Holdet 2023 24 fy/u - Undervisningsbeskrivelse

menu

Undervisningsbeskrivelse

Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser
Termin(er) 2024/25
Institution Silkeborg Gymnasium
Fag og niveau Fysik C
Lærer(e) Jacob Bisgaard Andersen
Hold 2023 24 fy/u (2u fy)
Oversigt over gennemførte undervisningsforløb
Titel 1 Klima, varme og temperatur
Titel 2 Lyd og toner
Titel 3 Bæredygtig energi
Titel 4 Sol, måne og planeter
Titel 5 UV og kroppen
Titel 6 Hvor gammelt er universet?

Beskrivelse af de enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb)
Titel 1 Klima, varme og temperatur

Hvad er temperatur og varme for noget?
Med afsæt i klimaændringerne, har vi arbejdet med at forstå hvad der sker med et materiale når det bliver varmet op både på makroskopisk og mikroskopisk niveau. I den forbindelse har vi undersøgt årsagerne til at det globale havniveau stiger. Vi har også undersøgt hvad der skal til at for at et materiale ændrer tilstandsform.

Efter forløbet forventes du at kunne:
- redegøre for temperatur på molekyleniveau samt indre energi
- redegøre for det absolutte nulpunkt
- definere Celsius- og Kelvin-skalaen
- diskutere hvad den tilførte energi går til på molekylært niveau på forskellige stadier af opvarmningen af et materiale, og herunder også hvornår der sker temperaturstigninger og hvornår der ikke gør
- redegøre for specifik smelte- og fordampningsvarme

Eksperimenter i forløbet:
- Vi har bygget vores eget termometer med vand i en kolbe, og brugt en sammenhæng mellem vandstand og temperatur til at aflæse en væskes ukendte temperatur.

Arbejdsformer:
- Vi har brugt computermodeller til selv at beskrive hvordan molekylers bevægelse opfører sig ved forskellige temperaturer.
- Vi har gruppevist forberedt os på at hvordan man kan bygge et termometer.
Indhold
Kernestof:

Supplerende stof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 8 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 2 Lyd og toner

I dette forløb har vi undersøgt hvordan vi kan beskrive lyd og hvordan lyden udbreder sig i luften. Særligt har vi diskuteret lydens udbredelse på molekyleniveau, og beskrevet lyd som trykbølger.
Efterfølgende undersøgte vi også hvordan tonerne på en streng opstår.

Efter forløbet forventes du at kunne:
- definere de grundlæggende begreber til beskrivelse af bølger, herunder bølgelængde, frekvens, periode/svingningstid, amplitude og udbredelsesfart
- forklare hvad lydbølger er og hvordan luftens molekyler bevæger sig når en lydbølge udbreder sig i luften
- redegøre for bølgeligningen og diskutere sammenhængen mellem frekvens og bølgelængde
- redegøre for konstruktiv og destruktiv interferens
- forklare hvordan ståender bølger på en streng opstår, herunder også sammenhænge mellem snorlængde og bølgelængde

Eksperimenter i forløbet:
- Vi har analyseret lyden fra en stemmegaffel via en en online lydanalysator, til at forstå sammenhængen mellem svingningstid og frekvens.
- Vi har bestemt lydens fart i luft ved tre forskellige metoder og overordnet diskuteret forskellige fejlkilder i forbindelse med de tre metoder.
- Med en vibrator og en udspændt snor, har vi undersøgt ved hvilke frekvenser grundtonen og de første overtoner opstår på en snor, og vi undersøgte sammenhængen mellem frekvens og tonenummer og mellem udbredelsesfart og frekvens. Derudover undersøgte vi også sammenhængen mellem frekvensen af en tone og hvor hårdt snoren var spændt op, eller sammenhængen mellem frekvensen af en tone og snorens længde. Arbejdet mundede ud i små videopræsentationer.

Arbejdsformer:
- Vi har gennem eksperimenter trænet forståelsen for de grundlæggende bølgebegreber, bl.a. svingningstid og frekvens, men også mellem frekvens, bølgelængde og udbredelsesfart.
- Vi har brugt online computermodeller og transparenter med ringbølger til selv at fortolke på interferensmønstre.
- Vi har formidlet eksperimentelt og teoretisk arbejde i form af en mundtlig præsentationer.

Andre materialer end grundbogen:
- Online lydanalysator (https://www.compadre.org/osp/pwa/soundanalyzer/).
- Diverse online computermodeller, bl.a. fra Geogebra og PHET.
- "FysikABbogen 1" (Elvekjær og Benoni, 1. udg., 2005): s. 247-249.
Indhold
Kernestof:

Supplerende stof:
Omfang Estimeret: 12,00 moduler
Dækker over: 12 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 3 Bæredygtig energi

Vedvarende energikilder vinder frem, men hvordan kan man lagre energien produceret fra vindmøller og solceller og bruge den senere? I forløbet har vi diskuteret udfordringerne ved at producere elektrisk energi via sol og vind. Konkret har vi set hvordan opvarmning af sten og produktion af brint er to eksempler på hvordan power-to-X-princippet kan være en mulig løsning på den ustabile energiforsyning fra sol og vind. Vi har også deltaget i et foredrag ned Jakob Zinck Thellufsen fra Aalborg Universitet om fremtidens energiforsyning i Danmark.

Efter forløbet forventes du at kunne:
- forklare det overordnede princip bag power-to-X
- forklare de forskellige energiformer på et overordnet niveau
- redegøre for energibevarelse
- redegøre for indre energi
- redegøre for specifik varmekapacitet
- redegøre for effekt
- redegøre for nyttevirkning og hvordan den kan bestemmes eksperimentelt

Eksperimenter i forløbet:
- Vi har bestemt en stens specifikke varmekapacitet eksperimentelt med en opstilling bestående af vand, et metallod og en sten.
- Vi har bestemt nyttevirkningen af et elektrolyseelement, der kan producere hydrogengas ud fra elektrisk energi. Elektrolyseelementet var en del af en opstilling der bestod af en solcelle, elektrolyseelement, en brændselscelle og en propel. Vi brugte opstillingen til at diskutere omdannelse mellem energiformer. Forsøget mundede ud i en screencast-aflevering.

Arbejdsformer:
- Vi har inddraget det virkelige energiforbrug i undervisningen ved at udregne vores private gennemsnitlige energiforbrug pr. dag. Vi har også på baggrund af foredraget med Jakob Zinck Thellufsen fra Aalborg Universitet diskuteret energiforbrug i samfundet og mulige løsninger på de udfordringer vi har.
- Vi har fokuseret på at lave beregninger med diverse formler fra forløbet, men også i nogen grad at kombinere formler i beregninger. Det var især tilfældet da vi fandt nyttevirkningen af elektrolyseelementet.
- Vi har arbejdet med hvad det vil sige at lave gode mundtlige præsentationer i fysik med udgangspunkt i lytteøvelser på forskellige faglige niveauer.

Andre materialer end grundbogen:
- Artiklen "'Det er sgu smukt': DTU indvier varme sten, der kan lagre vedvarende energi" fra Videnskab.dk (https://videnskab.dk/teknologi/det-er-sgu-smukt-dtu-indvier-varme-sten-der-kan-lagre-vedvarende-energi/), svarende til ca. 1 s.
- "Fremtidens energi - Bæredygtig forsyning" (Jensen, 1. udg., 2024): s. 107-112.
- Lærerskrevne noter af et omfang på ca. 1 s.
Indhold
Kernestof:

Supplerende stof:
Omfang Estimeret: 14,00 moduler
Dækker over: 15 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 4 Sol, måne og planeter

Hvad er årsagen til at vi har årstider? Og hvad er årsagen til at sol- og måneformørkelser finder sted relativt sjældent? Det er nogle af de spørgsmål vi har undersøgt i forløbet. Derudover har vi undersøgt én af metoderne bag at opdage exoplaneter, nemlig den såkaldte formørkelses-/transitmetode.

Efter forløbet forventes du at kunne:
- redegøre for længde- og breddegrader
- redegøre for årsagen til årstiderne på Jorden, Jordens rotationsakse og ekliptika
- forklare hvad det vil sige at solen står i zenith, herunder hvad der kendetegner polarcirklerne og vendekredsene
- definere intensitet og i den forbindelse diskutere hvilken betydning en lysstråles vinkel med overfladen har for intensiteten af lyset
- redegøre for afstandskvadratloven
- redegøre for årsagen til Månens faser
- forklare årsagerne til enten måne- eller solformørkelse
- forklare hvad en exoplanet er
- redegøre for principperne bag formørkelsesmetoden til at finde exoplaneter og estimere exoplaneternes størrelse i forhold til størrelsen af stjernen de kredser om

Eksperimenter i forløbet:
- Vi har målt hvordan intensiteten fra en pærer afhænger af hhv. afstand og den vinkel strålerne danner med overfladen de rammer. Med udgangspunkt i solens højde i Danmark ved sommer og vinter samt den største og mindste afstand mellem Jorden og Solen, har vi brugt dette til at vurdere om det er en ændring i vinkel eller ændring i afstand, der giver anledning til årstiderne på Jorden.
- Med udgangspunkt i James Webb-rumteleskopets nuværende mission har vi arbejdet med formørkelsesmetoden til at detektere exoplaneter. Vi lavede et modelforsøg over metoden med lamper og sensorer der målte reflekteret lys, og vi brugte forskellige størrelser af modelplaneter som vi kunne sammmenligne med modelstjernens størrelse.

Arbejdsformer:
- Flere gange i forløbet har vi brugt computermodeller fra NAAP Labs til selv at komme frem til væsentlige sammenhænge.
- I løbet af forløbet har vi trænet faglig formidling i forbindelse med små videopræsentationer af enten sol- eller måneformørkelser.

Andre materialer end grundbogen:
- Diverse simuleringer fra NAAP Labs.
- Artiklen "Blodmåne 21. januar 2019: Hvornår og hvorfor er der måneformørkelse?" fra Videnskab.dk, svarende til ca. 5,5 s. (halvdelen af klassen har arbejdet med denne tekst).
- "Vejen til fysik C" (Nielsen og Fogh, 1. udg., 2005): s. 24-25 (halvdelen af klassen har arbejdet med denne tekst).
- Læreskrevne noter af et omfang på ca. 1,5 s.
Indhold
Kernestof:

Supplerende stof:
Omfang Estimeret: 10,00 moduler
Dækker over: 12 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 5 UV og kroppen

Vi kender til lys, men hvordan beskriver vi det fysisk? Vi fokuserer især på hvordan UV-lys kan påvirke biologisk materiale. Efter at have arbejdet med beskrivelsen af lys som både elektromagnetiske bølger og som fotoner, har vi arbejdet med Bohrs atommodel for at vise hvordan fotoner kan dannes og forsvinde.

Efter forløbet forventes du at kunne:
- redegøre for bølgeligningen for lys
- forklare hvad det elektromagnetiske spektrum er, og herunder hvordan farverne i den synlige del af det elektromagnetiske spektrum hænger sammen med lysets bølgelængde
- redegøre for fotoner og fotonenergien
- redegøre for Bohrs atommodel, og hvordan absorption og emission hænger sammen med den måde hvorpå elektroner springer i mellem elektronskaller
- forklare overordnet hvilken betydning UV-lys kan have på biologisk materiale

Eksperimenter i forløbet:
- For at undersøge undersøge betydningen af solcreme, har vi målt intensiteten af UV-lys som funktion af massen af solcreme der blev smurt ud på et stykke transparent.
- Vi har observeret lyset fra forskellige spektrallamper igennem et håndspektrometer for at forsøge at identificere hvilket grundstof lamperne indeholder.

Arbejdsformer:
- Vi har trænet selvstændig at sætte sig ind i et fagligt område og formidle dette i forbindlse med artikler om påvirkningen af UV-lys på biologisk materiale.
- Vi har trænet at sætte ord på sammenhænge mellem begreber som f.eks. farve, bølgelængde og fotonenergi.

Andre materialer end grundbogen:
- Læreskrevne noter af et omfang på ca. 0,5 s.
- Artiklerne "Plankton beskytter sig med solcreme" (https://videnskab.dk/naturvidenskab/plankton-beskytter-sig-med-solcreme/) og "Optimisme i kampen mod modermærkekræft" (https://videnskab.dk/krop-sundhed/optimisme-i-kampen-mod-modermaerkekraeft/). Den ene halvdel af klassen har arbejdet med den første artikel. Den anden halvdel har arbejdet med den anden artikel. Begge artikler er fra videnskab.dk.
Indhold
Kernestof:

Supplerende stof:
Omfang Estimeret: 8,00 moduler
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 6 Hvor gammelt er universet?

Kan man svare på hvor gammelt universet er?
I forløbet har vi beskrevet hvordan lyset fra fjerne galakser er anderledes end fra de galakser der er tættere på. Vi har undersøgt hvordan man kan bruge det til at vurdere universets udvikling. Vi har også set hvordan James Webb-rumteleskopet måske har detekteret liv på exoplaneten K2 18B.

Efter forløbet forventes du at kunne:
- forklare hvad et lysår er
- forklare hvad en galakse er
- beskrive kontinuerte spektre, samt absorptions- og emissionsspektre, og herunder hvordan spektrene fra galakser ændrer sig hvis de er længere væk
- forklare rødforskydning grafisk
- redegøre for Hubbles lov
- forklare hvordan universets alder kan bestemmes ud fra Hubbles konstant

Eksperimenter i forløbet:
- Med en kæde af elastikker har vi lavet en model af et univers der kan udvide sig, og vi har brugt det til at eftervise Hubbles lov.

Arbejdsformer:
- Forløbet har været præget af lærerstyret undervisning, hvor der har været fokus på at inddrage forskellige modeller i arbejdet med universets udvidelse. Vi har anvendt både "manuelle" modeller i form af transparenter og elastikker, men også computermodeller i arbejdet.

Andre materialer end grundbogen:
- Læreskrevne noter af et omfang på ca. 2 s.
- Youtube-filmen "James Webb Telescope Discovered Planet Even Better for Life Than Earth" (https://www.youtube.com/watch?v=90S1hUrHmZU).
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 6,00 moduler
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer