Undervisningsbeskrivelse

Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser
Termin(er) 2018/19 - 2019/20
Institution Nørre Gymnasium
Fag og niveau Fysik B
Lærer(e)
Hold 2018 Fy/1x (1x FY, 1x FY øv, 2x FY, 2x FY øv)
Oversigt over gennemførte undervisningsforløb
Titel 1 1. Fysikkens scene
Titel 2 2. Mekanisk energi og arbejde
Titel 3 3. Energi og stof
Titel 4 4. Elektriske kredsløb og sensorer
Titel 5 5. Lys og bølger
Titel 6 6. Kinematik og dynamik
Titel 7 7. Kernefysik
Titel 8 8. Harmonisk svingning, fjedre og eksperimenter
Titel 9 9. Atomfysik
Titel 10 10. Fra Kopernikus til sorte huller
Titel 11 11. Lyd og bølger
Titel 12 12. Bevægelsesmængde, stød & projektion af kræfter

Beskrivelse af de enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb)
Titel 1 1. Fysikkens scene

Indledende forløb om vigtige begreber i fysikken: tid, sted, fart, masse, densitet, kræfter, Newtons gravitationslov og enheder, som vi skal anvende i de fleste af de kommende forløb.

Eksperimenter:
1. Gå og løb en graf, stedfunktion (elev)
2. Densitetetsbestemmelse på to måder (elev)
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 2 2. Mekanisk energi og arbejde

Forløbet introducerer begrebet energi med fokus er på omdannelse af energi mellem energiformer og bevarelse af energien samlet set  
Effekt og nyttevirkning
Arbejdet introduceres som kraft gange forskydning, hvor et positivt arbejde er når kraften og forskydningen er i samme retning mod et negativt arbejde, når kraften og forskydningen er i modsat retning
Den kinetiske energi introduceres med fokus på at farten har større betydning end masse
Den potentielle energi introduceres ud fra tyndekraftens arbejde  
Ændringen i mekanisk energi kræver et ydre arbejde eksempelvis gnidning og motorkraften i en bil
Omdannelsen mellem kinetisk og potentiel energi undersøges i en række teoretiske opgaver og eksperimenter

Eksperimentelt:
Bil på trillebane (undersøgelse af om den potentielle energi i toppen omdannes til kinetisk i bunden)
Energiforholdene for en basketball (undersøgelse af omdannelsen mellem potentiel og kinetisk og stødtal)
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 6 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 3 3. Energi og stof

Partikelbevægelse og temperatur samt kelvinskalaen
Termodynamikkens 1. hovedsætning, man kan ændre et systems energi ved at tilføre varme eller udføre et arbejde
Opvarmning, varmekapacitet for system og system bestående af delsystemer, specifik varmekapacitet
Tilstandsformer: fast, flydende, gas og plasma (ioner og elektroner)
Overgangsvarme med fokus på at det kræver energi når man skal smelte eller fordampe et stof, men der frigives energi når det størkner eller kondenserer.
Kemisk energi og brændværdi
Strålingsenergi og intensitet af stråling i W/m^2

Eksperimentelt:
Projekt hvor eleverne skal bestemme den specifikke varmekapacitet og fordampningsvarme for vand. Det centrale i dette projekt er, at man ofte kan eliminere fejlkilder i fysik enten ved at ændre på den eksperimentalle opstilling eller ved efterfølgende beregninger. Derimod kan man ikke ændre på at et apparaturs måleusikkerhed, men man kan nogle gange ændre på hvad der måles.
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 9 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 4 4. Elektriske kredsløb og sensorer

Elektrisk energi og Danmarks elsystem (https://energinet.dk/energisystem_fullscreen)
Ladning, elementarladning, strøm, spændingsfald og potentiale
Elektrisk energi og effekt
Ohms lov for resistorer og definition på resistans
Joules lov
Elektriske komponenter og karakteristik
Resistansens afhængighed af længde, tværsnitsareal og temperatur samt stofkonstanten resistivitet
Ledere, halvledere og isolatorer
Farvekoder for resistorer

Eksperimentelt:
Karakteristik for to resistorer, diode og glødepære
Resistansens afhængighed af længden af metaltråd
Kobling af resistorer
Temperatursensor
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 19 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 5 5. Lys og bølger

Lys og det elektromagnetiske spektrum, typer af lys og deres anvendelser
Planck kurver, Stefan-Boltzmanns lov og Wiens forskydningslov
Solarkonstanten
Lysets hastighed og beregning af frekvens og bølgelængde for lys.
Egenskaber for bølger: refleksion, brydning, diffraktion og interferens
Regnbuer og brydning af lys i vandmolekyler
Gitterformlen til at bestemme bølgelængder ud fra afbøjningsvinkler og det synlige spektrum ud fra afbøjningsvinkler

