Holdet 2025 Fy/3g4i Fy 1 - Undervisningsbeskrivelse

menu

Undervisningsbeskrivelse

Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser
Termin(er) 2025/26
Institution X - Sankt Annæ Gymnasium
Fag og niveau Fysik B
Lærer(e) Joakim Berg Villumsen
Hold 2025 Fy/3g4i Fy 1 (3g4i Fy 1)

Oversigt over gennemførte undervisningsforløb
Titel 1 Forløb#1 Indre energi
Titel 2 Forløb#2 Mekanik
Titel 3 Forløb#3 Mekanisk energi
Titel 4 Forløb#4: Tryk og opdrift
Titel 5 Forløb#5: Elektriske kredsløb
Titel 6 Forløb#6: Diffraktion og atomspektre
Titel 7 Forløb#7: Kernefysik
Titel 8 Forløb#8: Stjerner og grundstofdannelse
Titel 9 Forløb#9: Eksamensforberedelse
Titel 10 Forløb#10: Tilladte hjemmesider til eksamen

Beskrivelse af de enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb)
Titel 1 Forløb#1 Indre energi

Repetition af energi fra C-niveau
- Energiformer (elektrisk, kinetisk, potentiel, termisk, latent, kemisk, kerne, stråling)
- Energikæder (tilført, nyttig, tabt energi i en proces)
- Evig energibevarelse (termodynamikkens 1. hovedsætning)
- Evigt energispild (termodynamikkens 2. hovedsætning)
- Kemisk energi: ∆E = B · ∆m
- Elektrisk energi: ∆E = P · ∆t
- Termisk energi: ∆E = m · c · ∆T
- Nyttevirkning: η = ∆Enytte / ∆ Etilført · 100%

Temperatur, tilstandsformer og faseovergange
- Kelvinskalaen: absolut temperatur og det absolutte nulpunkt
- Omregning mellem kelvinskalaen og celsiusskalaen
- Tilstandsformerne: fast form (permanente bindinger), væskeform (midlertidige bindinger), gasform (ingen bindinger)
- Faseovergangene: smeltning/krystallisation, fordampning/kondensation, sublimation/desublimation

Indre energi som termisk energi, latent energi og kemisk energi
- Termisk energi som partiklernes bevægelse
- Termisk energi og opvarmning: ∆E = m · c · ∆T
- Latent energi som partiklernes bindinger
- Latent energi og faseovergange: ∆E = L · ∆m
- Begreberne specifik varmekapacitet, specifik smeltevarme og specifik fordampningsvarme

Eksperimentelt arbejde
- Vandets fællestemperatur
- Isens smeltevarme
- Vands fordampningsvarme
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 5,00 moduler
Dækker over: 5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 2 Forløb#2 Mekanik

Kinematik
Bevægelse som ændring i tid og rum
- Stedsaksen og tidsaksen
- Grafisk repræsentation i stedkurver

Hastighed
Hastighed som ændringen i sted pr. tid:
- Middelhastigheden vₘ = ∆s / ∆t (sekanthældningen i stedkurven)
- Øjeblikshastigheden v = s'(t) (tangenthældningen i stedkurven)
- Omregning mellem hastighedsenhederne km/h og m/s
- Grafisk repræsentation i hastighedskurver

Acceleration
Acceleration som ændring i hastighed pr. tid:
- Middelaccelerationen: aₘ = ∆v / ∆t (sekanthældningen i hastighedskurven)
- Øjebliksaccelerationen: a = v'(t) = s''(t) (tangenthældningen i hastighedskurven)
- Grafisk repræsentation i accelerationskurver

Bevægelsesfunktionerne
Ved konstant hastighed:
- s(t) = v₀ · t + s₀
- v(t) = v₀
- a(t) = 0
Ved konstant acceleration:
- s(t) = ½ · a₀ · t² + v₀ · t + s₀
- v(t) = a₀ · t + v₀
- a(t) = a₀
- Tidsuafhængig bevægelsesligning (konstant acceleration): 2 · a₀ · (s – s₀) = v² – v₀²

Dynamik
- Kraftbegrebet og enheden newton
- Den resulterende kraft som summen af kræfter: Fres = ΣF (”Newtons 0. lov”)

Newtons love
- Når den resulterende kraft er 0, så vil der ikke ske nogen acceleration
- Når den resulterende kraft er forskellig fra 0, så sker der en acceleration: Fres = m · a
- Kræfter kommer i interaktionspar, som er lige store og modsatrettede. Aktion-reaktion F12 = -F21

Kraftdiagrammer
Værktøj til analyse af jævn bevægelse, frit fald og lodret kast
- Analyse af tyngdepunkt, kræfter, acceleration; valg af stedakse
- Opskrivning af bevægelsesligninger ud fra kraftdiagram
- Tegning af bevægelsesgrafer fra bevægelsesligninger

Eksperimentelt arbejde
- Videoanalyse af bevægelse
- Go! Motion-analyse af bevægelse
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 10,00 moduler
Dækker over: 9 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 3 Forløb#3 Mekanisk energi

Introduktion til mekanisk energi
- Begrebet arbejde som sammenhængen mellem ydre kræfter og mekanisk energi
- Arbejde: ∆A = ±F · ∆s (i én dimension)

Kinetisk og potentiel energi
- Kinetisk energi som bevægelsesenergi: Ekin = ½ · m · v²
- Potentiel energi som beliggenhedsenergi: Epot = m · g · h

Mekanisk energi
- Mekanisk energi som summen af kinetisk og potentiel energi: Emek = Ekin + Epot
- Den mekaniske energibevarelse i gnidningsfrit system

Eksperimentelt arbejde
- Go! Motion analyse af hoppende bold (fokus på mekanisk energi)
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 6,00 moduler
Dækker over: 9 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 4 Forløb#4: Tryk og opdrift

Introduktion til tryk
- Begrebet tryk som forholdet mellem kraft og areal: p = F / A
- Enhederne: pascal (Pa), atmosfære (atm), bar (bar), millimeter kviksølv (mmHg)
- Kvalitativ forståelse af trykket fra partikelsammenstød i gas og væsker
- Standardtrykket som gennemsnitsværdi ved havets overflade: p_0 = 101 325 Pa

Idealgasloven
- Stofmængde som partikelantal målt i mol: 1 mol = 6.022E+23
- Idealgasloven som idealiseret model for sammenhængen mellem tryk og stofmængde, volumen og temperatur i en gas, p = n · R · T / V

Trykket i en væskesøjle
- Pascals princip
- Trykket i en væskesøjle: p_total = ρ · g · h + p_0

Opdrift og flydebetingelse
- Archimedes’ lov og begrebet "den fortrængte væske"
- Begrebet opdrift som den kraft en væske udøver på et nedsænket legeme
- Opdriften fra en væske som hhv:
F_opdrift = ρ_væske · g · V_fortrængt eller F_opdrift = g · m_fortrængt
- Flydebetingelsen for et helt nedsunket legeme:
ρ_legeme < ρ_væske
- Det nedsunkne volumen for at flydende legeme:
V_fortrængt = ρ_legeme / ρ_væske · V_legeme

Teoretiske udledninger
- Udledning af sammenhængen mellem trykket og dybden i en væske
- Udledning af sammenhængen mellem opdriften og volumenet af den fortrængte væske
- Udledning af flydebetingelsen for et legeme under vand og i vandoverfladen

Eksperimentelt arbejde
- Undersøgelse af lufttryk i plastiksprøjte med digital lufttryksensor
- Undersøgelse af tryk i væske med digital lufttryksensor
- Undersøgelse af opdrift med newtonmeter
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 7,00 moduler
Dækker over: 9 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 5 Forløb#5: Elektriske kredsløb

Om elektrisk strøm
- Kvalitativ forståelse af begreberne ladning, elektrisk strøm, strømstyrke, spændingsforskel, elektrisk effekt og resistans.
- Forståelse af elektrisk strøm som ladningsstrømmen fra en spændingskilde gennem elektriske ledninger og -komponenter i et kredsløb
- Praktisk kobling af elektriske kredsløb med spændingskilde, ledninger og diverse komponenter under hensyntagen til sikkerhed
- Måling af strømstyrken gennem en komponent ved at anbringe multimeter i serie med komponenten
- Måling af spændingsforskellen over en komponent ved at anbringe multimeter parallelt med komponenten
- Måling af resistansen af en komponent ved at lave et simpelt kredsløb med multimeteret uden ekstern spændingskilde
- Skitsering og aflæsning af kredsløbsdiagrammer
- Forklaring af ladningernes bevægelse på mikroskopisk niveau
- Simple kredsløb med én komponent
- Komplekse kredsløb med flere komponenter i serie- og/eller parallelforbindelser
- Ladningens bevarelse og Kirchhoffs strømlov i et knudepunkt: ΣIind = ΣIud
- Energiens bevarelse og Kirchhoffs spændingslov i en kreds: ΣUstigning = ΣUfald

Matematisk-symbolske sammenhænge
- ladning, strømstyrke og tid (definition af strømstyrke): ∆Q = I · ∆t
- energi, spænding og ladning (definition af spænding): ∆E = U · ∆Q
- spænding, resistans og strømstyrke (resistans og Ohms lov): U = R · I
- effekt, spænding og strømstyrke (elektrisk effekt): P = U · I
- effekt, resistans og strømstyrke (Joules lov): P = R · I2

Om elektrisk modstand
- Kvantitativ forståelse af erstatningsresistansen i både serie- og parallelforbindelser: Rserie = R1 + R2 + R3 + … og Rparallel = (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …)⁻¹
- Kvalitativ forståelse af begrebet resistivitet som en materialekonstant og grundlag for lederens samlede resistans.
- Kvantitativ forståelse af sammenhængen mellem resistans, resistivitet, lederens længde og lederens tværsnitsareal: R = ρ · L/A
- Kvalitativ forståelse af resistansens temperaturafhængighed som en kombination af øget atomar vibration og antallet af elektroner i ledningsbåndet.
- Kvantitativ forståelse af resistansens temperaturafhængighed med afsæt i temperaturkoefficienten: RT = R0 · (1 + α (T – T0))

Om elektriske sensorer
- Kvantitativ forståelse af energibånd og båndgab i faste stoffer og begreberne leder, halvleder og isolator.
- Kendskab til komponenten NTC-termistor og sammenhængen mellem temperatur og resistans som beskrevet af Steinhart-Hart-ligningen:
T = (a + b · ln(R) + c · ln(R)3)-1

Teoretiske udledninger
- Udledning af elektrisk effekt
- Udledning af Joules lov
- Udledning af erstatningsresistans i serie- og parallelforbindelse

Eksperimentelt arbejde
- Undersøgelser af strømstyrke og spænding i serie- og parallelkredsløb (Kirchhoffs love)
- Karakteristikker af resistor og glødepære (Ohms lov)
- Undersøgelse af dyppekoger (Joules lov)
- Undersøgelse af resistans i metaltråde (resistivitet)
- Kalibrering af termistor (Steinhart-Hart koefficienter)
Indhold
Kernestof:

Supplerende stof:
Omfang Estimeret: 15,00 moduler
Dækker over: 15 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 6 Forløb#6: Diffraktion og atomspektre

Interferens
– Konstruktiv og destruktiv interferens

Diffraktion
– Diffraktion i en dobbeltspalte

Diffraktion i optisk gitter
– Optisk gitter
– Orden n  og afbøjningsvinkel θₙ
– Gitterkonstanten d og spaltetallet S: d=1/S
– Gitterligningen: sin()=n·λ/d

Lys
– Lysets partikelmodel
– Fotonenergien: E = h · f

Atomers lys
– Atomers spektre
– Kvantiserede energiniveauer
– Overgangen mellem tilstande.
– Energiniveauer i hydrogenatomet
– Enheden elektronvolt
– Udledning af Rydberg-formlen.

Eksperimentelt arbejde
– Undersøgelse af diffraktion
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 4,00 moduler
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 7 Forløb#7: Kernefysik

Introduktion kernefysik, standardmodellen og isotoper
- Fra atomet til atomkernen til elementarpartiklerne – særligt begreberne proton, neutron, elektron og neutrino, samt deres masse og ladning. Desuden begrebet antistof.
- Grundstoffer og isotoper og sammenhængen mellem protontallet, neutrontallet og nukleontallet: A = Z + N
- Kernens balance mellem elektromagnetiske kræfter og den stærke kernekraft, samt opdelingen i stabile og ustabile kerner.
- Kernekort og de fire overordnede områder: stabile kerner, for mange protoner, for mange neutroner, for store kerner.

Radioaktivitet og henfaldstyper
- Ustabile kerners radioaktivitet med henfaldstyperne: alfa-, betaminus-, betaplus- og gammahenfald, desuden K-indfangning (elektronindfangning).
- Bevarelseslove: energibevarelse, nukleontal, ladningstal, leptontal.
- Henfaldsskemaer med alle reaktionsprodukter.
- Henfaldsrækker fra moderkerne til første stabile datterkerne.

Energierne i kerneprocesser
- Ækvivalensen mellem energi og masse: E = m · c², hvor c² = 931.5 MeV/u
- Begreberne annihilation og pardannelse
- Kerneenergi, bindingsenergi og massedefekten i den enkelte kerne.
- Reaktionsenergi i kernereaktioner: Q = - ∆m · c²
- Begreberne fusion og fission med udgangspunkt i bindingsenergien pr. nukleon

Henfaldsloven og aktivitet
- Henfaldsloven som både N(t)=N_0·e^(-k·t) og N(t)=N_0·(1/2)^(t/T_(1/2) )
- Sammenhængen mellem henfaldskonstanten og halveringstiden T_(1/2)=ln⁡(2)/k
- Aktivitet: både A(t)=A_0·e^(-k·t) og A(t)=A_0·(1/2)^(t/T_(1/2) ) , samt A(t)=k·N(t)

Strålingens udbredelse og halveringstykkelse
- Forskellen på strålingstyperne, deres rækkevidde og gennemtrængningsevne
- Strålingsintensiteten for gammastråler: I(x)=I_0·e^(-μ·x) og I(x)=I_0·(1/2)^(x/X_(1/2) )
- Sammenhængen mellem absorptionskoefficienten og halveringstykkelsen x_(1/2)=ln⁡(2)/μ

Eksperimentelt arbejde
– Undersøgelse af radioaktive henfald
– Undersøgelse af halveringstykkelse
– Undersøgelse af halveringstid
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 14,00 moduler
Dækker over: 10 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 8 Forløb#8: Stjerner og grundstofdannelse

Fusionsprocesser i Solen
– Dannelse af Helium-kerner med pp-processer
– Faktorer der er skyld i fusionen:
    Høje temperaturer · Den stærke kernekraft · Tunneleffekten

Stjerners livscyklus
– Fra gassky (interstellar sky) til hvide dværge, neutronstjerner og sorte huller

Grundstofsdannelse (nukleonsyntese)
– Tripel-alfa-processen i rød kæmpestjerne
– Dannelse af grundstoffer til og med nikkel (atomnummer 28)
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 2,00 moduler
Dækker over: 2 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 9 Forløb#9: Eksamensforberedelse

Indhold
Omfang Estimeret: 4,00 moduler
Dækker over: 4 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 10 Forløb#10: Tilladte hjemmesider til eksamen

Diverse
- Kernekort: www.kernekort.dk
Indhold
Omfang Estimeret: 0,00 moduler
Dækker over: 0 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer