Undervisningsbeskrivelse
Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser
|
Termin(er)
|
2024/25
|
|
Institution
|
Sankt Annæ Gymnasium
|
|
Fag og niveau
|
Fysik C
|
|
Lærer(e)
|
Joakim Berg Villumsen
|
|
Hold
|
2024 fy/e (1e fy)
|
Oversigt over gennemførte undervisningsforløb
Beskrivelse af de enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb)
|
Titel
1
|
Forløb#1: Intro
Indledende forløb med fysikkens identitet og metode i fokus og emnet densitet som omdrejningspunkt for at stifte bekendtskab med grundlæggende begreber, arbejdsformer og metoder.
Fysikkens identitet og metode
- Studiet af naturen: fra atomerne til galakserne og alt imellem
- Observationer af fænomener (kvalitativt)
- Målinger af fysiske størrelser (kvantitativt)
- Teori som generaliserede forklaringer eller beskrivelser af sammenhænge
- Modeller som simplificerede repræsentationer af virkeligheden (enten kvalitative eller kvantitative).
Symboler og enheder
- Den fysiske størrelse med symbol, tal og enhed (fx bølgelængden, λ = 1.5 m)
- Titalspotenser og præfikser (fx massen, m = 1000 g = 1 kg = 1 · 10^3 g)
Densitet
- Sammenhængen mellem densitet, masse og volumen (ρ = m / V)
- Densitet som forklaring på om genstande i vand eller luft vil bevæge sig op eller ned.
Eksperimentelt arbejde
- Tidsmåling med egen tidsfornemmelse (”det biologiske ur”)
- Højdemåling med egne sko (”skostørrelse”)
- Densitet af metaller (metaldetektoren)
- Densitet af væsker (lavalampen)
Anvendt materiale
Videoer
- Hvad er tungest: Jern eller fjer? (https://www.youtube.com/watch?v=-fC2oke5MFg)
- Titalspotenser i naturen (https://www.youtube.com/watch?v=0fKBhvDjuy0)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
4,00 moduler
Dækker over:
4 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
2
|
Forløb#2: Energi
Energi generelt
- Energiformer kvalitativt: Potentiel, kinetisk, elektrisk, termisk, kemisk, stråling og kerne
- Energiomdannelse som kvantitativ ændring i energimængder
- Energikæder som diagrammer til at visualisere energiomdannelsen
- Energibevarelse som lovmæssighed i teorien (∆Etilført = ∆Enytte)
- Energispild som lovmæssighed i praksis (∆Etilført = ∆Enytte + ∆Etab)
- Sammenhængen mellem energiomdannelse, effekt og tid (∆E = P · ∆t)
- Nyttevirkning som forholdet mellem nyttig og tilført energi (η = ∆Enytte/∆Etilført · 100%)
Elektrisk energi
- Særligt begrebet elektrisk effekt
- Sammenhængen mellem elektrisk energiomdannelse, elektrisk effekt og tid (∆E = P · ∆t)
- Enhederne wattsekund og kilowatt-time
Termisk energi
- Særligt begrebet specifik varmekapacitet
- Sammenhængen mellem termisk energi, masse, temperaturændring og specifik varmekapacitet (ΔE = m · c · ∆T)
- Enhederne grader celsius (°C) og kelvin (K)
Kemisk energi
- Særligt begrebet brændværdi
- Sammenhængen mellem kemisk energi, brændværdi og masse (∆E = B · ∆m)
- Enhederne kalorier (cal) og kilokalorier (kcal)
Eksperimentelt arbejde
- Undersøgelse af elektrisk energi med elkedel og dyppekoger (elektrisk effekt)
- Undersøgelse af termisk energi med vand og olie (specifik varmekapacitet)
- Undersøgelse af kemisk energi med sprit og stearin (specifik brændværdi)
- Undersøgelse af energiforsyning med elkedel og gasbrænder (nyttevirkning)
Anvendt materiale
Videoer
- Energibevarelse og energispild: Hvorfor virker evighedsmaskiner ikke?
(https://youtu.be/A-QgGXbDyR0?si=FiWMALU2VSgwrFEX)
- Elektrisk energi: Hvor meget energi kræver det at riste brød?
(https://youtu.be/S4O5voOCqAQ?si=B8RUoNee-mDUIpG5)
- Kemisk energi: Hvor meget energi er der i sukker og TNT?
(https://youtu.be/4mWxL8upOPo?si=ZWX68joAHTRqUB1r)
- Nyttevirkning: Kan man tage bad i en YouTube-video?
(https://www.youtube.com/watch?v=esk8N1sXCDA)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
Supplerende stof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
10,00 moduler
Dækker over:
11 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
3
|
Forløb#3: Lyd
Bølgebegreber
- Bølger som udbredende svingninger omkring en ligevægtsposition
- Bølgeegenskaber: periode, amplitude, bølgelængde, frekvens, udbredelseshastighed
- Bølgetyper: længde-/tværbølger (udsving hhv. langs med eller på tværs af udbredelsen)
- Bølgediagrammer i tid (viser svingningstiden/perioden) og rum (viser bølgelængden)
- Bølgeudbredelse som overførsel af energi, ikke stof
- Sammenhængen mellem frekvens og periode (f = 1 / T)
- Interferens som bølgefænomen, hhv. konstruktiv og destruktiv interferens
Lydbølger
- Lydbølger som mekaniske bølger, der udbreder sig i stof
- Lydens hastighed som v_lyd = 340 m/s
- Stedfunktionen som sammenhængen mellem strækning, hastighed og tid (∆s = v · ∆t)
- Bølgeligningen som sammenhængen mellem udbredelseshastighed, frekvens og bølgelængde (v = f · λ)
- Det hørbare spektrum (20 Hz – 20 kHz), samt begreberne ultralyd og infralyd
- Afstandsbestemmelse med lydbølger (ekkolokation)
- Dopplereffekten som ændring i frekvens og bølgelængde pga. relativ bevægelse
Svingende streng
- Grundtonen som den stående bølge med knudepunkt i hver ende af strengen
- Sammenhængen mellem grundtonens bølgelængde og strengens længde (λ = 2 · L)
- Sammenhængen mellem grundtonens frekvens, udbredelseshastigheden og bølgelængden (f = v_streng / (2L))
- Sammenhængen mellem overtonernes frekvenser, grundtonens frekvens og partialtonens nummer (f_n = f_1 · n n = 1, 2, 3…)
Svingende luft i åbent rør
- Grundtonen som den stående bølge med svingningsbug i begge mundinger af røret
- Sammenhængen mellem grundtonens bølgelængde og rørets længde (λ = 2 · L)
- Sammenhængen mellem grundtonens frekvens, udbredelseshastigheden og bølgelængden (f = v_lyd / (2L))
- Sammenhængen mellem overtonernes frekvenser, grundtonens frekvens og partialtonens nummer (f_n = f_1 · n n = 1, 2, 3…)
Svingende luft i halvåbent rør
- Grundtonen som den stående bølge med knudepunkt i bunden og svingningsbug i mundingen af røret
- Sammenhængen mellem grundtonens bølgelængde og rørets længde (λ = 4 · L)
- Sammenhængen mellem grundtonens frekvens, udbredelseshastigheden og bølgelængden (f = v_lyd / (4L))
- Sammenhængen mellem overtonernes frekvenser, grundtonens frekvens og partialtonens nummer (f_n = f_1 · n n = 1, 3, 5…)
Partialtoner, klangfarve og frekvensspektre
- Overtoner som de stående bølger med flere knudepunkter end grundtonen
- Instrumentklang som den komplekse sammensætning af partialtonerne
- Frekvensspektre som analyse af klangsammensætningen
Eksperimentelt arbejde
- Lydens hastighed med stedfunktionen (med det akustiske stopur fra PhyPhoX)
- Lydens hastighed med bølgeligningen (med tonegeneratoren fra PhyPhoX)
- Grundsvingningen på svingende streng (med funktionsgenerator og vibrator)
- Grundsvingningen i boomwhackers (med frekvensmåleren fra PhyPhoX)
- Grundsvingningen i reagensglas (med frekvensmåleren fra PhyPhoX)
- Analyse af klangfarver (med frekvensspektrummet fra PhyPhoX)
Anvendt materiale
Software
- PhyPhoX: Physical Phone Experiments (https://phyphox.org/)
Videoer
- Lydbølgernes udbredelse i vakuum: Loudspeaker in a bell jar
(https://www.youtube.com/watch?v=TnPS3ZpKmcM)
- Lydens hastighed 1: Measuring the speed of sound with a phone
(https://www.youtube.com/watch?v=uoUm34CnHdE)
- Lydens hastighed 2: Measuring the speed of sound with toilet rolls
(https://www.youtube.com/watch?v=ihKYVqkajig)
- Interferens: Fysikken bag noise-cancelling headphones
(https://www.youtube.com/watch?v=DcdRlq4_-yw)
- Dopplereffekten: Bølger i bevægelse
(https://www.youtube.com/watch?v=Ur3F-JLdq_Q)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
Supplerende stof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
10,00 moduler
Dækker over:
10 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
4
|
Forløb#4: Lys
Lysbølger
- Lysbølger har bølgeegenskaber (bølgelængde, periode, frekvens, udbredelseshastighed)
- Lysbølger udviser bølgefænomener (refleksion, interferens, stående bølger, dopplereffekt)
- Lysbølger som elektromagnetiske (EM) bølger, der kan udbrede sig i vakuum
- Lysets hastighed c = 3.00 · 10E8 (∆s = c · ∆t)
- Stedfunktionen for lys (∆s = c · ∆t)
- Bølgeligningen for lys (c = f · λ)
- Afstandsbestemmelse med radiobølger
Det elektromagnetiske spektrum
- Det elektromagnetiske spektrum, dets kategorier og praktiske anvendelsesmuligheder
- Ioniserende stråling: gammastråling, røntgenstråling, ultravioletstråling
- Det synlige spektrum (400 nm – 700 nm)
- Ikke-ioniserende stråling: infrarødt lys, mikrobølger, radiobølger
Stjernernes lys
- Varmestråling som den EM-stråling der udsendes pga. et objekts temperatur
- Den kvalitative sammenhæng mellem objektets temperatur og varmestrålingens farve
- Begrebet kontinuert spektrum som et sammenhængende spektrum
- Planck-kurver som fordelingen af strålingsintensitet for forskellige bølgelængder
- Wiens lov (k_w = λ_top · T), hvor Wiens konstant er k_w = 0.0029 m · K
- Vurdering af stjernernes temperatur på baggrund af deres varmestråling
Atomernes lys
- Atomernes karakteristiske farver og atomare ”fingeraftryk” eller ”stregkoder”
- Begrebet linjespektre (både absorptionsspektre og emissionsspektre)
- Vurdering af gassers grundstofsammensætning på baggrund af deres linjespektre
- Fotonenergi som lyspartiklernes kvantiserede energi (E_foton = h · f)
Bohrs atommodel
- Særligt: Hydrogens linjespektrum i det synlige spektrum
- Bohrs atommodel med stationære tilstande (grundtilstand og exciterede tilstande)
- Bohrs atommodel med elektronovergange (kvantespring op eller ned i energiniveau)
- Begreberne absorption og emission som elektronovergange med fotoninteraktion
- Energiniveaudiagrammer som repræsentationer af de stationære tilstande og overgange
Eksperimentelt arbejde
- Chokolademadder i mikrobølgeovnen (Undersøgelse af lysets hastighed)
Anvendt materiale
Simuleringer
- Varmestråling og Planck-kurver
(https://phet.colorado.edu/sims/html/blackbody-spectrum/latest/blackbody-spectrum_en.html)
- Hydrogenatomet
(https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/hydrogen-atom/latest/hydrogen-atom.html?simulation=hydrogen-atom)
Videoer
- Lysets hastighed: Mikroovn og chokolademad
(https://www.youtube.com/watch?v=GH5W6xEeY5U)
- Lysbølgernes udbredelse i vakuum: Loudspeaker in a bell jar
(https://www.youtube.com/watch?v=TnPS3ZpKmcM)
- Det elektromagnetiske spektrum: Hvordan virker Solcreme?
(https://www.youtube.com/watch?v=8_wqMBUdaLk)
- Det elektromagnetiske spektrum: Hvad er 5G og er det farligt?
(https://www.youtube.com/watch?v=KSWlOvL0vh4)
- Varmestråling: Visualiseret med termisk kamera (https://www.youtube.com/watch?v=o2bzGyc6WAg)
- Spektroskopi: Stjernernes stregkoder (https://www.youtube.com/watch?v=AEU6obcGrvs)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
Supplerende stof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
6,00 moduler
Dækker over:
6 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
5
|
Forløb#5: Solsystemet
Verdensbilleder
- De tre grundlæggende observerbare fænomener set fra Jorden: døgnet, året og planeternes retrograd bevægelse
- Aristoteles’ geocentriske verdensbillede som forklaring på de tre fænomener
- Kopernikus’ heliocentriske verdensbillede som forklaring på de tre fænomener
- Tycho Brahes observationer og måling af stjernernes parallakse
- Keplers tre love for planeternes bevægelse
- Galilei Galileos observationer af Jordens måne og Jupiters måner
- Newtons tyngdelov der forklarer både jordisk og himmelsk bevægelse
- Stjernernes parallakse som empirisk bevis for den heliocentriske model
Jorden som planet
Beskrivelse af en række fænomener med fokus på at tegne en kvalitativ model af Jorden i forhold til Solen som forklaringsmodel for fænomenerne.
- Planetens rotation og bevægelse i baneplanet
- Astronomiske mærkedage: Sommer-/vintersolhverv, forårs-/efterårsjævndøgn
- Specielle breddekredse: Nord-/Sydpolen, polarkredsene, vendekredsene, ækvator.
- Døgnet og Jordens rotation om sin egen akse.
- Årstiderne og Jordens hældning i forhold til baneplanet og bevægelse om Solen.
- Dagens længde oplevet forskellige steder på planeten og fænomenerne midnatssol og polarnat
- Solens højde oplevet forskellige steder på planeten og fænomenet ingen-skygge-middag
Månen som måne
Beskrivelse af en række fænomener med fokus på at tegne en kvalitativ model af Månen om Jorden i forhold til Solen som forklaringsmodel for fænomenerne.
- Månens rotation og bevægelse i baneplanet
- Månens faser: Fuldmåne, nymåne, tiltagende og aftagende måne.
- Formørkelser: Solformørkelser og måneformørkelser
Solsystemet
- Solsystemets overordnede opbygning
- Planeternes egenskaber, herunder densitet, afstande, omløbstider og temperaturer
Eksperimentelt arbejde
- Databehandling af planetdata fra Solsystemet (Undersøgelse af Keplers love)
- Størrelsesforhold i Solsystemet med geometri (Undersøgelse af Solens størrelse)
Anvendt materiale
Simuleringer
- Stellarium (https://stellarium-web.org/)
- Keplers love (https://phet.colorado.edu/sims/html/keplers-laws/latest/keplers-laws_all.html)
Videoer
- Den Bevægede Jord
(https://filmcentralen.dk/gymnasiet/film/den-bevaegede-jord)
- Tyngdekraften: Hvorfor svæver astronauter i rummet?
(https://www.youtube.com/watch?v=wfm-qvaTh-4)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
Supplerende stof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
6,00 moduler
Dækker over:
6 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
6
|
Forløb#6: Universet
Universets struktur og afstande
- Planeter samler sig om stjerner
- Stjerner samler sig i galakser
- Galakser samler sig i galaksehobe
- Galaksehobe samler sig i superhobe
- Universet består af tomrum og samlinger af superhobe
- Enheden lysår som målestok i universet
Måling af galakserne
- Afstandsbestemmelse med standardlyskilder, herunder cepheide-variable stjerner og type Ia supernovaer
- Hastighedsbestemmelse på baggrund af rødforskydning af spektrallinjer
- Kosmologisk rødforskydning, z = (λ – λ₀) / λ₀
- Sammenhængen mellem rødforskydning og hastighed, v = c · z (gælder for z < 0,1)
Hubbles lov
- Sammenhængen mellem galaksernes hastighed og afstand: v = H₀ · r
- Universets udvidelse og ballon-analogien
Big Bang teorien
Beskrivelsen af universets skabelse fra en tilstand med ekstremt høj densitet og temperatur for 13,8 milliarder år siden, der siden har udvidet sig.
Big Bang teoriens fire søjler:
- Universets udvidelse (pga. galaksernes rødforskydning)
- Grundstofsammensætningen (pga. atomkernedannelsen)
- Den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling (pga. atomdannelsen)
- Udviklingen i Universets struktur (pga. stjerne- og galaksedannelsen)
Eksperimentelt arbejde
- Databehandling af galaksernes afstand og hastighed (Undersøgelse af Hubbles lov)
Anvendt materiale
Interaktive sider
- Hvis Månen kun var én pixel stor
(https://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html)
- Det skarpeste billede af Andromedagalaksen
(https://esahubble.org/images/heic1502a/zoomable/)
Videoer
- Hvor stort er Universet?
(https://www.youtube.com/watch?v=5NU2t5zlxQQ)
- Universets udvidelse: Udvider vi os med Universet?
(https://www.youtube.com/watch?v=th_9ZR2I0_w)
- Det synlige univers: Hvor skete Big Bang?
(https://www.youtube.com/watch?v=W4c-gX9MT1Q)
- Højpartikelfysik: Kvark-gluon-plasma
(https://www.youtube.com/watch?v=Rk9KZLaVItI)
- Den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling: Shells of cosmic time
(https://www.youtube.com/watch?v=Cfg11qQwPzQ)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
Supplerende stof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
4,00 moduler
Dækker over:
4 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
{
"S": "/lectio/25/stamdata/stamdata_edit_student.aspx?id=666\u0026prevurl=studieplan%2fuvb_hold_off.aspx%3fholdid%3d65521619437",
"T": "/lectio/25/stamdata/stamdata_edit_teacher.aspx?teacherid=666\u0026prevurl=studieplan%2fuvb_hold_off.aspx%3fholdid%3d65521619437",
"H": "/lectio/25/stamdata/stamdata_edit_hold.aspx?id=666\u0026prevurl=studieplan%2fuvb_hold_off.aspx%3fholdid%3d65521619437"
}