Holdet A 2022 Fy/stx VF - Undervisningsbeskrivelse

menu

Undervisningsbeskrivelse

Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser
Termin(er) 2024/25
Institution NEXT
Fag og niveau Fysik B
Lærer(e) Anton Bischoff
Hold A 2022 Fy/stx VF (A 3g Fy/stx VF)

Oversigt over gennemførte undervisningsforløb
Titel 1 Energirepetition - Varmefylde og faseovergange
Titel 2 Lys og diffraktion
Titel 3 Strøm - Ellære og dens love
Titel 4 Kernefysik - Atomkernernes tilfældige verden
Titel 5 Solsystemet - Den nære astronomi
Titel 6 Rejsen til Stjernerne og Kosmologien
Titel 7 Bevægelse og Newtons Love og mekanisk energi
Titel 8 Archimedes lov: Tryk og Opdrift

Beskrivelse af de enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb)
Titel 1 Energirepetition - Varmefylde og faseovergange

Beskrivelse
Dette korte forløb var en repetition af teorien om termisk (indre) energi, varmefylde og faseovergange. Vi skimmede kort gennem teorien, og tilføjede begreberne smeltevarme og fordampningsvarme. Vi perspektiverede forsøget om smeltevarmen til Global Opvarmning, og undersøgte om isen der smelter på polerne er med til at holde temperaturen nede.


Faglige begreber:
- Mange af de faglige begreber er de samme som i forløbet om energi sidste år:
Enheder, symboler og fysiske størrelser. (Herunder enhedsreduktion)
Betydende cifre og præfikser
Energi som begreb, energimængder og enheden Joule
Energibevarelse
Energiformerne (6 kategorier)
Energikæder (Energi-omdannelser)
Effekt (P - Enheden Watt eller J/s)
Temperaturens væsen og enheder (grader Celsius og Kelvin samt det absolutte nulpunkt)
Tilstandsformer og Faseovergange, kvalitativt og kvantitativt
Varmefylde (Specifik Varmekapacitet)
Formelhåndtering og proportionalitet (Direkte eller omvendt proportionel)
Nyttevirkning (Omsat og Nyttig Energi)

Med disse tilføjelser:
- Specifik smeltevarme og fordampningsvarme
- Energiforbrug i forbindelse med faseovergange.

Kapitler i Orbit B:
Link: https://orbitbstx.systime.dk/
2.1 - Energiformer
2.2 - Energi og Effekt
2.3 - Temperatur
2.4 - Energisætningen (Energibevarelse)
2.5 - Indre energi (Termisk vs kinetisk energi)
2.6 - Varmefylde

Opgaver og øvelser
Forsøg: Hvad er loddet lavet af?
- Bestemmelse af materialet af et lod, ved at måle materialets specifikke varmekapacitet

Forsøg: Vands specifikke smeltevarme
- Ved at smelte isterninger og måle temperaturændringer og masser, bestemtes vands specifikke smeltevarme.

Øvelse: Bestemmelse af vands fordampningsvarme på baggrund af givet data (som Anton opsamlede af en elkedel på en vægt) - Med brug af lineær regression.

Opgaver: Flere opgaver fra Orbit-bøgerne

Aflevering: Oversigtsrapport over alle tre forsøg, inklusiv databehandling og diskussion.
(Fokus på databehandling, brug af Maple, procentuelle afvigelser og kvantitative argumenter for hvilke fejlkilder der var relevante.)

Powerpoints og opgaver er tilgængelige på Teams.
Indhold
Kernestof:

Skriftligt arbejde:
Titel Afleveringsdato
Energirepetition. 08-09-2024
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 16 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 2 Lys og diffraktion

Beskrivelse
Dette korte forløb var en repetition og forlængelse af teorien om lys, der burde være gennemgået i 1.g. Nu primært diskuteret som bølger, med diffraktion som centralt fænomen. Vi gennemgik teorien kort, og udførte det klassiske forsøg med gitterligningen for at bestemme bølgelængder og gitterkonstanter ved at måle på diffraktionen af laserstråler gennem optiske gitre.


Faglige begreber:
Alle de (mange) faglige begreber fra vores forløb om lys i 1.g med et par tilføjelser:
- Diffraktion og Interferens (konstruktiv og destruktiv)
- Optisk gitter
- Gitterligningen med tilhørende koncepter:
       - Gitterkonstant, pletternes orden (1,2,3), vinkel mellem pletterne og bølgelængden af lyset.


Kapitler i Orbit B:
Link: https://orbitbstx.systime.dk/
3.2 - Diffraktion og interferens
5.2 - Optisk gitter
5.3 - Farvespektrum med gitter

Opgaver og øvelser
Simulationer af diffraktion og interferens (I Orbit-bogen)

Forsøg: Gitterligningen
- Det klassiske setup, hvor man både bestemmer bølgelængden af en laser, for kendt gitterkonstant. Og bestemmer gittterkonstanten ved nu kendt bølgelængde. Der blev lagt op til at eleverne selv eksperimenterede med yderligere forsøg.

Aflevering: Rapport over Gitterligningen. En gennemgang af forsøget om gitterligningen, inklusiv produktionen af en forsøgsvejledning til forsøget, databehandling og diskussion.

Powerpoints og opgaver er tilgængelige på Teams.


Andet materiale
Videoer fra Veritasium på Youtube om Diffraktion og intereferens
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 6 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 3 Strøm - Ellære og dens love

Beskrivelse
I dette forløb introduceres eleverne til elektrisk energi og elektrisk strøm. Vi behandler de grundlæggende teoretiske begreber der bruges til at beskrive fænomenet herunder Ohms og Kirchhoffs (første) love. Vi efterprøver teorien ved at lave simple karakteristikker med lineær regression, og eleverne forsøger selv at udlede sammenhængene der gælder for koblede modstande i serie- og parallelkoblinger.


Faglige begreber:
- Elektrisk strøm (ladning i bevægelse)
- Elektroners bevægelse i et Elektrisk felt i en ledning (fra - -> +)
- Elektrisk Ladning (Q)
- Elektrisk Kredsløb
- Strømstyrke (I)
- Kirchoffs love for et elektrisk kredsløb
- Spændingsforskel (U)
- Elektrisk Energi (Sammenhæng mellem energi, ladning og spænding)
- Modstand (Resistans - R)
- Ohms Lov (U = R* I)

- Relevante nye enheder: Coulomb, Ampere (C/s), Volt (J/C), Ohm (V/A)


Kapitler i Orbit B:
Link: https://orbitbstx.systime.dk/
6.1 - Elektrisk Strøm
6.2 - Spændingsforskel
6.3 - Ohms Lov
6.4 - Elektrisk Effekt


Opgaver og øvelser (kronologisk)
- Simulation af elektriske kredsløb med Phet Colorado
- Simulationer af strøm i Orbit B bogen,
- Simulationsforsøg: Påvisning af Ohm's lov.
- Quizzer fra Orbit B
- Opgaveregning fra Orbit B
- Forsøg: Karakteristik af modstande (bekræftelse af Ohms lov ved lineær regression) og evt karakteristik af glødepære.
- Forsøg: Undersøgelse af koblede modstande i kredsløb.
     (Eleverne undersøger selv hvad sammenhængen er, for erstatningsmodstanden af flere modstande i et kredsløb er. De undersøger både parallel- og seriekoblinger.)
- En masse regneopgaver der anvender teorien fra hele forløbet

- En rapport der var en opsamling på begge forsøgene i lab samt nogle regneopgaver.


Andet materiale
Elektrisk Begrebskort - Oversigt eleverne selv udformede med relevante fænomener, begreber og sammenhænge (inklusive enheder)
Link til simulation af elektriske kredsløb: https://phet.colorado.edu/en/simulations/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab


Powerpoints, materialer og opgaver er tilgængelige på Teams.
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 20 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 4 Kernefysik - Atomkernernes tilfældige verden

Beskrivelse
I dette længere forløb dykker vi ned i kvanteuniverset og atomkerner. Vi optegner det nuværende verdensbilledes mindste dele. Først taler vi om elementarpartikler, atomer, nuklider og isotoper, her fra til stabiliteten af disse, og hvilke henfaldstyper de kan henfalde ved. Vi bruger kernekortet som anker i vores forståelse. Her fra går vi til henfaldsloven som vi efterviser eksperimentelt med Ba-137. Der kobles kort til differentialregning gennem konceptet om aktivitet.
Herefter skal eleverne skal udtænke en undersøgelse, hvor de opfordres til at se på halveringstykkelser og udforme et fornuftigt forsøg, der kan besvare en problemformulering. Efter miniprojektet afsluttes forløbet med behandlingen af massedefekt og hvordan radioaktivitet hænger sammen med energi. Der perspektiveredes kort til fusions-energi vs fissionsenergi.


Faglige begreber:
- Atomer og atomkerner
- Elementarpartikler (Leptoner (herunder elektroner og neutrinoer), kvarker, hadroner (herunder nukleonerne; neutroner og protroner) og bosoner)
- Den stærke kernekraft (kort)
- Nuklider og isotoper
- Kernekortet
- Henfaldstyperne (Alfa, beta +/-, K-indfangning og Gamma)
- Bevaringslovene (nukleoner, ladning, energi og leptontal)
- Henfaldsskemaer
- Henfaldsloven: Halveringstid og halveringskonstant
- Aktivitet (Enhed: Bq (henfald per sekund))
- Baggrundsstråling
- Halveringstykkelse og absorptionskoefficient
- Massedefekt (Einsteins ligning)
- Q-værdier


Kapitler i Orbit B:
Link: https://orbitbstx.systime.dk/
11.1 - Atomer
11.2 - Atomkerner
11.3 - Atomkerners opbygning
11.4 - Kernehenfald
11.5 - Henfaldsloven
11.6 - Aktivitet
11.7 - Strålingens udbredelse
11.9 - Kerneenergi


Opgaver og øvelser (kronologisk)
- Kernefysik 101 (kort repetition af Bohrs atommodel, teori om elementarpartikler, nuklider og isotoper samt quizzer fra Orbit B)
- Opgave: Brugen af kernekortet
- Opgave - Henfaldstyperne
- Forsøg-ish: Henfaldsloven med terninger (Lavet hele klassen fælles)
- Opgave: Henfaldsloven og aktivitet (Eleverne løser en opgave på baggrund af simuleret data, der minder om det de skal bearbejde efter forsøget)

- Forsøg: Bestem halveringstiden for en isotop, med henblik på at bestemme hvilken isotop det er, på baggrund af halveringstiden, vha. eksponentiel regression.

- Opgave med simuleret data: Intensitet og halveringstykkelse

- Forsøg: Alle eleverne lavede selvstændigt forsøg om halveringstykkelser i forbindelse.

- Opgave: Q-værdier i Maple.

- Regneopgaver løbende fra Orbit B.

Andet materiale
Bogens periodiske system
Begrebskort om kernefysik
kernekort.dk

Powerpoints og opgaver er tilgængelige på Teams.
Indhold
Kernestof:

Skriftligt arbejde:
Titel Afleveringsdato
Kernefysik - Aflevering 08-12-2024
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 30 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 5 Solsystemet - Den nære astronomi

Beskrivelse
Eleverne introduceres til den nære astronomi gennem et fokus på fænomenerne som de opleves fra Jorden, og udfordringerne ved at lave en model over systemet. Vi konstruerer modeller over flere omgange, hvor vi går fra 2D til 3D-model der dokumenteres så godt som muligt, ved at visualisere de relevante fænomener. Afslutningsvis får vi styr på Keplers love, herunder en påvisning af tredje lov ved lineær regression.

Vigtigste begreber
- Jordens bevægelse i universet (Bevægelse er relativ! - Fra stillestående til millioner af km/t)
- Massefordelingen i solsystemet
- Redegørelse for de 8 planeter kort
- Geocentrisk vs Heliocentrisk verdensbillede
- Udfordringen ved at modellere solsystemet

- Fænomenerne ser fra Jorden:
Døgnets længde,
Årstider (solhøjde, rotationsaksens hældning!, halvkuglerne, jævndøgn, årstiderne på Nord/sydpol)
Månens Faser
Formørkelserne (Sol- og Måneformørkelser, partielle/totale formørkelser)
Herunder Ekliptika, Månens bane-hældning og knudepunkternes betydning for muligheden for formørkelser.

- Enheden AE (Astronomisk enhed)
- Keplers Love om solsystemet, herunder lineær regression.

Kapitler i Orbit B
9.1 - Rejsen Starter
9.2 - Månen
9.3 - Solsystemet

Opgaver og øvelser
- Den nære Astronomi 1 - Årstiderne
- 2: Månen og formørkelser
- 3: Solsystemet i 3D
- 4: Keplers Love

- Produktion af modeller over solsystemets fænomener i 2D (Whiteboards)
- Produktion af modeller over solsystemets fænomener i 3D som videoer
- Keplers love, herunder Lineær Regression på data fra solsystemet til eftervisning af Den Harmoniske Lov.
- Videoaflevering: Solsystemet i 3D.

Dokumentar/videoer
COSMOS: At stå op i Mælkevejen (fra CFU)
Kurzgesagt: The Solar System (https://www.youtube.com/watch?v=KsF_hdjWJjo
Kurzgesagt: You Are Not Where You Think You Are (https://www.youtube.com/watch?v=Pj-h6MEgE7I)


Powerpoints og materialer er tilgængelige på Teams
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 8 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 6 Rejsen til Stjernerne og Kosmologien

Beskrivelse
Vi starter forløbet med forklare hvad vi kan vide om stjerner, med udgangspunkt i temperatur (Wiens Forskydningslov) og sammensætning (absorbtions-spektre). Vi beskriver også kort den overordnede teori for stjerners udvikling som funktion af masse. Herefter understreges forståelsen af universet gennem størrelsesforhold. Ved fx at lave et "verdenskort" over universet i forhold 1:10^9, og se at vi ikke kan repræsentere andet end solsystemet meningsfuldt. Herefter tager vi et overbliksbillede over Jordens plads i universet, med de forskellige strukturer vi observerer, alt efter hvilken størrelsesorden vi ser på (Solsystemet < Lokale stjerner < Galaksen < Den Lokale Gruppe < Galaksehobe < Superhobe < Det Synlige Univers). Vi diskuterer effekten af lysets (langsomme, i kosmisk forstand) hastighed, og hvad det betyder for hvad vi kan observere. Vi gennemgår rødforskydning kvantitativt med afsæt i Doppler-effekten, og bruger den til at forklare hvordan vi kan tolke Hubbles lov, og hvad den betyder for universets udvikling. Grundlaget for tolkningen af Hubbles lov som universets udvidelse eftervises med eksperimentet: Hubble's Lov med Elastik.
Vi behandler (mest kvalitativt udover Hubble) det vigtigste empiriske grundlag for Big-Bang teorien om universets begyndelse.
Undervejs har vi en kobling til kernefysikken, hvor vi diskuterer grundstofdannelse gennem fusion, og tager til Planetarium

Vigtigste begreber
- Størrelsesordener og størrelsesforhold.
- Wiens forskydningslov, sortlegemestråling
- Stjernespektra
- Grundstofdannelse
- Stjerners udvikling (Herunder forskel på tunge og lette stjerners skæbne)
- HR Diagrammet
- En idé om forholdet mellem afstande i objektet (afstande mellem planeter i forhold til afstande mellem stjerner fx)
- En idé om størrelsesforholdene mellem objekter (Scale of the Universe)
- Strukturerne i universet: Jord/Måne < Solsystemer < Galakser < Lokal Gruppe < Galaksehobe < Superhobe < det synlige univers
- Hubble Ultra Deepfield
- Rødforskydning, z
- Rødforskydning som fartmåler (v = c*z)
- Hubbles Lov og Universets udvidelse (Enheden Megaparsec - Mpc)
- Big Bang teorien
- Den vigtigste evidens: Hubbles lov, Kosmisk mikrobølgebaggrundsstråling, grundstoffordelingen i universet og Olbers "paradoks".

Kapitler i Orbit B
1.5 - Titalspotenser og præfikser

7.7 - Infrarød Stråling

8.3 - Atomernes Fingeraftryk

9.4 - Solen

12.1 - Grundlæggende om Stjerner
12.3 - Mælkevejen
12.6 - Universets udvidelse
12.7 - Hubbles Lov
12.8 - Big Bang
12.9 - Big Bang-teoriens grundlag
12.11 - Sådan Bliver Grundstofferne Dannet


Opgaver og øvelser
- Simulationer: Bohrs atommodel og Hydrogenatomet
- Quiz: Atomare spektra
- Wiens Forskydningslov (Regneøvelser og Quiz)
- Størrelsesforhold, afstande ("Verdenskortet")
- Scale of the Universe ( på baggrund af https://htwins.net/scale2/ )
- (kort) afstanden til Proxima Centauri - Hvor længe vil det tage?
- Quizzer i rødforskydning fra Systime
- Ekskursion: Made In Space på Planetarium og filmen "Vores Smukke Solsystem".
- Forsøg: Hubbles lov i et elastik-univers og Regression
- Formidlingsøvelse: Forklaring af Big Bangs fundament til familiemedlem

Dokumentarer/videoer
- Zooming in on the Andromeda Galaxy: https://www.youtube.com/watch?v=TijClV4uHIk
- Kurzgesagt: The Big Bang (https://www.youtube.com/watch?v=wNDGgL73ihY
- Universe Size Comparison 2020: https://www.youtube.com/watch?v=02Kgf9dCgME
- Veritasium - What Actually Expands In An Expanding Universe? ( https://www.youtube.com/watch?v=9DrBQg_n2Uo&t=43s )
- Dokumentar: COSMOS: At Stå Op I Mælkevejen (set gennem EdPuzzle)
- (YouTube) Be Smart - The Strange Cosmic Origin of Earth's Most Precious Metals (https://www.youtube.com/watch?v=9DrBQg_n2Uo&t=43s )

Powerpoints og andre materialer er tilgængelige på Teams.
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 26 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 7 Bevægelse og Newtons Love og mekanisk energi

Beskrivelse
Gennem et længerevarende forløb, behandler vi emnet mekanik. Vi starter med at diskutere bevægelse som fænomen, og fokuserer på den visuelle/grafiske fremstilling af bevægelse i et koordinatsystem, fra konstant fart til konstant acceleration og bearbejder bevægelsesligningerne (sted-, hastigheds- og accelerationsfunktioner og grafer). Der laves en kobling mellem teorien og differentialregning.

Teorien forlænges videre ind i Newtons univers, hvor vi afdækker og undersøger emnet om kræfter og deres påvirkning af objekter. Fra Newtons love, til projektion af kræfter og resulterende kraft og videre til mekanisk energi. Undervejs laver vi både simulationer, en masse regneopgaver og forsøg der bekræfter teorien.

Eleverne laver slutteligt en rapport over en eller flere bold's tab af mekanisk energi i en serie af hop, ved hjælp af videoanalyse med en selvstændigt formuleret hypotese.


Faglige begreber (de fleste):
- Bevægelse
- Stedfunktion, hastighedsfunktion, accelerationsfunktion
- Hastighed (middelhastighed/øjeblikshastighed)
- Acceleration (som den første afledte af hastighedsfunktionen, middelacceleration)
- Kraftbegrebet
- Newtons love
- Enheden Newton
- Resulterende kraft (kræfternes parallelogram også, men fokus på 1D)
- Tyngdekraft og tyngdeacceleration
- Frit fald / lodret kast
- Mekanisk energi (kinetisk og potentiel energi i Jordens tyngdefelt)

Kapitler i Orbit B:
Link: https://orbitbstx.systime.dk/
10.1 Hvad mekanik handler om
10.2 Stedfunktion og hastighedsfunktion
10.3 Acceleration
10.4 Bevægelse ved konstant hastighed
10.5 Bevægelse ved konstant acceleration
10.6 Kræfter
10.9 Frit fald
10.10 Lodret kast
10.11 Arbejde og mekanisk energi



Opgaver og øvelser (kronologisk)
- En masse øvelser på whiteboards - konstruktion af grafer over bevægelser
- Regneøvelser i alle dele af forløbet
- Simulationer primært fra OrbitB om både bevægelse og kræfter.
- Videoanalyse af videoer de ikke selv optog. Bådei 1 og 2D
- Forsøg: Accelerationen i skolens elevator med kraftmåler
- Rapportforsøg: Hvor meget mekanisk energi mister en bold der hopper?

Andet materiale
- Vsauce: Which way is down?   link
- Kurzgesagt: the SMALLEST to the LARGEST thing in the universe link
- Forskellige forsøgsvejledninger

Powerpoints og opgaver er tilgængelige på Teams.
Indhold
Kernestof:

Skriftligt arbejde:
Titel Afleveringsdato
Mekanisk energi - Hoppende bolde 13-04-2025
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 30 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer

Titel 8 Archimedes lov: Tryk og Opdrift

Beskrivelse
Dette korte forløb tager afsæt i teorien om kræfter, og viderefører det til teorien om tryk, opdrift og Archimedes lov. VI forsøger at udlede Archimedes lov empirisk i timen. Efterfølgende viser vi at det gælder formelt også. (Vi gennemgår beviset for Archimedes lov kort, men eleverne forventes ikke selvstændigt at kunne lave hele udledningen.) Vi laver afslutningsvist et forsøg, hvor vi bestemmer densiteten af væsker vha. Archimedes lov.
Forløbet afsluttes med træning i opgaveløsning i både dette emne og som repetition af tidligere forsøg.

Vigtigste faglige begreber:
- Tryk som F/A, enheden Pascal [Pa] og atmosfærisk tryk
- Tryk i en væske (Som funktion af dybden, h.)
- Opdrift (husk på densitet)
- Archimedes lov (Opdrift er tyngdekraften på forskudt væske)
- Densitet

Kapitler i Orbit B:
Link: https://orbitbstx.systime.dk/
10.13 - Tryk og opdrift

Opgaver og øvelser (kronologisk)
- I dette forløb har vi fokus på regneopgaver, så vi laver en masse, både fra Orbit B og andet.

- Demonstrationsforsøg: Vi knuser dåser med atmosfæren, ved at koge vand i aluminiumsdåser, og sænke dem i isvand.

- Forsøg: Bevis Archimedes lov empirisk. (Elever udleveres et newtonmeter, en vægt, en bægerglas med lod og et bægerglas med vand, og udleder ved lærerens vejledning Archimedes lov empirisk.)

- Forsøg: Bestem densiteten af væsker med Archimedes, og se om Archimedes lov er præcis nok, til at se forskel i densitet på to saltopløsninger.

- Fysikgåden om stenen i båden.

- Repetitions-regneøvelser

Andet materiale
Øvelsesvejledning til stenen og båden
Physics girl om stenen i båden og tankeeksperimenter

Powerpoints og opgaver er tilgængelige på Teams.
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 12 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer