fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Fizički odsjek, voditeljica prof. dr. sc. Mile Dželalija, Fakultet prirodoslovno-matematičkih znanosti i kineziologije, Split Dario Mičić, prof., V. gimnazija, Zagreb Gordana Pintarić, prof. savjetnik, XV. gimnazija, Zagreb Miro Plavčić, prof. savjetnik, Tehnička škola, Šibenik Publikacija je pripremljena u sklopu istraživačko-razvojnog projekta: Uvođenje državne mature u hrvatski školski sustav Voditelj projekta: dr. sc. Petar Bezinović; Suradnici: Zrinka Ristić Dedić, Miran Božičević, Ivana Jugović, Filip Miličević, Martina Prpić, Damir Rister

Sadržaj 1. Uvod

1.1. Sadržaj ispitnog kataloga 1.2. Svrha ispitnog kataloga 1.3. Opća svrha državne mature 1.4. Opis ispita iz fizike na državnoj maturi

2. Opći ciljevi državne mature iz fizike

2.1. Opći ciljevi nastavnog predmeta 2.2. Opći ciljevi ispita na državnoj maturi iz fizike 3. Obrazovni ishodi – specifični ciljevi 4. Struktura ispita

4.1. Gradivo obuhvaćeno ispitom 4.4. Udjeli ispitnih cjelina u ispitu

5. Tehnički opis ispita

5.1. Termin ispita 5.2. Pristupnici 5.3. Oblici ispitivanja 5.4. Test 5.5. Trajanje ispita 5.6. Pribor 5.7. Pravila ponašanja pristupnika na ispitu 5.8. Izražavanje rezultata na ispitu 5.9. Korištenje rezultatima ispita

6. Opis bodovanja i ocjenjivanje 7. Primjer testa i način bodovanja odgovora 7.1. Primjer testa 7.2. Primjeri bodovanja zadataka 8. Kako se pripremiti za ispit 9. Literatura 10. Dodaci

1. Uvod Ovaj se ispitni katalog temelji na važećem programu fizike za gimnazije u Republici Hrvatskoj i vrijedi za državnu maturu iz fizike koja će se održati 2009. godine. U njemu su navedene sve potrebne informacije i objašnjenja o obliku i sadržaju državne mature iz fizike. Katalog je namijenjen nastavnicima fizike u gimnazijama.

1.1. Sadržaj ispitnog kataloga

Ovaj ispitni katalog sadrži ciljeve državne mature, plan provedbe ispita iz fizike na državnoj maturi, obrazovne ishode koje će se provjeravati, načine ispitivanja, sustav bodovanja, ogledni primjer testa i dodatke.

1.2. Svrha ispitnog kataloga

Ispitni katalog određuje što se od učenika očekuje na državnoj maturi. Svrha mu je da upozna nastavnike s detaljima sadržaja i provođenja državne mature iz fizike.

1.3. Opća svrha državne mature

Državna matura je oblik sumativnog vrednovanja i služi za provjeravanje spremnosti učenika za nastavak obrazovanja ili kvalificiranosti za ulazak na tržište rada. Državna matura je vanjski standardizirani završni ispit četverogodišnjeg srednjoškolskog obrazovanja za čiju kvalitetu jamči država. Državnom se maturom ispituju razine znanja i dostignutih kompetencija učenika na kraju srednjoškolskog obrazovanja. Državna matura je vanjski ispit. Izvođenjem nastavnog procesa nastavnici pripremaju učenike za taj ispit, ali ih sami na njemu ne ispituju i ne ocjenjuju. Državnu maturu organizira i koordinira Nacionalni centar za vanjsko vrednovanje obrazovanja (NCVVO). Ispiti se provode u isto vrijeme u cijeloj državi, pod jednakim uvjetima i kriterijima za sve kategorije pristupnika. Način organiziranja i provođenja ispita je jasno definiran i onemogućuje neprihvatljivo (nepošteno) ponašanje. Svjedodžba o položenoj državnoj maturi jasno specificira koja znanja i kompetencije su provjeravane i kakav je uspjeh na ispitu učenik postigao. Svrha uvođenja državne mature je:

• praćenje, analiziranje, unaprjeđivanje i osiguravanje kvalitete obrazovanja, • podizanje razine odgovornosti svih sudionika u sustavu odgoja i obrazovanja, • mijenjanje paradigme - obrazovanje usmjereno na učenika i na rezultate učenja, • postavljanje nacionalnih standarda u obrazovanju,

• davanje digniteta znanju i obrazovanju, • povezivanje srednjeg i visokog obrazovanja.

1.4. Opis ispita iz fizike na državnoj maturi

Pri sastavljanju ispitnog kataloga iz fizike za državnu maturu vodilo se računa o tome da se u praksi podučavanje razlikuje u raznim vrstama gimnazija. Također se vodilo računa i o činjenici da postoje dvije inačice programa (A i B). Kako državna matura služi za provjeravanje spremnosti učenika za nastavak obrazovanja ili njihove kvalificiranosti za ulazak na tržište rada, odlučeno je da se na državnoj maturi ispituju samo osnovna znanja i vještine, koje su trebali usvojiti i razviti svi učenici, neovisno o vrsti gimnazije i inačici programa. Zbog toga će ispit biti jednak za sve učenike. Ispit iz fizike na državnoj maturi provest će se 2009. godine i polagat će ga učenici koji izaberu fiziku na državnoj maturi. Svi učenici polažu jednaki ispit, u pisanom obliku. Ispit na državnoj maturi iz fizike pisan je na hrvatskom jeziku. Za pripadnike nacionalnih manjina ispit će biti preveden na njihov materinji jezik. U ispitu će biti zastupljeni zadaci zatvorenog i otvorenog tipa. Zadaci zatvorenog tipa su zadaci višestrukog izbora i zadaci povezivanja. Zadaci otvorenog tipa su zadaci dopunjavanja i zadaci kratkih odgovora. U ukupnom broju bodova na ispitu zadaci zatvorenog tipa donose 40 % bodova, a zadaci otvorenog tipa 60 % bodova, uz toleranciju odstupanja tih vrijednosti do ±10 %.

2. Opći ciljevi državne mature iz fizike

2.1. Opći ciljevi nastavnog predmeta

Opći ciljevi poučavanja fizike su:

1. razvijanje razumijevanja temeljnih fizikalnih koncepata, ideja i spoznaja, 2. razvijanje razumijevanja povezanosti teorije i eksperimenta u fizici, 3. razvijanje sposobnosti rješavanja fizikalnih problema i specifičnog kritičko –

logičkog načina razmišljanja, 4. razvijanje osnovnih eksperimentalnih vještina, 5. upoznavanje načina razvoja znanstvenih modela i teorija, te njihovih ograničenja, 6. razvijanje otvorenog stava prema problemima, te fizici i znanosti općenito, 7. razvijanje kvantitativnog pristupa fizici i razumijevanja odnosa između

matematičkih izraza i fizikalnih načela, 8. upoznavanje razvoja fizike i njene današnje uloge u društvu te njezinog utjecaja

na društvena, filozofska, gospodarstvena i ostala područja, 9. povezivanje znanja iz različitih područja fizike, kao i povezivanje fizike s drugim

znanstvenim disciplinama, 10. razvijanje poštovanja prema svijetu oko nas - napose prema živim bićima i

okolišu, 11. razvijanje interesa za fiziku.

2.2. Opći ciljevi ispita na državnoj maturi iz fizike

Opći ciljevi ispita na državnoj maturi iz fizike su:

• određivanje razine obrazovnih postignuća učenika i pripadajuće raspodjele postignuća,

• povezivanje srednjeg i visokog obrazovanja, • povezivanje srednjeg obrazovanja i tržišta rada, • postavljanje nacionalnih standarda u obrazovanju, • poticanje unaprjeđivanja obrazovnog procesa u području fizike, • davanje digniteta znanju i obrazovanju.

3. Obrazovni ishodi – specifični ciljevi U ispitu iz fizike na državnoj maturi 2009. godine ispitivat će se obrazovni ishodi navedeni u tablici 3.1. Tablica 3.1. Obrazovni ishodi i specifični ciljevi koji se ispituju na državnoj maturi iz

fizike 2009. godine.

Ispitna cjelina

Područje

Obrazovni ishodi

SVE IS

PITNE CJE

LINE

Opći i eksperimentalni ishodi

1. Poznavati simbole i SI mjerne jedinice fizikalnih veličina 2. Razlikovati skalarne i vektorske veličine 3. Pretvarati mjerne jedinice 4. Upotrebljavati zapis broja pomoću potencije broja 10 5. Poznavati i ispravno upotrebljavati dekadske prefikse

mjernih jedinica (piko, nano, mikro, mili, centi, deci, deka, hekto, kilo, mega)

6. Očitati vrijednosti veličina iz grafa 7. Na osnovi podataka nacrtati graf međuovisnosti dviju

veličina 8. U slučaju linearne ovisnosti dviju veličina odrediti koeficijent

smjera pravca i protumačiti njegovo značenje 9. Osmisliti jednostavne pokuse 10. Odrediti srednju vrijednost rezultata mjerenja 11. Odrediti maksimalnu apsolutnu pogrešku 12. Iskazati rezultat mjerenja s pripadajućom pogreškom 13. Grafički prikazati međuovisnost izmjerenih veličina 14. Kvalitativno analizirati i protumačiti rezultate mjerenja

MEHANIKA

Pravocrtno gibanje

1. Objasniti značenje referentnog sustava i pojma materijalne točke

2. Prepoznati i ispravno upotrebljavati pojmove položaj, vremenski interval i vremenski trenutak

3. Primijeniti pojmove pomaka, puta, putanje, srednje brzine, trenutne brzine, srednje akceleracije i trenutne akceleracije kod jednolikog i jednoliko ubrzanog gibanja po pravcu

4. Analizirati gibanje iz zapisa gibanja (npr. vrpca elektromagnetskog tipkala, stroboskopska snimka)

5. Na osnovi jednog prikaza gibanja napraviti drugi prikaz (tablica↔graf, graf↔graf, graf ↔ formula)

MEHANIKA

Kružno gibanje

1. Skicirati vektor brzine u bilo kojem položaju tijela kod jednolikog kruženja

2. Primijeniti pojmove perioda i frekvencije kruženja kod jednolikog kružnog gibanja

3. Primijeniti izraz za obodnu i kutnu brzinu kod jednolikog kruženja

4. Primijeniti izraz za iznos akceleracije tijela pri jednolikom kruženju

5. Odrediti smjer sile kod jednolikog kružnog gibanja u bilo kojoj točki putanje

6. Navesti primjere centripetalnih sila 7. Primijeniti II. Newtonov zakon na kružno gibanje

MEHANIKA

Koncept sile i Newtonovi zakoni

1. Odrediti hvatište, pravac djelovanja i orijentaciju sile, te prikazati silu odgovarajućim vektorom

2. Odrediti grafički i računski rezultantnu silu za slučaj dviju ili više sila na istom pravcu

3. Grafički odrediti rezultantnu silu za slučaj dviju sila na različitim pravcima, te računski odrediti iznos rezultante dviju okomitih sila

4. Grafički rastaviti silu na dvije komponente (sastavnice) pod bilo kojim kutem, a za međusobno okomite komponente i računski

5. Nacrtati dijagram sila na tijelo 6. Primijeniti Newtonove zakone gibanja 7. Objasniti i primijeniti pojmove sile teže, težine, elastične sile

i sile trenja 8. Analizirati slobodni pad tijela

MEHANIKA Impuls sile,

količina gibanja,

zakon očuvanja količine gibanja

1. Odrediti impuls sile za slučaj kad je sila stalna 2. Odrediti impuls sile iz (F,t) grafičkog prikaza 3. Primijeniti pojam količine gibanja 4. Primijeniti vezu impulsa sile i promjene količine gibanja 5. Primijeniti zakon očuvanja količine gibanja

MEHANIKA

Akcelerirani sustavi

1. Razlikovati inercijske od akceleriranih sustava 2. Razlikovati stvarne od inercijskih sila u primjerima

akceleriranih sustava za pravocrtna i kružna gibanja 3. Nacrtati dijagram sila za tijelo u mirovanju u akceleriranom

sustavu 4. Nacrtati dijagram sila za tijelo koje se giba (po pravcu ili

kružnici), gledano iz inercijskog i akceleriranog sustava 5. Primijeniti jednadžbu gibanja za tijelo koje se giba

(pravocrtno ili kružno) gledano iz inercijskog i akceleriranog sustava

MEHANIKA

Koncept energije i očuvanje energije

1. Primijeniti izraz za rad u slučaju djelovanja stalne sile 2. Odrediti rad iz grafa ovisnosti sile o pomaku 3. Primijeniti vezu rada i promjene kinetičke energije 4. Iskazati i primijeniti zakon očuvanja energije 5. Odrediti rad sile trenja u primjerima 6. Primijeniti izraz za snagu 7. Primijeniti izraz za gravitacijsku potencijalnu energiju blizu

površine Zemlje 8. Iskazati i primijeniti izraz za kinetičku energiju 9. Primijeniti izraz za elastičnu potencijalnu energiju 10. Odrediti korisnost nekog uređaja

MEHANIKA Dvodimen-

zionalno gibanje (složena gibanja)

1. Primijeniti načelo neovisnosti gibanja kod složenih gibanja 2. Skicirati putanju vodoravnog hica, te nacrtati vektore sile,

akceleracije i brzine u proizvoljnoj točki putanje 3. Skicirati putanju vertikalnog hica, te nacrtati vektore sile,

akceleracije i brzine u proizvoljnoj točki putanje 4. Analizirati vodoravni hitac – odrediti domet, položaj, brzinu,

akceleraciju 5. Analizirati vertikalni hitac – odrediti domet, položaj, brzinu,

akceleraciju

MEHANIKA

Opći zakon gravitacije

1. Iskazati i primijeniti opći zakon gravitacije (opis gibanja

planeta i satelita, ubrzanje slobodnog pada, prva svemirska brzina)

2. Objasniti silu težu kao poseban slučaj gravitacijske sile

MEHANIKA

Mehanika fluida

1. Primijeniti izraz za gustoću tvari 2. Primijeniti izraz za tlak 3. Primijeniti pojam hidrauličkog tlaka 4. Primijeniti Pascalov zakon 5. Primijeniti pojam hidrostatskog tlaka 6. Primijeniti pojam atmosferskog tlaka 7. Primijeniti izraz za uzgon 8. Iskazati i primijeniti Arhimedov zakon 9. Objasniti plutanje, lebdjenje i tonjenje tijela u fluidu 10. Primijeniti jednadžbu kontinuiteta (neprekidnosti) 11. Primijeniti Bernoullijevu jednadžbu

TERMODINAMIKA

Osnove Molekularno - kinetičke teorije

1. Primijeniti izraz za toplinsko rastezanje tijela 2. Navesti fizikalne veličine pomoću kojih opisujemo stanje

plina 3. Primijeniti zakone izotermne, izobarne i izohorne promjene

stanja plina 4. Grafički prikazati izohoru, izobaru i izotermu u (p,T), (p,V) i

(V,T) dijagramima 5. Primijeniti opću jednadžbu stanja plina 6. Primijeniti Avogadrov zakon 7. Navesti osnovne pretpostavke modela idealnog plina 8. Objasniti porijeklo tlaka u plinu 9. Navesti i objasniti primjere koji govore u prilog molekularno-

kinetičkoj teoriji plinova (difuzija, Brownovo gibanje). 10. Primijeniti vezu srednje kinetičke energije nasumičnog

gibanja molekula plina i temperature 11. Opisati i primijeniti pojam unutrašnje energije 12. Primijeniti izraz za unutrašnju energiju idealnog plina

TERMODINAMIKA

Termodinamički zakoni

1. Primijeniti pojmove termičkog kontakta sustava (tijela) i termodinamičke ravnoteže sustava

2. Objasniti i primijeniti pojam topline 3. Odrediti izmijenjenu toplinu kod zagrijavanja ili hlađenja tvari

kad tvar ne mijenja agregatno stanje 4. Objasniti i primijeniti pojam specifičnog toplinskog kapaciteta 5. Objasniti i primijeniti pojam latentne topline pri promjeni

agregatnog stanja 6. Navesti načine prijenosa topline i kvalitativno objasniti

toplinsku vodljivost i toplinsku izolaciju 7. Primijeniti izraz za rad plina pri stalnom tlaku 8. Odrediti rad plina iz (p,V) grafa 9. Iskazati i primijeniti prvi zakon termodinamike 10. Objasniti pojmove povratnog i nepovratnog procesa 11. Objasniti kvalitativno rad toplinskih strojeva u kružnom

procesu, te pojam korisnosti 12. Opisati i objasniti Carnotov kružni proces, te primijeniti izraz

za korisnost tog procesa 13. Navesti i objasniti drugi zakon termodinamike

EL

EK

TR

OM

AG

NE

TIZ

AM

Elektrostatika

1. Poznavati vrste električnog naboja i nositelje

elementarnog naboja 2. Objasniti elektriziranje trenjem, dodirom i influencijom za

vodiče i izolatore 3. Primijeniti zakon očuvanja naboja 4. Iskazati, objasniti i primijeniti Coulombov zakon u

vakuumu i u sredstvu 5. Iskazati i primijeniti definiciju električnog polja i izraz za

električno polje točkastog naboja te usporednih električki nabijenih ploča

6. Primijeniti načelo superpozicije za električnu silu i polje 7. Silnicama prikazati električno polje jednog naboja, dvaju

istoimenih ili raznoimenih naboja, te električno polje između usporednih električki nabijenih ploča

8. Primijeniti izraz za elektrostatsku potencijalnu energiju, električni potencijal i napon

9. Objasniti pojam električnog kapaciteta tijela te primijeniti izraz za kapacitet pločastog ravnog kondenzatora

10. Odrediti ekvivalentni kapacitet serijski i paralelno spojenih kondenzatora

11. Opisati gibanje naboja u električnom polju 12. Primijeniti izraz za energiju električnog polja u pločastom

kondenzatoru

EL

EK

TR

OM

AG

NE

TIZ

AM

Strujni krugovi istosmjerne

struje

1. Iskazati i primijeniti definiciju električne struje 2. Navesti elemente jednostavnog strujnog kruga,

sastaviti jednostavni strujni krug 3. Primijeniti Ohmov zakon za dio strujnog kruga i za cijeli

strujni krug 4. Primijeniti izraz za električni otpor 5. Primijeniti I. i II. Kirchhoffovo pravilo 6. Odrediti ekvivalentni otpor serijski i paralelno spojenih

otpornika 7. Iskazati i primijeniti izraze za rad i snagu električne

struje

EL

EK

TR

OM

AG

NE

TIZ

AM

Magnetske i elektromagnetsk

e pojave

1. Navesti osnovna svojstva magneta 2. Kvalitativno opisati magnetsko polje Zemlje 3. Skicirati vektor magnetskog polja u bilo kojoj točki

prostora oko magneta, silnicama prikazati magnetsko polje jednog, te dvaju magneta

4. Objasniti Oerstedov pokus 5. Skicirati magnetske silnice oko ravnog vodiča kojim

teče struja, te za strujnu petlju i zavojnicu 6. Odrediti smjer, orijentaciju i iznos vektora magnetskog

polja u bilo kojoj točki prostora oko jednoga ili dva međusobno usporedna ili okomita ravna vodiča kojima teče struja

7. Primijeniti izraz za magnetsko polje u središtu zavojnice

8. Primijeniti izraz za magnetsku silu na vodič kojim teče struja, odrediti smjer magnetske sile

9. Primijeniti izraz za Lorentzovu silu, odrediti smjer Lorentzove sile

10. Opisati gibanje električki nabijene čestice u homogenom magnetskom polju

11. Primijeniti izraz za magnetsku silu između dviju paralelnih ravnih žica kojima teče struja

12. Primijeniti definiciju magnetskog toka 13. Opisati pojavu elektromagnetske indukcije 14. Objasniti i primijeniti Faradayev zakon

elektromagnetske indukcije 15. Objasniti i primijeniti Lenzovo pravilo 16. Primijeniti izraz za inducirani napon na krajevima

ravnog vodiča koji se giba u magnetskom polju 17. Objasniti elektromagnetsku indukciju u petlji (zavojnici)

koja se vrti u homogenom magnetskom polju, te nastanak izmjenične struje

18. Grafički prikazati vremensku ovisnost izmjenične struje i napona

19. Primijeniti izraz za snagu izmjenične struje 20. Primijeniti izraz za efektivne vrijednosti napona i

jakosti izmjenične struje 21. Primijeniti izraze za induktivni i kapacitivni otpor i

impedanciju 22. Primijeniti Ohmov zakon za krug izmjenične struje za

slučaj serijskog spoja otpornika, kondenzatora i zavojnice

TIT

RA

NJ

E,

VA

LO

VI I O

PT

IKA

Titranje

1. Opisati periodičko gibanje i mehaničko titranje 2. Kvalitativno objasniti uzroke titranja (objasniti ulogu

povratne sile) 3. Objasniti pojmove ravnotežnog položaja, elongacije,

amplitude, titraja, perioda, faze, frekvencije i razlike u fazi

4. Opisati matematički te grafički prikazati ovisnost elongacije, brzine i akceleracije titranja o vremenu

5. Primijeniti odnos između akceleracije i elongacije, te povratne sile i elongacije

6. Primijeniti izraz za vlastitu frekvenciju te period harmonijskog oscilatora

7. Kvalitativno opisati i grafički prikazati vremensku promjenu kinetičke energije, potencijalne elastične, te ukupne energije harmonijskog oscilatora

8. Opisati jednostavno njihalo i uvjet pod kojim ono izvodi harmonijsko titranje

9. Primijeniti izraz za vlastitu frekvenciju, te period jednostavnog njihala

10. Opisati LC – titrajni krug i njegovu analogiju s mehaničkim harmonijskim oscilatorom

11. Primijeniti izraz za vlastitu frekvenciju, te period titranja LC – titrajnog kruga

12. Objasniti pojavu rezonancije

TIT

RA

NJ

E,

VA

LO

VI I O

PT

IKA

Valno gibanje i valna priroda

svjetlosti i zvuka

1. Objasniti postanak i širenje vala u sredstvu, te prijenos energije valom

2. Razlikovati transverzalne od longitudinalnih valova 3. Iskazati i primijeniti definicije veličina kojima se opisuje

val (elongacija, amplituda, valna duljina, period, frekvencija titranja, brzina vala)

4. Primijeniti izraz za brzinu vala 5. Kvalitativno opisati i primijeniti ovisnost brzine vala o

svojstvima sredstva 6. Odrediti fazu točke vala i razliku faza dviju točaka vala 7. Primijeniti jednadžbu ravnog sinusnog vala 8. Grafički prikazati ovisnost elongacije o vremenu i

položaju za sinusni val, te iz grafa odrediti elongaciju, amplitudu, period, valnu duljinu

9. Iskazati i primijeniti zakon odbijanja valova, opisati odbijanje vala na čvrstom i slobodnom kraju

10. Primijeniti zakon loma valova 11. Objasniti superpoziciju valova te konstruktivnu i

destruktivnu interferenciju, navesti, objasniti i primijeniti uvjete konstruktivne i destruktivne interferencije

12. Opisati stojni val i objasniti njegov nastanak, te navesti i objasniti primjere stojnog vala

13. Odrediti osnovnu frekvenciju i više harmonike za stojni val

14. Opisati nastanak i svojstva zvuka 15. Navesti frekventno područje zvuka, te objasniti

pojmove infrazvuka i ultrazvuka 16. Objasniti i primijeniti pojmove: intenzitet zvuka, prag čujnosti, relativna razina zvuka, visina tona

17. Objasniti i primijeniti Dopplerov učinak (kod zvuka) 18. Opisati svojstva i spektar elektromagnetskih valova 19. Opisati nastajanje i način rasprostiranja

elektromagnetskih valova

TIT

RA

NJ

E,

VA

LO

VI I O

PT

IKA

Geometrijska optika

1. Navesti i primijeniti zakon pravocrtnog širenja svjetlosti 2. Opisati kako se paralelni snop svjetlosti odbija od

neuglačane, a kako od uglačane površine (zrcala) 3. Navesti i primijeniti zakon odbijanja svjetlosti 4. Geometrijski konstruirati sliku predmeta u ravnom i

sfernom zrcalu, te navesti njena svojstva 5. Primijeniti jednadžbu sfernog zrcala 6. Objasniti i primijeniti pojmove realne i virtualne slike 7. Navesti i primijeniti zakon loma svjetlosti 8. Objasniti pojavu totalne refleksije 9. Opisati spektralni sastav bijele svjetlosti 10. Primijeniti ovisnost boje svjetlosti o frekvenciji svjetlosti 11. Opisati pojavu disperzije svjetlosti 12. Opisati djelovanje prizme na smjer širenja svjetlosti 13. Navesti i razlikovati osnovne vrste leća (konvergentne

i divergentne leće) i njihove učinke na paralelni snop svjetlosti

14. Primijeniti jednadžbu leće 15. Konstruirati sliku predmeta nastalu pomoću leće i

opisati svojstva te slike 16. Kvalitativno objasniti nastajanje slike u oku, te

pogreške i načine korekcija vida

TIT

RA

NJ

E,

VA

LO

VI I O

PT

IKA

Valna optika

1. Navesti pojave koje govore u prilog valnoj slici svjetlosti 2. Objasniti pojavu interferencije svjetlosti 3. Odrediti i razlikovati geometrijski i optički put svjetlosti 4. Objasniti nastanak interferentne slike kod Youngova

pokusa 5. Kvalitativno objasniti promjenu interferentne slike u

ovisnosti o promjeni međusobnog razmaka izvora, valnoj duljini i udaljenosti zastora

6. Opisati interferenciju na tankim listićima 7. Protumačiti ogib svjetlosti na pukotini i niti 8. Objasniti nastanak spektra svjetlosti ogibom na optičkoj

rešetci 9. Primijeniti jednadžbu optičke rešetke 10. Opisati pojavu polarizaciju svjetlosti 11. Primijeniti Brewsterov zakon

MO

DE

RN

A

FIZ

IKA

Specijalna teorija

relativnosti

1. Navesti i objasniti načelo relativnosti i stalnost brzine svjetlosti

2. Primijeniti izraze za kontrakciju duljine i dilataciju vremena

3. Primijeniti izraze za energiju mirovanja i ekvivalentnost mase i energije

MO

DE

RN

A F

IZIK

A

Osnovne ideje kvantne fizike

1. Primijeniti Stefan – Boltzmannov i Wienov zakon 2. Kvalitativno opisati ovisnost intenziteta zračenja

apsolutno crnog tijela o valnoj duljini 3. Primijeniti Planckovu kvantnu hipotezu i koncept fotona 4. Opisati i objasniti pojavu fotoelektričnog efekta

(Einsteinovo objašnjenje) 5. Opisati valnu i čestičnu sliku svjetlosti 6. Opisati de Broglievu ideju o valno-čestičnoj prirodi tvari 7. Iskazati i primijeniti de Broglievu relaciju 8. Opisati Bohrov model vodikovog atoma 9. Objasniti pojam energijskih nivoa atoma 10. Pomoću energijskih nivoa objasniti nastanak linijskih

spektara 11. Objasniti nastanak vodikovog spektra 12. Navesti i primijeniti osnovne ideje kvantno –

mehaničkog modela atoma (Heisenbergove relacije neodređenosti)

MO

DE

RN

A F

IZIK

A

Nuklearna fizika

1. Navesti i opisati osnovne sile u prirodi 2. Opisati građu atomske jezgre i približne dimenzije

jezgre atoma 3. Objasniti i primijeniti pojmove nukleon, atomski broj,

maseni broj, izotop 4. Objasniti energiju vezanja jezgre 5. Opisati pojavu radioaktivnosti 6. Nabrojati osnovne vrste radioaktivnog zračenja i

njihova svojstva (sastav, naboj, doseg) 7. Primijeniti zakon radioaktivnog raspada 8. Primijeniti zakone očuvanja naboja i masenog broja

kod nuklearnih reakcija 9. Objasniti fisiju i fuziju jezgara atoma

4. Struktura ispita

4.1. Gradivo obuhvaćeno ispitom Ispit na državnoj maturi iz fizike obuhvaća gradivo fizike koje se u redovitom učenju prođe do kraja četvrtog razreda gimnazije. To obuhvaća sljedeće cjeline: mehaniku, termodinamiku, elektromagnetizam, titranje, valove i optiku, te modernu fiziku. Eksperiment je vrlo važan dio nastave fizike, te se očekuje da su učenici tijekom četverogodišnje nastave fizike imali prilike sudjelovati u izvođenju demonstracijskih eksperimenata kao i nekih elementarnih mjerenja. Zbog postojećih značajnih razlika među školama u opremljenosti eksperimentalnim priborom, kao i u broju sati fizike, nisu propisani obvezni pokusi koje svaki učenik treba izvesti tijekom školovanja, kao ni njihov broj. Naveden je popis pokusa (vidjeti Dodatak A), koji se preporučuju izvesti, ali koji se mogu zamijeniti i drugim pokusima prema mogućnostima pojedine škole i izboru nastavnika fizike. U ispitu se neće provjeravati poznavanje navedenih pokusa, ali će biti pitanja koja provjeravaju kompetencije koje se primarno stječu eksperimentalnim radom, kao što su npr. obrada i tumačenje rezultata mjerenja, razumijevanje značenja pogreške mjerenja, kontrola varijabli itd. (detaljnije vidjeti u tablici 3.1. pod Opći i eksperimentalni ishodi).

4.2. Udjeli ispitnih cjelina u ispitu

Udio ispitnih cjelina u ispitu na državnoj maturi iz fizike prikazan je u tablici 4.1. Postotni udio pojedine ispitne cjeline odnosi se na postotak ukupnog broja bodova. Moguće odstupanje udjela pojedine cjeline iznosi ±5%. Bodovni udio pitanja koja provjeravaju eksperimentalne kompetencije neće premašivati 15% (ta su pitanja integrirana u tablici unutar pojedinih ispitnih cjelina). Tablica 4.1. Struktura ispita na državnoj maturi iskazana u postotcima udjela pojedinog ispitivanog područja

Ispitna cjelina Bodovni udio, %

MEHANIKA 25

TERMODINAMIKA 15

ELEKTROMAGNETIZAM 20

TITRANJE, VALOVI I OPTIKA 20

MODERNA FIZIKA 20

ukupno 100

Unutar svake od ispitnih cjelina ispitivat će se sve razine kognitivnih procesa (činjenično znanje, konceptualno razumijevanje, proceduralno znanje i strateško znanje). Najmanje će biti zastupljeno činjenično znanje, dok će naglasak biti na ostale tri više razine znanja.

5. Tehnički opis ispita

5.1. Termin ispita

Ispit iz fizike na državnoj maturi za kojeg je izrađen ovaj ispitni katalog održat će se na kraju šk. god. 2008/09.

5.2. Pristupnici

Ispit na državnoj maturi iz fizike pisat će učenici koji su odabrali fiziku na državnoj maturi.

5.3. Oblici ispitivanja Ispit na državnoj maturi iz fizike sastoji se samo od pisanog dijela. Na ispitu neće biti izvođenja pokusa, ali će biti pitanja koja provjeravaju kompetencije koje se stječu eksperimentalnim radom. 5.4. Test Test će biti tiskan u dvije ispitne knjižice. U prvoj će biti zadaci višestrukog izbora, a u drugoj zadaci otvorenog tipa i zadaci povezivanja. U ispitnoj knjižici će biti naveden i popis formula i konstanti.

5.5 Trajanje ispita

Ispit na državnoj maturi iz fizike polaže se u jednom dijelu. Njegovo planirano trajanje je 180 minuta bez prekida.

5.6. Pribor

Na ispitu će pristupnici koristiti uobičajeni pribor za pisanje (olovka, gumica) i crtanje (trokuti, ravnalo, kutomjer, šestar) te džepno računalo.

5.7. Pravila ponašanja pristupnika na ispitu

Na ispitu pristupnik treba pratiti upute osobe zadužene za provođenje ispita u prostoru u kojem je pristupnik – početi pisanje kad mu se kaže da može početi, završiti pisanje kad se objavi kraj, popuniti tražene podatke o sebi, te popuniti list za odgovore na traženi način. Pristupnik pri odgovaranju treba pokazati dobro poznavanje hrvatskog jezika, te odgovori trebaju biti pisani tako da se vodi računa o gramatici i točnosti pisanja.

Pristupnik na ispitu ne smije varati na bilo koji način – prepisivati iz nedopuštenih izvora, od drugih pristupnika ili dopuštati da drugi pristupnik prepisuje od njega. Varanje na ispitu znači diskvalificiranje s ispita.

5.8. Izražavanje rezultata na ispitu

Uspjeh na ispitu iz fizike na državnoj maturi iskazivat će se postotkom postignutih bodova u rasponu od 0 do 100% i ocjenom od 1 do 5. Raspon postotaka koji odgovaraju pojedinoj ocjeni odredit će Stručna radna skupina za fiziku nakon provedenog ispita. Rezultati ispita na državnoj maturi koristit će se za sumativno vrednovanje rada učenika.

5.9. Korištenje rezultatima ispita

NCVVO će rezultate ispita koristiti za donošenje konačne ocjene učenika na državnoj maturi, te izvješća o rezultatima ispita na državnoj maturi iz fizike dostaviti Ministarstvu znanosti, obrazovanja i športa i uključenim gimnazijama.

Škole će dobiti individualne rezultate svojih učenika i izvješća o rezultatima škole u usporedbi s prosječnim rezultatima drugih škola.

Škole su dužne koristiti rezultate ispita na državnoj maturi za samoanalizu i samovrednovanje u skladu s člankom 3. Zakona o izmjenama i dopunama Zakona o srednjem školstvu (NN 81/05).

Nastavnici su dužni rezultate ispita na državnoj maturi koristiti za formativno vrednovanje rada, tj. kao informaciju koja služi unapređivanju procesa učenja i poučavanja.

NCVVO će na svojim web stranicama objaviti javno izvješće o provedbi i rezultatima ispita koje prikazuje rezultate na državnoj razini i po segmentima (vrsti škole, lokaciji škole itd.).

Podaci o pojedinim učenicima ili školama (rang-liste škola) neće se javno objavljivati.

19

6. Opis bodovanja i ocjenjivanje

U zadacima višestrukog izbora dobivaju se 2 boda za odabir točnog odgovora. Ukoliko je navedeno više od jednog odgovora, ne dobivaju se bodovi.

U zadacima dopunjavanja dobiva se 1 bod za upisan točan odgovor. Ako se radi o brojčanom odgovoru, točan odgovor podrazumijeva i ispravnu jedinicu. Točan brojčani odgovor bez odgovarajuće jedinice ne donosi bodove. Ako zadatak traži upisivanje više podataka, svaki podatak donosi po 1 bod.

U zadacima povezivanja dobivaju se 2 boda ako su svi odgovori ispravno povezani. U slučaju jedne greške dobiva se 1 bod, a u slučaju više grešaka 0 bodova.

Zadaci kratkih odgovora mogu donositi 2 ili više bodova, kako je naznačeno uz zadatak.

Ako su predviđena 2 boda, oni se dobivaju za točan rezultat (brojčani odgovor s odgovarajućom jedinicom) uz fizikalno ispravan postupak. Točan brojčani rezultat bez postupka, ili uz fizikalno pogrešan postupak, neće donositi bodove. Ukoliko je postupak ispravan, a brojčani rezultat nije, dobiva se 1 bod. Ukoliko se zadatak sastoji od više koraka, a pogreška u računu u nekom od ranijih koraka utječe na sljedeće ispravno provedene korake, oduzima se bod u prvom pogrešnom koraku, a ostali se koraci boduju kao točni.

Ni u jednom tipu zadataka netočni odgovori se ne kažnjavaju negativnim bodovima.

Ukupan broj bodova svakog ispitanika određuje se kao zbroj svih postignutih bodova na pojedinim zadacima. Postotak ostvarenih bodova određuje se dijeljenjem ukupnog broja bodova s maksimalno mogućim brojem bodova na ispitu i množenjem sa 100.

Raspon postotaka ostvarenih bodova koji odgovaraju pojedinoj ocjeni (1 do 5) odredit će Stručna radna skupina za fiziku nakon provedenog ispita.

20

7. Primjer testa i način bodovanja odgovora 7.1. Primjer testa 1. Iznos ukupne sile na tijelo koje se giba jednoliko ubrzano po pravcu:

A. jednoliko raste B. jednak je nuli C. jednoliko se smanjuje D. stalan je i različit od nule

2. Iva je elastičnu oprugu rastegla za 10 cm. Ako Ana želi oprugu rastegnuti za 20 cm, morat će obaviti rad koji je od Ivinog rada veći:

A. dva puta. B. tri puta. C. četiri puta. D. osam puta.

3. Graf prikazuje ovisnost brzine tijela o vremenu pri pravocrtnom gibanju. Koji (a, t) graf odgovara gibanju prikazanom (v , t) grafom?

A. B. C. D.

v

t

t

a

t

a

t

a

t

a

0

0 0 0 0

21

4. Na slici su prikazana četiri zapisa gibanja kolica dobivena pomoću električnog tipkala, koje ostavlja trag u jednakim vremenskim razmacima.

U kojima od tih gibanja je srednja akceleracija kolica bila najbliža nuli? A. 1 i 2 B. 1 i 3 C. 2 i 4 D. 3 i 4

5. Graf prikazuje ovisnost hidrostatskog tlaka p o dubini h za četiri tekućine A, B, C i D,

različitih gustoća.

Tekućina najmanje gustoće prikazana je grafom:

A.

A B.

B C.

C D.

D

6. Željeznu kocku zagrijavamo. Pri tome se:

A. povećavaju obujam i masa kocke B. povećavaju obujam i gustoća kocke C. povećava obujam kocke, a gustoća smanjuje D. smanjuju masa i gustoća kocke

h

A

B

C

D

p

22

7. Unutrašnja energija idealnog plina iznosi U0. Nakon izotermne promjene stanja toga plina, iznos unutrašnje energije bit će:

A. manji od U0 B. jednak U0 C. veći od U0

8. Između dviju metalnih ploča je napon od 12 V. PLOČA 1. +12 V x y z 0 V PLOČA 2.

Pri prenošenju pozitivnog točkastog naboja od ploče 2 . do ploče 1. obavljamo: A. najveći rad po putu x B. najveći rad po putu y C. najveći rad po putu z D. jednaki rad po svim putovima

10. Dvije metalne kugle jednakih dimenzija električki su nabijene. Kugla A ima naboj +2 e, a kugla B naboj – 4 e. Kugle dovedemo u međusobni kontakt. Pri tome će kugla A:

A. dobiti 3 protona B. izgubiti 3 protona C. dobiti 3 elektrona D. izgubiti 3 elektrona

žarulja X žarulja Y A. jače jače B. slabije slabije C. jače neće svijetliti D. neće svijetliti jače

9. Dvije žarulje, X i Y, jednakih otpora, spojene su u krug, kako je prikazano na slici. Kako će svijetliti žarulje u odnosu na svoj prijašnji sjaj, ako se zatvori prekidač S?

23

11. Tri jednaka ravna magneta spojimo u jednu cjelinu, kao što je prikazano na slikama. Koji

crtež ispravno prikazuje razmještaj polova magneta nastalog nakon spajanja?

A.

B.

C.

D.

N S

N S S N S N

N S S S N

N S N S

N

N S

N S S N S N

N S

N S

N S S N S N

N N S S

24

12. Uteg pričvršćen za oprugu leži na horizontalnoj podlozi i harmonijski titra u horizontalnoj ravnini (vidi crtež). Trenje je zanemarivo.

Ukupna energija utega pri maksimalnom otklonu od ravnotežnog položaja iznosi 2 J. Koliko iznosi ukupna energija utega u trenutku kada on prolazi kroz ravnotežni položaj?

A. 0 J B. 1 J C. 2 J D. 4 J

13. Uteg mase m ovješen o oprugu konstante k titra periodom T. Uteg mase 4 m ovješen o istu oprugu titrat će periodom:

A. 2 T

B. 4 T

C. 8 T

D. 16 T

14. Dvije konvergentne leće imaju žarišne daljine od 10 cm i 5 cm. Na kojoj međusobnoj udaljenosti trebaju biti leće da paralelni snop svjetlosti, koji upada na prvu leću, izlazi kao paralelni snop iz druge leće?

A. 15 cm. B. 5 cm C. 10 cm D. 25 cm

15. Predmet se nalazi ispred konkavnog sfernog zrcala na udaljenosti dva puta većoj od polumjera zakrivljenosti zrcala. Slika dobivena refleksijom svjetlosti na tom zrcalu bit će:

A. virtualna, umanjena i obrnuta B. virtualna, uvećana i uspravna C. realna, umanjena i obrnuta D. realna, uvećana i obrnuta

16. De Broglieva valna duljina nekog elektrona jednaka je valnoj duljini nekog fotona. Iz toga slijedi da je količina gibanja fotona:

A. manja nego količina gibanja elektrona. B. veća nego količina gibanja elektrona. C. jednaka količini gibanja elektrona.

25

17. Vrijeme poluraspada neke atomske jezgre iznosi 8 minuta. Nakon 32 minute od početnog

broja N0 jezgara raspadne se:

A. 16

15 N0 jezgara

B. 16

1 N0 jezgara

C. 8

7 N0 jezgara

D. 4

1 N0 jezgara

18. Pri nuklearnoj reakciji 14 4 177 2 8N α O ?+ → + , pored kisika nastaje i:

A. neutron B. elektron C. pozitron D. proton

19. Gibajući se pravocrtno, biciklist je prvih 60 m prešao za 6 s, sljedećih 200 m za 10 s, a

posljednjih 40 m za 4 s. Njegova srednja brzina na cijelom putu iznosi _____________. (2 boda)

Postupak:

20. Tri tijela su obješena o niti kako je prikazano na slici. Masa niti je zanemariva.

Sila napetosti niti na mjestu D iznosi ______________. (2 boda)

Postupak:

26

21. Ljuljajući se na ljuljački Hana prođe kroz najnižu točku putanje brzinom 2 m/s. Trenje je zanemarivo. U odnosu na najnižu točku putanje, visina s koje se Hana spustila iznosi___________.

(2 boda) Postupak:

22. Učenici izvode pokus u kojem kolica početno miruju na stolu, a uteg je na najvišem položaju, kako je prikazano na slici. Kolica se zatim gibaju po ravnom horizontalnom stolu dok uteg pričvršćen za njih preko koloture pada prema dolje.

a) Učenici su izmjerili da se od početnog trenutka do trenutka neposredno prije nego je uteg pao na pod ( kad su kolica postigla najveću brzinu) kinetička energija kolica povećala za 1.4 J. Kinetička energija utega se u istom vremenskom intervalu povećala za 0.3 J.

Ako je trenje zanemarivo, očekujemo da se gravitacijska potencijalna energija utega u tom vremenskom intervalu ______________ za približno ________J. (povećala / smanjila) (2 boda)

b) Skicirajte graf koji kvalitativno prikazuje ovisnost maksimalne kinetičke energije

koju će postići sustav uteg – kolica o početnoj visini utega mjerenoj od poda. (1 bod)

27

23. Ahil trči za kornjačom. Na početku njihova

međusobna udaljenost iznosi 90 m. Ahilova brzina iznosi 9.1 m/s, a kornjačina 0.1 m/s. Za koliko će vremena Ahil sustići kornjaču?

(2 boda)

Postupak:

Odgovor: _______________.

24. Ivana, mase 40 kg, hoda ravnom, horizontalnom ulicom brzinom 2 m/s u smjeru juga. Antun, mase 30 kg, hoda ravnom, horizontalnom ulicom brzinom 2 m/s u smjeru zapada. Ukupna količina gibanja Ivane i Antuna iznosi ______________. (2 boda)

Postupak:

25. Kolica mase 0.4 kg gibaju se brzinom od 2 m/s. Njima ususret gibaju se druga kolica

mase 0.25 kg. Koliko treba iznositi brzina drugih kolica da nakon sudara oboja kolica miruju? (2 boda)

Postupak:

0

Ek

h

28

Odgovor:_______________________. 26. Njihalo preneseno sa Zemlje na Mjesec harmonijski titra periodom koji je 2,45 puta duži

od perioda harmonijskog titranja tog njihala na Zemlji. Koliko iznosi ubrzanje slobodnog pada na Mjesecu? (2 boda)

Postupak:

Odgovor:____________________. 27. Temperatura apsolutne nule iznosi ____________°C . Temperatura od 37°C iznosi ______________K. Ako se temperatura tijela povisi od 37°C na 39°C povisila se za ____________K. (3 boda) 28. Idealni plin se pri stalnom tlaku od 2·105 Pa širi od početnog obujma iznosa 2.5 L do

konačnog obujma od 7.5 L. Plin pri tom procesu izvrši rad iznosa_______________. (2 boda)

Postupak:

29. Tijelu mase 2 kg, specifičnog toplinskog kapaciteta 130 J/kg K, poveća se temperatura za

40 °C. Koliko je topline tijelo primilo od okoline? (2 boda)

Postupak:

Odgovor:__________

30. U p,T dijagramu nacrtaj izotermni proces kojim se početni obujam plina smanji na

polovicu početne vrijednosti. Početno stanje plina označeno je na slici. (2 boda)

29

31. Dva otpornika, otpora 2 R i 3 R, spojena su serijski s baterijom elektromotornog napona E = 30 V i unutrašnjeg otpora R kako je prikazano na slici.

Napon na otporniku 2 R iznosi _________. (2 boda)

Postupak:

T

p

(T1, p1)

2R 3R

E, R

30

32. Četiri kondenzatora jednakih kapaciteta C = 5 µF spojena su kao na slici.

Ukupni kapacitet ovako spojenih kondenzatora između točaka A i B iznosi

__________________________ . (2 boda)

Postupak:

33. Električni grijač sastoji se od dva jednaka otpornika, koji mogu biti međusobno spojeni u

seriju ili paralelno. Pri kojem će načinu spajanja jednaka količina vode, grijana tim grijačem, brže zakipjeti? (2 boda)

Voda će brže zakipjeti pri _______________ spoju. Postupak:

34. Marko, Ivan i Dominik raspravljaju o računu koji im je poslala Hrvatska elektroprivreda.

Marko: Kilovatsati … to nam kaže koliko smo struje potrošili ovog mjeseca. Ivan: Ne, kilovatsati su jedinica za električni naboj koji smo potrošili. Dominik: Moram vas obojicu ispraviti, radi se zapravo o električnoj snazi koju smo potrošili.

Tko je u pravu?

A. Marko B. Ivan C. Dominik D. nitko od njih Obrazložite odgovor! (2 boda)

_____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________

A B

C

C

C C

31

35. Metalnu kuglu A, polumjera 2 cm, nabijemo količinom naboja 1 nC i spojimo s drugom metalnom kuglom B, polumjera 1 cm, koja je električki neutralna. Kugle su na velikoj međusobnoj udaljenosti, a spojene su tankim vodičem. Koliki će biti naboj na kugli A nakon spajanja, ako naboj na vodiču zanemarimo?

(2 boda)

Postupak:

Odgovor:________________ 36. U magnetsko polje B uleti proton brzinom v, okomito na silnice polja te se u polju nastavi

gibati po kružnoj stazi polumjera 5 cm. Koliki bi bio polumjer staze po kojoj bi se u istom polju gibala α čestica s jednakom brzinom? (Masa α čestice je 4 puta veća od mase protona, a naboj joj je dva puta veći od naboja protona.)

Polumjer staze α čestice iznosio bi _______________ . (3 boda) Postupak:

37. Graf A prikazuje ovisnost elongacije o položaju progresivnog vala u nekom trenutku, a

graf B prikazuje ovisnost elongacije o vremenu za isti val. (2 boda)

A B

a) Valna duljina tog vala iznosi _________ . b) Period titranja izvora vala iznosi _________ .

0.5 1 t/s

y/m 2 – 2

0 2 4 x/m

y/m 2 – 2

0

32

38. Morski valovi udaraju u stijenu obale 12 puta u minuti. Brzina valova je 6 m/s. Koliko

iznosi valna duljina tih valova?

(2 boda) Postupak:

Odgovor: _____________________. 39. Brzina svjetlosti u vakuumu iznosi 3·108 m/s, a u nekom prozirnom sredstvu 2·108 m/s.

Indeks loma tog sredstva iznosi _____________________. (2 boda)

Postupak:

40. Slika prikazuje predmet P i ravno zrcalo. Hoće li opažač, čiji je položaj oka naznačen

točkom O, vidjeti sliku predmeta u zrcalu? Naznačite na slici put svjetlosti od predmeta do opažača kao obrazloženje svog odgovora.

(2 boda)

Odgovor:_____________________

41. Konstanta optičke rešetke dva puta je veća od valne duljine monokromatske svjetlosti

koja na nju upada okomito. Koliko iznosi kut pod kojim će se vidjeti prvi ogibni maksimum?

(2 boda) Postupak:

Odgovor:____________________________

33

42. a) Izračunajte granične energije (izražene u eV) koje pripadaju vidljivom zračenju valnih

duljina 400 nm – 750 nm. (3 boda)

Postupak:

Odgovor:________________________________

b) Izlazni rad za cezij iznosi 1,96 eV, za natrij 2,3 eV i za željezo 4,5 eV.

Koji od ovih metala neće emitirati elektrone kada ga obasjamo vidljivim zračenjem ?

(1 bod)

Odgovor: _____________________________ 43. Grijača ploča na štednjaku je kružnog oblika polumjera 10 cm. U ploču je ugrađen grijač

snage 1,2 kW. Kolika je temperatura površine uključene grijače ploče ako ploča zrači kao crno tijelo?

(2 boda) Postupak:

Odgovor:_______________________. 44. Srednja energija vezanja po nukleonu jezgre C12

6 , čiji je defekt mase 0.09894 u, iznosi

__________________.

(2 boda)

UPUTA: Iskoristite relaciju uc2 = 931.494 MeV.

Postupak:

34

45. Koristeći fotoelektrični učinak moguće je odrediti izlazni rad za određeni materijal, mjerenjem frekvencije upadnog zračenja i maksimalne kinetičke energije fotoelektrona. Tablica prikazuje rezultate nekoliko mjerenja frekvencije i maksimalne kinetičke energije fotoelektrona.

Iz podataka navedenih u tablici odredite srednju vrijednost izlaznog rada (izraženu u eV), te pripadnu maksimalnu apsolutnu pogrešku. Za omjer Planckove konstante h i naboja elektrona e uzmite vrijednost: h/e = 4.1·10 – 15 J s/C.

Redni broj mjerenja

f /1015Hz Ek max/eV W /eV ∆W /eV

1. 1.2 2.6

2. 1.3 3.1

3. 1.4 3.3

4. 1.5 3.6

Srednja vrijednost izlaznog rada iznosi _________________.

Maksimalna apsolutna pogreška iznosi __________________. (7 bodova)

Postupak:

7.2. Primjeri bodovanja zadataka

Svi zadaci višestrukog izbora (1-18) nose dva boda ako je odabran točan odgovor, a nula bodova u svim ostalim slučajevima. Zadaci dopunjavanja nose 1 bod za svaki podatak koji treba upisati. Primjer: U zadatku 22. a) odgovor treba glasiti: Ako je trenje zanemarivo, očekujemo da se gravitacijska potencijalna energija utega u tom vremenskom intervalu smanjila za približno 1.7 J. Svaki od upisanih podataka nosi po 1 bod (ukupno 2 boda).

Zadaci kratkih odgovora mogu donositi dva ili više bodova. Primjer: U zadatku 28. točan odgovor (1000 J) nosi 2 boda ako je naveden i točan postupak. Plin pri tom procesu obavi rad iznosa 1000 J . Postupak: ∆V = 5 L = 5 ·10–3 m3 , W = p ∆V = 1000 J. Ako je odgovor naveden bez jedinice (1000) ili je krivo izračunat, a postupak je ispravan, dobiva se 1 bod. Odgovor bez postupka nosi nula bodova. U zadatku 36. točan odgovor treba glasiti :

35

Polumjer staze α čestice iznosio bi 10 cm. Postupak: mv2/r = qvB rp = mpv/eB rα = 2mpv/eB rα = 2rp = 10 cm Točan odgovor i točan postupak nose 3 boda. Ako je točno izražen samo jedan od polumjera dobiva se 1 bod, oba polumjera nose 2 boda, a točna veza među polumjerima nosi još 1 bod. Zadatak 34. je kombinacija zadatka zatvorenog i otvorenog tipa. Točan odgovor D i točno obrazloženje nose zajedno 2 boda. Primjer obrazloženja: Jedinica kWh je jedinica za energiju. U računu se radi o električnoj energiji koja je prešla u druge oblike energije. Ako je samo zaokružen točan odgovor, a nije dano obrazloženje ili je dano pogrešno obrazloženje, dobiva se nula bodova. Točan odgovor s djelomično točnim ili nepotpunim obrazloženjem donosi 1 bod. Zadatak 45. nosi 7 bodova ukoliko su točno izračunate sve četiri vrijednosti izlaznog rada W, njegova srednja vrijednost (2.4 eV) i maksimalna apsolutna pogreška (0.2 eV). Točno postavljen zadatak (W = hf – Ekmax) donosi 1 bod. Svaka točna vrijednost izlaznog rada donosi po 1 bod. Točno određena srednja vrijednost donosi 1 bod, a maksimalna apsolutna pogreška također 1 bod.

8. Kako se pripremiti za ispit na državnoj maturi iz fizike

Školovanje u bilo kojem gimnazijskom programu dostatna je priprema za ispit iz fizike na državnoj maturi. Učenici koji nisu pohađali gimnaziju, a stekli su pravo polaganja gimnazijske državne mature trebaju se pripremiti prema programu fizike za gimnaziju.

9. Literatura

Literatura za pripremanje za državnu maturu su udžbenici iz fizike za gimnaziju koje je odobrilo MZOŠ RH za korištenje u nastavi fizike u gimnazijama (vidi Katalog odobrenih udžbenika za školsku godinu 2005./2006. i 2006./2007. na www.mzos.hr).

36

10. Dodaci A – Popis nekih preporučenih pokusa

1. Snimanje gibanja na vrpcu pomoću elektromagnetskog tipkala i analiziranje zapisa

2. Određivanje gustoće papira 3. Određivanje odnosa ubrzanja, sile i mase 4. Rastavljanje sile na komponente 5. Određivanje statičkog faktora trenja klizanja 6. Određivanje početne brzine tijela kod horizontalnog hica 7. Određivanje konstante elastičnosti opruge 8. Mjerenje perioda i frekvencije kruženja 9. Određivanje gustoće čvrstog tijela pomoću uzgona u tekućini 10. Određivanje gustoće tekućine pomoću U-cijevi 11. Određivanje specifičnog toplinskog kapaciteta 12. Provjeravanje Boyle-Mariotteovog zakona 13. Određivanje otpora serijski i paralelno spojenih otpornika pomoću

ampermetra i voltmetra 14. Određivanje unutrašnjeg otpora električnog izvora 15. Određivanje kapaciteta kondenzatora 16. Određivanje induktiviteta zavojnice 17. Određivanje akceleracije slobodnog pada pomoću jednostavnog njihala 18. Određivanje brzine širenja zvuka u zraku 19. Provjera zakona odbijanja svjetlosti na ravnom zrcalu 20. Određivanje apsolutnog indeksa loma stakla 21. Određivanje žarišne daljine leće 22. Određivanje valne duljine svjetlosti pomoću optičke rešetke 23. Određivanje apsolutnog indeksa loma sredstva pomoću Brewsterova

zakona 24. Određivanje valne duljine laserske svjetlosti pomoću dvije pukotine

B – Matematička znanja koja se očekuju od učenika Na ispitu na državnoj maturi iz fizike 2009. od učenika se očekuje da znaju:

• koristiti džepno računalo, • koristiti tablice i dijagrame, • nacrtati grafove iz zadanih podataka, • interpretirati grafove, • pretvarati decimalne razlomke u postotke i obrnuto, • odrediti srednje vrijednosti i protumačiti njihovo značenje, • transformirati matematički izraz,

37

• riješiti sustav linearnih jednadžbi s više nepoznanica, • riješiti kvadratnu jednadžbu s jednom nepoznanicom, • primijeniti upravnu i obrnutu proporcionalnost, • zbrajati i oduzimati vektore, • koristiti trigonometrijske funkcije, • koristiti logaritamske i eksponencijalne funkcije, • izračunati površinu i opseg trokuta, kruga, pravokutnika, • izračunati oplošje i obujam kvadra, valjka i kugle.

C- Jedinice, oznake i nazivlje Jedinice, oznake i nazivlje u specifikacijama i ispitu na državnoj maturi iz fizike 2009. usuglašeni su sa Zakonom o mjernim jedinicama, NN 58/93. D - Popis formula i konstanti Sljedeće će formule i konstante biti navedene u testu. Formule Kinematika

Dinamika

maF = Ptr FF µ= kxFelas −= vmp = ptF ∆=∆

EW ∆= cosW Fs α= 2

2vm

Ek = hmgEgp ∆=∆

t

WP = 2

21

r

mmGFG = 2

2x

kEep =

t

s

∆

∆= v

t

v a

∆

∆=

2

2

0

tats ±= v at±= 0vv as22

02 ±= vv

racp

2v

=

38

Hidromehanika Termodinamika

Elektricitet Magnetizam Titranje i valovi Titranje i valovi

S

Fp = ghp ρ= gVFu ρ= 2211 vv SS = 22

22

2

21

1

vv ρρ+=+ pp

AN

Nn = kTEk 2

3= nRTpV = tmcQ ∆= λmQt = mrQi =

( )rmQs += λ WQU ±=∆ VpW ∆= 1

21T

T−=η

20

21

4 r

qqF

rεπε= qEF =

r

Q

rεπεϕ

04= qUW = EdU =

U

QC =

d

SC rεε 0= 2

2CU

W = t

QI

∆

∆=

R

UI =

S

lR ρ=

vu RR

EI

+= UIP =

πµµ

r

IB r 20=

l

NIB rµµ0= αsinBIlF = αsinBqFL v=

αcosBS=Φ t

NU i

∆

∆Φ−= αsinBlvU i −=

k

mT π2=

g

lT π2= 2T LCπ=

T

πω

2= ( )0sin ϕω += tAx

( )00 cos ϕω += tvv T

Aπ20 =v ( )00 sin ϕω += taa

2

0 2

4 Aa

T

π=

T

λ=v

+=

λ

πω

xtAy

2sin

39

Optika Moderna fizika Konstante gravitacijska konstanta G = 6,67 . 10–11 N kg–2 m2 ubrzanje slobodnog pada g = 9,81 m s–2 (pri površini Zemlje) masa Zemlje M = 6 . 1024 kg polumjer Zemlje R = 6 370 km unificirana atomska masa u = 1,66 . 10–27 kg Avogadrova konstanta NA = 6,023 . 1023 mol–1 opća plinska konstanta R = 8,314 J K–1 mol–1 brzina svjetlosti u vakuumu c = 3 . 108 m s–1

fba

111=+

v

cn =

1

2

sin

sin

n

n=

β

α

a

sd=λ λα kd k =sin tg

Bu n=

2

2

0 1c

LLv

−=

2

2

0

1c

TT

v−

=

4STP σ= hfE = ie Whf

m−=

2

2v

p

h=λ

2mcEV ∆=

tT

t

eNNNλ−

−

== 00 2 T

2ln=λ

40

elementarni naboj e = 1,6 . 10–19 C masa elektrona me = 9,11 . 10–31 kg masa protona mp= 1,67 . 10–27 kg Planckova konstanta h = 6,625 . 10–34 J s permitivnost vakuuma ε0 = 8,85 . 10–12 F m–1 permeabilnost vakuuma µ0 = 4 π . 10–7 N A–2 Stefan-Boltzmannova konstanta σ = 5,67 . 10–8 W m–2 K–4 Wienova konstanta b = 2,89 . 10–3 K m Boltzmannova konstanta k = 1,38 . 10– 23 K–1