A fizika oktatás témakörei

Összeállítottam egy részletes témakőrlistát a fizika tanuláshoz, hogy mindazok, akik érettségire készülnek, át tudják látni a rengeteg anyagot. Pár témakört korábban kidolgoztam, amiket folyamatosan töltögetek fel az oldalra, s linkelem be ide a fizika témakörök listájába.

Az évfolyamok megjelölése bizonytalan, mert valahol három, valahol pedig négy év alatt veszik át a fizikát. Másrészt egyes iskolákban a hagyományos évfolyamszámok eggyel elcsúsznak a nyelvi előkészítő év miatt. Kék színnel jelöltem meg azon anyagrészeket, melyek csak az emelt szintű fizika érettségihez kellenek.

Kinetika, a mozgások leírása (9. évfolyam)

1. Alapfogalmak: út, elmozdulás, vonatkoztatási rendszer, sebesség, inerciarendszer.
2. Egyenes vonalú egyenletes mozgás, átlagsebesség, relatív sebesség, egyenletesen mozgó vonatkoztatási rendszer.
3. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás, gyorsulás, négyzetes úttörvény, szabadesés, kezdő sebesség.
4. A függőleges, a vízszintes és a ferde hajítás. A mozgás felbontása összetevőkre.

Dinamika, a mozgások okának leírása (9. évfolyam)

1. A lendület. A lendület megmaradás tétele. A lendület megváltozása, az erőhatás fogalma.
2. A dinamika 1. törvénye, az egyenes vonalú egyenletes mozgás feltétele, pontszerű test egyensúlya.
3. Newton 2. törvénye. Az erők hatásának leírása kinetikai paraméterrel.
4. Newton 3. törvénye. Ez erőtörvények bevezetése (gravitáció, rugó, súrlódás, légellenállás)
5. Newton 4. Törvénye. Erők hatásának eredője. az eredő erő meghatározása
6. Newton 5. törvénye. A mozgásegyenlet és használata.
7. A forgatónyomaték. Merev test egyensúlya, tömegközéppontja

Munka, energia, teljesítmény (9. évfolyam)

1. A munka definíciója, kiszámítása, változó erő munkája
2. Emelési munka, gyorsítási munka, a súrlódási erő munkája.
3. Ez energia definíciója, helyzeti energia, mozgási energia, rugalmas energia.
4. Munka tétel, az energia megmaradás törvénye.
5. A teljesítmény definíciója, átlagteljesítmény, pillanatnyi teljesítmény.
6. Hatásfok, a perpetuum mobile (örökmozgó).
7. A gravitáció, mint konzervatív erőtér, használatának korlátai.

Körmozgás (9-10. évfolyam)

1. Egyenletes körmozgás, a centripetális gyorsulás, fordulatszám, periódusidő, szögsebesség, szögelfordulás.
2. Forgómozgás hatása a Földön lévő testekre, a testek súlya.
3. A tehetetlenségi nyomaték, a perdület és a perdület megmaradás tétele.
4. Egyenletesen változó körmozgás, szöggyorsulás, tangenciális gyorsulás
5. A perdület tétel, a forgó mozgás energiája

A rezgő mozgás és az inga (10. évfolyam)

1. A harmonikus rezgőmozgás, kapcsolata a kőrmozgással, a körfrekvencia. A harmonikus rezgőmozgás kitérése, sebessége és gyorsulása az idő függvényében.
2. A rezgések összege, Lissajous görbék, saját rezgés, csatolt rezgés, kényszerrezgés, csillapított rezgés.
3. Az inga. Az inga kitérése, matematikai és fizikai inga. Az inga energiája, pillanatnyi sebessége és gyorsulása

A mechanikai hullámok, a hang (10. évfolyam)

1. A rezgések térben, terjedési sebesség és hullámhossz, a mechanikai hullámok hullámfüggvénye
2. A transzverzális és a longitudinális hullámok tulajdonságai
3. Hullámok visszaverődése, törése (Snellius – Descartes törvény), polarizációja
4. Hullámok elhajlása, interferenciája, a lebegés
5. Az állóhullámok kialakulása húrokban, pálcákban és sípokban
6. Mozgó hullámforrás, a Doppler-effektus
7. A hangok csoportosítása frekvenciájuk alapján

Folyadékok és gázok mechanikája (csak emelt szinten)

1. Hidrosztatikai nyomás, hidrosztatikai felhajtóerő, testek úszása
2. Közlekedőedények törvénye, a hidraulikus sajtó
3. Lamináris áramlás, folyadékok belső súrlódása, a mozgásból adódó nyomáskomponens, közegellenállás.
4. Bernoulli törvénye, mozgó folyadékok és gázok nyomása, hidraulikus sebességmérő.
5. Turbulens áramlás, a Reynolds szám.

A hőtan alaptételei (10. évfolyam)

1. Gázok belső energiája, a molekuláris gázelmélet. Ideális gáz átlagos sebessége, ekvipartíció tétele, a termodinamikai hőmérséklet definíciója.
2. Az ideális gáz tulajdonságai, állapotegyenlete. A tágulási munka.
3. Hőtan I. főtétele. A hő és a munka megkülönböztetése.
4. Hőtan II. főtétele. A folyamatok iránya és a rendezetlenség, hőtani folyamatok elméleti hatásfoka, a másodfajú perpetum mobile.

Gázok hőtani viselkedése (10. évfolyam)

1. Gázok izoterm állapotváltozása, Boyle-Mariotte törvénye, p-V, p-T és V-t diagramok
2. Gázok izobár állapotváltozása, Gay-Lussac I. törvénye, p-V, p-T és V-t diagramok, az állandó térfogaton vett hőkapacitás.
3. Gázok izochor állapotváltozása, Gay-Lussac II. törvénye, p-V, p-T és V-t diagramok, az állandó térfogaton vett hőkapacitás.
4. Gázok adiabatikus állapotváltozása, p-V, p-T és V-t diagramok, az energetikailag zárt rendszer.

Szilárd és folyékony anyagok hőtani viselkedése (10. évfolyam)

1. Szilárd anyagok lineáris hőtágulása, lineáris hőtágulási együttható, felületi és térfogati tágulás.
2. Folyadékok hőtágulása, térfogati hőtágulási együtthatója, a hőtágulási együtthatók kapcsolata.
3. Szilárd anyagok és folyadékok főfelvétele és hőleadása, a fajhő.
4. Halmazállapot változás, olvadáshő és forráshő, a párolgáshő, közös hőmérséklet kialakulása

Elektrosztatika (11. évfolyam)

1. Elektromos állapot, létrehozása, kimutatása, az elektromos kölcsönhatás.
2. Pontszerű töltések kölcsönhatása, Coulomb törvénye, pontszerű töltések erőtere, az elektromos erőtér (mező) és jellemzése, az erővonalak tulajdonságai.
3. A homogén elektromos erőtér, az elektromos mező munkája, Milliken kísérlet
4. Ez elektromos potenciál és két pont közötti feszültség
5. Az elektromos tér vezető anyag belsejében, a Farady-hatás (Farady-kalitka)
6. Az ekvipotenciális felület, konzervatív erőtér tulajdonságai
7. Földelés, csúcshatás, villámhárító.
8. Elektromos kondenzátorok töltéstároló képessége (a kapacitás), kondenzátorok energiája, kondenzátorok az áramkőrben, eredő kapacitásuk.

Az állandó elektromos áram (11. évfolyam)

1. Az elektromos áram definíciója, Ohm törvénye, a vezetékek ellenállása
2. Ellenállások soros és párhuzamos ellenállása
3. Áramforrások jellemzése, az áramforrások belső ellenállása, áramforrások összekapcsolása.
4. Áram és feszültségmérő az áramkőrben. Mérőműszerek méretezése (előtét és sönt ellenállás).
5. Az elektromos áram hatásai, az elektromos munka és a hatásfok.
6. Az elektromos vezetés szerkezeti oka gáz, folyadék és szilárd anyagokban. A szigetelő és félvezető anyagok.

Mágnesesség (11. évfolyam)

1. A mágnesesség felfedezése, természetes mágnesek, a Föld mágneses tere, a sarki fény.
2. A mágneses tér jellemzése, a magnetométer működése, a mágneses indukció.
3. Mozgó töltésre ható erő mágneses térben, Lorentz törvénye. Elektronok fajlagos töltése.
4. Elektromos áram által keltett mágneses mező, áramjárta vezetők mágneses kölcsönhatása.
5. Mágneses mező nagysága áram járta tekercsben (toroid és szolonid), a mágneses fluxus.

Elektromos indukció, a váltakozó áram (11. évfolyam)

1. A mozgási indukció, Lentz szabály, nyugalmi indukció, a transzformátor működése.
2. Tekercsek jellemzése, az önindukciós együttható. Az mágneses mező energiája.
3. Váltakozó áram létrejötte, a szinuszosan változó elektromos áram. Az áram effektív értéke, pillanatnyi és átlagos teljesítménye.
4. Ohmos, indukciós és kapacitiv ellenállás. Fázisszög, Impedancia, a soros LRC kör ellenállása.
5. A háromfázisú hálózatok működése, az elektromos áram termelése és szállítása.

15. Elektromágneses rezgések (11-12. évfolyam)

1. Az rezgőkör létrejötte és működése. A Thomson-képlet.
2. Rezgőkörök csatolása, a nyitott rezgőkör (rádió).
3. Az elektromos hullám tulajdonságai, csoportosítása frekvenciájuk alapján

Geometriai optika (11-12. évfolyam)

1. A fényvisszaverődés, fénytörés, prizma, plánparalel lemez, Compton szórás
2. Optikai tükrök képalkotása (síktükör, homorú és domború tükrük)
3. Lencsék képalkotása (homorú és domború lencsék), az egyszerű nagyító és a szemüveg
4. Optikai eszközök működés (Kepler és Newton távcsöve, mikroszkóp és vetítőgép)

Anyagok szerkezete (11-12. évfolyam)

1. Az atomok szerkezete, atomelméletek, a színképek típusai, a hidrogén vonalas színképe.
2. A fotoeffektus, kilépési munka, karakterisztikus röntgensugárzás
3. az elektron kettős természete, de Broglie hullám, az elektronok interferenciája.
4. Az atommagok szerkezete, atommodellek, atommag átalakulások

Csillagászat (11-12. évfolyam)

1. Newton tömegvonzás törvénye, Cavendish kísérlet, a gravitációs gyorsulás meghatározása, a kozmikus sebességek
2. A Naprendszer fő részei, a bolygók tömegének meghatározás, mozgásuk leírása, Kepler törvényei
3. A Hold és a Föld kölcsönhatásai: a Hold ciklusa, árapály jelensége
4. A Nap hatása a Földre: napkitörések, napszél, a légkőr, mint színszűrő