Eksperimentelt projekt i samarbejde med matematik:
Del 1: Lysets brydning i glas (Eks)
Del 2: Lysets brydning og totalrefleksion i vand (Eks)
Del 3: Fysisk forklaring på primære og sekundære regnbuer og fatamorgana
Del 4: Matematisk udledning af brydningsloven, geometrisk model
Del 5: Bestemmelse af det synlige spektrum ved anvendelse af gitterligningen (Eks)
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 6 6. Kinematik og dynamik

For retlinet bevægelse arbejder vi med bevægelse med konstant hastighed og konstant acceleration og opstiller stedfunktioner og hastighedsfunktioner for disse bevægelser.
Herefter kigger vi på Newtons love og hvordan vi kommer frem til accelerationen, Newtons gravitationslov
Gnidningskraft og rullemodstand, luftmodstand og formfaktor og betydningen af luftens strømning omkring legemet
Definition af tryk, trykkets afhængighed af højden i en væske eller en gas samt opdrift.

Forløbet forsættes senere på året med et lille forløb efter eleverne har arbejdet med integration i matematik omkring det bestemte integrale i fysik og hvad man kan bestemmelse ud fra arealet under grafen eksempelvis.
Strækningen ud fra en (t,v)-graf
Arbejde ud fra en (s, F)-graf
Der introduceres forskellige metoder til at bestemme areal
1. Tælle tern og bestemme arealet af 1 tern
2. Tilnærme grafen med en eller flere geometriske figurer og bestemme arealet af dem eksempelvis trekant eller trapez
3. Tilnærme grafen med et polynomium af 5. eller 6. grad (nogle elever prøvede højere grad) og så integrere i Maple

Eksperimenter:
Undersøgelse af et kast lodret op i luften
Undersøgelse af skråt kast (hvilken bevægelse er der i x- og y-retningen?)
Undersøgelse af faldende kageforme
Bestemmelse af formfaktor/modstandstal for kageforme
Bestemmelse af massen for en flamingokugle
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 24 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 7 7. Kernefysik


Opbygning af atomer og atomkerner ( protoner, neutroner, elektroner og kvarker samt den stærke kernekraft)
Radioaktive henfald alfa, betaminus, betaplus, elektronindfangning, gammahenfald.
Anvendelse af nuklidkortet/isotopkortet/kernekortet til at bestemme hvilket eller hvilke henfald et nuklid henfalder ved. Stabilitetskurven, sandsynligheder for henfald, gammahenfald efter andre henfald, hvordan nuklider bevæger sig i nuklidkortet mod stabile nuklider.
Radioaktive henfalds tilfældige natur og beskrivelse af antallet af kerner aftager eksponentielt med tiden ved henfaldsloven. Sammenhængen mellem antal kerner og aktiviteten samt betydningen af henfaldskonstanten.
At massen af atomkerner er lavere end summen af protoner og neutroner i atomkernen som betegnes massedefekten og hvordan man kan beregne bindingsenergien. Hvordan bindingsenergien topper og massen af nuklider er minimal omkring jern.
Beregning af Q-værdien for henfald og fusions- og fissionsprocesser og betydningen for kernekraftværker og Solen.
Hvordan beskytter vi os mod stråling arbejdede vi med afstandskvadratloven og absorption af stråling i forskellige materialer.
Diskussion af hvordan fotoner og stof vekselvirker ved fotoelektrisk effekt, Comptonspredning og pardannelser og at mekanismen afhænger af energien af fotoner og sandsynlighed.

Eksperimentelt:
Afstandskvadratloven for en gammakilde
Bestemmelse af halveringstid for Ba*-137
Bestemmelse af halveringstykkelse for gammastråling i bly og/eller aluminium

Fysikdag:
Deltagelse i fysikdag på Nørre G i Nørdregi med workshop om Hospitalsfysik og eksperimenter i fysikundervisningen og foredrag om Cern og partikler ved Troels C. Petersen og Protonterapi ved Jeppe Brage Christensen.
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 16,5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 8 8. Harmonisk svingning, fjedre og eksperimenter

Forsættelse fra matematik, hvad er en harmonisk svingning og hvilke fysiske systemer udfører en harmonisk svingning
Beskrivelsen af en harmonisk svingning med to og fire paramtere
Sammenhængen mellem fjederkonstanten og svingningsfrekvensen/vinkelfrekvensen
Den potentielle energi i en fjeder og energiforhold ved harmoniske svingninger

Eksperimentelt:
Bestemmelse af fjederkonstanten ud fra forlængelsen af fjederen og tyngdekraften på loddet
Hvordan kan man påvirke parametrene i den harmoniske svingning eksperimentelt
Energiforhold for en harmonisk svingning
Projekt omkring sammenhængen mellem fjederkonstanten bestemt ud fra forlængelsen og den harmoniske svingning
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 9 9. Atomfysik

Hvad er en foton, fotoners energi ud fra frekvens og bølgelængde
Termdiagrammer for forskellige atomer
Hvad er et spektrum?
Kontinuerte spektre fra varme legemer samt absorptions- og emissionsspektre. Hvorfor der kan være flere linjer i et emissionsspektrum end et absorptionsspektrum
Solens spektrum og Fraunhoferlinjer
Identifikation af grundstoffer ud fra absorptions- og emissionsspektre
Fra eksperimentelle undersøgelse af hydrogenatomer med Balmer, Lyman og Paschen over empiriske formler for bølgelængden af lyset fra hydrogenatomet til Bohrs atommodel der introducerer stationære energiniveauer og Bohrs frekvensbetingelse for absorption og emission af lys
Oversigt over atommodeller fra Dalton til kvantemekanik

Forløbet forsættes i et mindre forløb om kvantefysik for de elever som skal have fysik på A niveau.

Eksperimentelt:
Spektralanalyse af hydrogen og ukendt grundstof
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 10 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 10 10. Fra Kopernikus til sorte huller

Forløbet skal give en forståelse af den nære astronomi med nat og dag, årstider, formørkselser og Jorden som planet i solsystemet, Solsystemets planeter, Keplers love, exoplaneter og forskellen på Galileis empiriske formler og Newtons teoretiske beggrundelse med gravitationsloven.
Derudover skal forløbet giver en forståelse af skiftet i verdensbilledet i renæsancen fra et geocentrisk verdensbillede til et heliocentrisk verdensbilleder over Tychos kompromis samt betydningen af Galilei som starter den naturvidenskabelige metode med at beskrive hvordan eksperimenter udføres og gentagelse af eksperimenter.
Forløbet skal også give et indblik i hvordan grundstoffer bliver dannet i stjerner og at den nyeste teori beskriver at nogle grundstoffer kun dannes, når neutronstjerner smelter sammen og forskellen på r- og s-processen ved neutronindning. Det leder frem til Big bang teorien og Hubbles lov, hvor en række forskellige afstandsbestemmelse metoder introduceres: HR diagrammet og temperaturen, Cepheide variable og Supernova Ia og sammen med rødforskydning kan forklare hvordan man kan finde frem til data bag Hubbles lov.
Sidst men ikke mindst skal forløbet give en lang række eksempler på artikler fra aviser og internettet som viser, at astronomi er et interessant felt med mange nye spændende opdagelser og en forsættelse af filmen "Chasing Einstein" omkring gravitationsbølger som klassen så i 1g.
Sorte huller, mørk energi, mørkt stof.

Film:
Den bevægede Jord
The Edge Of All We Know (som handler om Sorte huller og processen bag at få taget det første billede i 2019)

UNF-foredrag: Udforsk Universet med en astrofysiker
https://www.youtube.com/watch?v=1rsLIaDMLR0

Eksperimentelt
Atwoods faldmaskine
Galileis faldrende (ikke muligt pga Corona)
Elastikmodel for Universet
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 14 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 11 11. Lyd og bølger

Først en opsamling fra 1g omkring bølger og bølgeegenskaber samt Dopplereffekt i forbindelse med rødforskydning af galakser.
Lydens hastighed og den afhængighed af gassens molare masse og temperatur
Toner, sammenhængen mellem overtoner og grundtonen, partialtoner
Den svingende streng og sammenhængen mellem længden af strengen og bølgelængden, frekvensen af partialtoner og hvordan grundtonens frekvens afhænger af snorspændingen og masse pr. længde
Eksempler på strenginstrumenter
Blæseinstrumenter og forskellen mellem åbne og halvåbne rør samt konsekvensen af oboens specielle opbygning ud fra Fourieranalyse.

Virtuelt eksperiment:
Den svingende streng: http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/transverse_standing_wave.html
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 12 12. Bevægelsesmængde, stød & projektion af kræfter

Bevægelsesmængde og kraftens impuls til beregning af hastigheder efter stød
Bevarelse af bevægelsesmængde
Centrale stød i en dimension og forskellen mellem elastiske og uelastiske stød samt det fuldstændige uelastiske stød
Projektion af kræfter på x- og y-retningen og bestemmelsen af den resulterende kraft, vinkel samt indtegning af kræfters størrelse og retning

Forløbet forsættes i 3g for de elever der skal have A niveau fysik
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 3 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer