Undervisningsbeskrivelse
Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser
|
Termin(er)
|
2024/25
|
|
Institution
|
Støvring Gymnasium
|
|
Fag og niveau
|
Fysik B
|
|
Lærer(e)
|
Peter Aaquist Nissen
|
|
Hold
|
2024 Fy/23e (2e Fy, 2e Fy (årsprøve), 2e Fy SRO)
|
Oversigt over gennemførte undervisningsforløb
Beskrivelse af de enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb)
|
Titel
1
|
Intro, repetition og usikkerheder
Repetition af C-niveau emner og eksperiment:
-indre energi, varmekapacitet, smeltevarme og faseovergange
-bølger og lyd, stående bølger
Introduktion af usikkerhed ved målinger og beregninger. Spredning i målinger og brug af betydende cifre (introduceret ved aktivitet med måling på tændstikæsker)
Forsøg:
-farten af en snorbølge (rapportforsøg: perspektivering af teori og målinger til at spille på guitar/strengeinstrument).
-Nedkøling af dåsesodavand i våd sok (specifik varmekapacitet og fordampningsvarme) (fokus: ud fra given problemstilling planlægge og udføre eksperimenter med givet udstyr, naturvidenskabelig metode (særligt variabelkontrol, afhængig og uafhængig variabel), hypotese og hypotesetest, samt måleusikkerheder og fejlkilder.)
fokus på øget selvstændighed i eksperiment og vurdering af fejlkilder og usikkerheder ved eksperimentet.
|
|
Indhold
|
Kernestof:
Skriftligt arbejde:
| Titel |
Afleveringsdato |
|
R1: Hastighed af snorbølge
|
09-09-2024
|
|
|
Omfang
|
Estimeret:
7,00 moduler
Dækker over:
8 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
2
|
El
Om grundlæggende begreber og elevernes egne analogier for elektriske kredsløb og tilhørende begreber
Kredsløb, ladning, strømstyrke, strømloven (Kirchhoffs 1. lov), spændingsfald og energitransport i kredsløb, resistans, Ohms lov, resistor,
(I,U)-karakteristikker, kredsløbsdiagrammer og symboler for komponenter: spændingskilde, resistor, glødepære, diode, lysdiode, variabel resistor, amperemeter, voltmeter.
Resistivitet og resistans
Spændingskilder, model for batteri, indre resistans, Ohms udvidede lov, karakteristik for batteri, ydre effekt og nyttevirkning
Serie- og parallelforbindelse, strømstyrke og spændingsfald for komponenter i begge typer forbindelser, erstatningsresistans.
Elektrisk effekt, joules lov
Transport af energi ved højspænding
Sensorer i elektriske kredsløb - arbejde med arduino. Kunne styre kredsløb, kunne måle spændingssignal fra sensor, kunne styre kredsløb afhængigt af signal fra sensor (få diode til at lyse)
Kort teori om lysfølsomme og temperaturfølsomme resistive sensorer baseret på halvledere. Nøglebegreber er båndgab og ekscitation af elektroner over båndgab pga enten temperatur eller absorption af fotoner. Teori om båndgab er også brugt i forbindelse med bølgelængdegrænse for absorption af fotoner i pyranometer baseret på Si-baseret solcelle
Aktiviteter:
Leg ladninger i et kredsløb
Lav din egen analogimodel for energitransport i elektrisk kredsløb
Byg og mål på kredsløb - serie- og parallel-forbindelser
Tegn, byg mål og beregn - erstatningsresistans (serie. og parallel)
"Fængselslighteren" - maksimering af afsat ydre effekt fra 9V batteri.
Forsøg:
Karakterstikker af resistorer, glødepære, diode (eller lysdiode) (rapport: induktiv, opdag selv ohms lov)
Karakteristik og ydre effekt for batteri (videorapport: undersøg om målinger passer med modellen for et batteri og se på hvordan effekten afsat i ydre modstand afhænger af størrelsen af resistansen)
Resistivitet og resistans (induktivt, undersøg hvad der påvirker end lednings resistans - målt med Ohmmeter på konstantantråd, både tværsnitsareal og længde)
En serie små forsøg med kredsløb koblet til arduino (få diode til at blinke, måle signal fra lysfølsom-modstand, styre diode afhængigt af signal)
Eksperimentelt projekt: Lyssensor med lysfølsom-modstand med dataopsamling på arduino og kalibrering af denne, herunder udføres forsøg med afstandskvadratlov for lys ved brug af pyranometer
|
|
Indhold
|
Kernestof:
-
Orbit B stx (2017, 1. udg); sider: 200-220, 222-225, 228-243, 287
-
I skal medbringe Orbit B - vi bruger den i modulet
-
Medbring Orbit B bogen - den skal bruges i modulet
-
Brug begreberne serie- og parallelforbindelse til at beskrive følgende fire kredsløb (kasserne R1, R2, R3, R4 angiver elektriske modstande):
-
Indtegn for diagram a) ovenfor, hvordan du vil forbinde et amperemeter og et voltmeter, for at måle strømstyrken og spændingsfaldet over R2.
-
Læs om kravene til databehandling, diskussion og indhold i rapport
-
Se grundigt på modellen for energitransport i et kredsløb i OneNote (se link nedenfor) og overvej spørgsmålet:
-
Medbring Orbit B bogen
-
Medbring OrbitB-bogen
-
Link til test: Google Forms: Sign-in
-
Medbring Orbit B
-
Genlæs vejledningen til forsøget inden modulet - særligt krav til rapport.Arbejd med det første punkt i teorien:Formel for polspænding (U_p=U_0-R_i⋅I) ”udledes”/forklares med udgangspunkt i model for batteri. Forventninger til (I,U_p)-grafs udseende
-
Sørg for t have lavet til og med pkt 5 i efterbehandlingen til forsøget med resistansen af en ledning:
-
Læs s 46-48 i dokument (3 første sider) og hent og installer Arduino IDE som beskrevet på s 47
-
Link til download af Arduino IDE
-
Læs sidetal 7-12midt (til og med eksempel 1.4). Om spændingsdeleren og brug af denne i kredsløb. s 7-8 skimmes.
-
Læs sidetal 26-29 midt. Om fysikken bag sensorer - energibånd og halvledere.
-
Se denne video om brug af maple til at løse opgaver i fysik:
-
Efter at have set video: Brug maple til at regne opgave 2.3 "Båndgab i Si" fra OneNote (og husk at gemme din maple-fil, da vi skal arbejde med den i modulet): Opg 2.3 Båndgab (Webvisning)
-
I skal have lavet opgaven med termoføler i bil ved at bruge maple og sørge for at have forklarende tekst med og opskrive anvendte formler med symboler, se OneNote: Opg: termoføler i bil (Webvisning), Kriterier for en god opgavebesvarelse (Webvisnin
-
Læs vejledning til forsøget - en lidt udvidet udgave af vejledning fra 1.g - og overvej foratbejdet: (F) Afstandskvadratlov med elpære og pyranometer (Webvisning)
-
Afsnit
Skriftligt arbejde:
| Titel |
Afleveringsdato |
|
R2: Karakteristikker
|
28-10-2024
|
|
R3: Karakteristik og ydre effekt for batteri
|
04-12-2024
|
|
|
Omfang
|
Estimeret:
16,00 moduler
Dækker over:
19 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
3
|
Elektromagnetisk stråling og strålingslovene
Om elektromagnetisk stråling og det elektromagnetiske spektrum med vinkel på anvendelse inden for hverdagen (IR-kamera, varmetæpper, radiator) såvel som astronomi og kosmologi, som der tages op i et senere forløb
Strålingslovene: Varmeståling (termisk stråling), Planck-kurve (uden formel, kvalitativ ændring med temperatur), Wiens forskydningslov, Stefan-Boltzmanns lov, afstandskvadratloven.
Dette er relateret til de stjerners lysstyrke og deres farve, ud fra deres overfladetemperatur, hvor man ser de kontinuerte spektre.
Desuden relateres varmestråling til IR-termometer og Stefan-Boltzmanns lov, hvor emissivitet introduceres for at skelne mellem objekter som opfører sig som sortelegemer og de der ikke gør (måler man den faktiske temperatur eller ej).
Forsøg:
Hvordan virker et IR-termometer (åbent og undersøgende)
Afstandskvadratloven med pære og pyranometer (samt kalibrering af egen lyssensor baseret på arduino)
Wiens forskydningslov og Stefan-Boltzmanns lov (virtuelt/simulering med data aflæst fra planckkurver)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
4,00 moduler
Dækker over:
4 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
4
|
Kernefysik - medicinsk fysik
Tematisk forløb med fokus på medicinsk brug af stråling - detektion og behandling af kræft.
-herunder besøg på Århus Universitet med temaet medicinsk fysik.
Atomkernen, elementarpartikler, radioaktivitet, henfaldstyper (alfa, beta-plus og -minus, elektronindfangning, gamma), bevarelseslovene, kernekort, henfaldskæde
Henfaldsloven for kerner, henfaldskonstant og haveringstid. Aktivitet som henfald per tid og "udledning af" henfaldslov for aktivitet og A=k·N.
Måling på henfald: sammenhæng mellem aktivitet og tælletal, usikkerhed på tælletal, baggrundsstråling og korrigeret tælletal.
Gennemtrængningsevne af stråling og absorption af stråling, absorptionsloven, halveringstykkelse.
Kort om typer af vekselvirkninger med gammastråling - pardannelse, fotoelektrisk effekt, compton-spredning.
Dosis, ækvivalent dosis, kvalitetsfaktor, enhederne gray og sievert
Om radioaktive sporstoffer og isotopgenerator (Tc-99)
Om kerneenergi:
energi-masse ækvivalens, E=m×c², massetilvækst, Q-værdi ved henfald og fission.
Beregning af Q-værdi for forskellige henfald
Kernekraft: Filmen "Nuclear now"
Forsøg:
-henfaldslov for ukendt isotop (halveringstid, rapport)
-absorption af stråling - forskellige strålingtypers gennemtrængningsevne (kvalitativt, meget kort forsøg)
-Halveringstykkelse af gamma-stråling i vand (udført på Århus Universitet)
-alfa-partiklers flyvelængde i tågekammer (udført på Århus Universitet)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
Skriftligt arbejde:
| Titel |
Afleveringsdato |
|
R4: Henfaldslov
|
09-02-2025
|
|
|
Omfang
|
Estimeret:
12,00 moduler
Dækker over:
13 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
5
|
Mekanik1: kinematik
Matematisk beskrivelse af bevægelse i 1 dimension, brug af orienteret akse
Bevægelsesligningerne for konstant acceleration og konstant hastighed:
-Sted-, hastighed-, og accelerationsfunktioner
-De tilhørende grafer: (t,s)-graf, (t-v)-graf, (t.a)-graf
Sammenhæng mellem acceleration, hastighed og sted: a(t)=v'(t)=s''(t)
Videoanalyse af bevægelse i Capstone og analyse af data i excel og Capstone:
-(t,s)-graf, (t-v)-graf, (t.a)-graf
-kobling til bevægelsesligningerne (regressionsanalyse på hele eller dele af bevægelsen og tolkning af regression ud fra bevægelsesligningerne)
-kunne bruge begreber som konstant hastighed eller konstant acceleration på hele eller dele af bevægelse)
Areal under (t,v)-graf som ændring i position
aktiviteter:
-gå-og-gæt en stedkurve
forsøg:
Videoanalyse af løb - intro til videoanalyse og kobling til bevægelsesligningerne
Videoanalyse af kast (lodret kast og frit fald) - optage video selv, analyse og kobling til bevægelsesligningerne (rapport)
Opgaveregning og krav til opgavebesvarelse på fysik A:
-afleveringsopgaver med bl.a. kinematik-opgaver
|
|
Indhold
|
Kernestof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
4,00 moduler
Dækker over:
3 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
6
|
Mekanik2
Kraftbegrebet og tyngdekraft
Vektoraddition af kræfter og projektion af kræfter (opdeling i komposanter)
Kræfter og bevægelse, Newtons love og deres brug i analyse af kræfter og bevægelse, særligt resulterende kraft.
Simple kraftdiagrammer til analyse af resulterende kraft.
Tryk og opdrift (i vand og luft), trykket i en væskesøjle, archimedes' lov og formel for opdrift
Opgaveregning - krav til eksamen på A-niveau
Aktivitet:
Åbne skabslåger med kraftmåler (komposanter/projektion)
Analyse af gifs med newtons love
Knus en dåse med luftens tryk
Vand, vægt, lod og newtonmeter (Forudsig-undersøg-forklar med archimedes lov)
Forsøg:
Måling af densitet af væske og lod (tryk i væskesøjle og opdrift)
|
|
Indhold
|
Kernestof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
7,00 moduler
Dækker over:
8 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
|
Titel
7
|
Fotoner og lys til kommunikation
Repetition af fotoner og Bohrs atommodel:
Nøglebegreber er stationære tilstande, kvantiseret energi, kvantespring, grundtilstand, exciteret tilstand, emission, absorption.
Hydrogens spektrum forklaret ud fra overgange mellem stationære tilstande svarende til given fotonenergi.
Resten af forløbet omhandler optisk kommunikation vha optiske fibre og er baseret på forløbet "Unbreakable" udviklet af LIFE, hvilket kan tilgåes online på https://undervisning.life.dk/ub
Om forløbet:
Kort om forløbet:
"I Unbreakable arbejder eleverne med følgende problemstilling:
Hvordan vil kvantekommunikation ændre digital kommunikation i fremtiden, og skal alle have adgang til den?
Danmark er et af verdens mest digitaliserede lande. Sikker kommunikation er nødvendig for at kunne leve trygt i et digitaliseret samfund, men i fremtiden vil nye teknologier udfordre mulighederne for sikker kommunikation. Kvantekommunikation kan hjælpe os med at sikre, at værdifuld information i fx kritisk infrastruktur ikke bliver aflyttet. Men kvantekommunikation kan også misbruges til at hemmeligholde fx sabotage og kriminalitet.
Problemstillingen i Unbreakable rammesætter elevernes praktiske arbejde, demonstrerer fysikfagets relevans og giver eleverne mulighed for at tage personlig stilling.
I Unbreakable arbejdes med to overordnede læringsmål. Målet er, at eleverne efter forløbet kan:
-undersøge og forklare, hvordan lys i optiske fibre anvendes til digital kommunikation
-argumentere for sikkerhedsmæssige fordele og ulemper ved kvantenøgledistribution
Eleverne introduceres til læringsmålene i forløbets første aktivitet, og de evaluerer på deres læring ud fra læringsmålene i forløbets afsluttende aktivitet. Alle aktiviteter i Unbreakable er udviklet som skridt på vejen mod læringsmålene.
Centrale faglige pointer
I Unbreakable arbejder eleverne med følgende faglige pointer:
-I nutidens internet bruges modulation af laserlys til at sende binært kodede beskeder gennem optiske fibre.
-Beskeder sendt med lys i optiske fibre kan spioneres, uden at afsender eller modtager opdager spionen.
-Lys i optiske fibre dæmpes eksponentielt. Denne dæmpning begrænser den maksimale afstand, med hvilken lys kan passere igennem en optisk fiber.
-For at sende lys over meget lange afstande skal lyset forstærkes. Risikoen for spionage øges dog ved infrastruktur som forstærkerstationer.
-Effekten af lys, der sendes ud af en fiberspids, kan måles kvantitativt ved brug af en sensor.
-Kvantenøgledistribution er en teknologi, der udnytter en enkel fotons kvantemekaniske egenskaber til at dele krypteringsnøgler. Krypteringsnøglerne deles på en måde, hvor afsender og modtager med sikkerhed ved, om de bliver udspioneret eller ej.
Fagbegreber
Eleverne arbejder med en række fagbegreber i forløbet. Fagbegreberne introduceres i følgende af forløbets dele:
Del 1 – Optiske fibre:
Optisk fiber
Modulation
Del 2 – Fiberforbindelser i Danmark:
Sensor
Del 3 – Kvantenøgledistribution:
Foton
Krypteringsnøgle
Kvantenøgledistribution
Forsøg:
-(demo) Fotoelektrisk effekt
-Hydrogens emissionsspektrum: måling med spektrometer med gitter og goniometer, måling med spektrofotometer, beregning
-Dæmpning af lys i et optisk fiber
|
|
Indhold
|
Kernestof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
6,00 moduler
Dækker over:
6 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
- Faglige - Ud fra en given problemstilling kunne tilrettelægge, beskrive og udføre fysiske eksperimenter med givet udstyr og præsentere resultaterne hensigtsmæssigt.
Gennem eksempler kunne perspektivere fysikkens bidrag til såvel forståelse af naturfænomener som teknologi- og samfundsudvikling
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
-
Eksperimentelt arbejde
-
Gruppearbejde
-
Individuelt arbejde
-
Pararbejde
|
|
Titel
8
|
Stjerner, grundstoffer og kosmologi
Forløb, der samler op viden fra tidligere forløb (atomer og spektre, strålingslovene, kerneenergi og Q-værdi) og bruger det til at belyse, hvordan vi kan få målinger, som har udviklet og underbygget vores model for universets opbygning og udvikling.
Stjerners livscyklus og grundstoffernes dannelse. Bindingsenergi, massedefekt og energi fra fusion. Stjerners udvikling og dannelse af grundstoffer ved fusion. Stjernes endeligt og dannelsen af grundstoffer tungere end jern, herunder supernova og kilonova og neutronindfangning
Universets "opbygning" og afstande i universet (kosmisk zoom): solsystemer, galakser (Mælkevejen), galaksehobe, superhobe og storskalastruktur.
Lys fra stjerner og afstande i universet. Lysår og parsec. Parallakse og supernova type 1a (standardlys og afstandskvadratlov).
Rødforskydning af spektre og fart, Hubbles lov og universets udvidelse (elastik/ballon-model), kosmologisk rødforskydning.
Big Bang modellen og dens grundlag:
-universets udvidelse (Hubbles lov),
-baggrundsstrålingen (rødforskydning af varmestråling fra universets fødsel, kobling til Wiens forskydningslov)
-og grundstoffordelingen (75% H og 25% He).
Udover tekst fra lærebøgerne er dokumentaren "Begyndelsen og enden på universet 1" set i 1g og gennemgår observationerner som understøtter Big Bang-teorien.
Forsøg (som der kobles til):
Afstandskvadratloven med pære.
(virtuelt/simulering med data aflæst fra planckkurver) Wiens forskydningslov og Stefan-Boltzmanns lov
Hydrogens spektrum
Videoer og internetressourcer:
(4:35) En film med flotte animationer og fokus på guld:
https://youtu.be/jf_4z4AKwJg
(9:52) Dannelse af de tunge grundstoffer: supernova kan ikke forklare det hele, vi har brug for kolliderende neutronstjerner - hvilket kaldes en kilonova:
https://youtu.be/o9_TArqcZ74
(8:41) Mere om neutronstjerner:
https://youtu.be/udFxKZRyQt4
Kosmisk zoom:
• https://scaleofuniverse.com/en
(video)The known universe: https://www.youtube.com/watch?v=17jymDn0W6U
|
|
Indhold
|
Kernestof:
|
|
Omfang
|
Estimeret:
5,00 moduler
Dækker over:
5 moduler
|
|
Særlige fokuspunkter
|
|
|
Væsentligste arbejdsformer
|
|
{
"S": "/lectio/286/stamdata/stamdata_edit_student.aspx?id=666\u0026prevurl=studieplan%2fuvb_hold_off.aspx%3fholdid%3d63249600483",
"T": "/lectio/286/stamdata/stamdata_edit_teacher.aspx?teacherid=666\u0026prevurl=studieplan%2fuvb_hold_off.aspx%3fholdid%3d63249600483",
"H": "/lectio/286/stamdata/stamdata_edit_hold.aspx?id=666\u0026prevurl=studieplan%2fuvb_hold_off.aspx%3fholdid%3d63249600483"
}