Holdet 2024 FyB/1 - Undervisningsbeskrivelse

menu

Undervisningsbeskrivelse

Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser
Termin(er) 2024/25
Institution Rungsted Gymnasium
Fag og niveau Fysik B
Lærer(e) Hans Christian Westtoft
Hold 2024 FyB/1 (3g FyB/1)
Oversigt over gennemførte undervisningsforløb
Titel 1 1. Termisk energi og faseovergange
Titel 2 2. Bevægelse
Titel 3 3. Kræfter og Newtons love
Titel 4 4. Planeter, måner, stjerner og lys
Titel 5 5. Atomer og kernefysik
Titel 6 Eksperimentelt projekt og virksomhedsbesøg
Titel 7 6. Elektriske kredsløb og sensorer
Titel 8 7. Tryk og opdrift
Titel 9 8. Kosmologi og repetition

Beskrivelse af de enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb)
Titel 1 1. Termisk energi og faseovergange

Vi samler op på termisk energi fra Fysik C ved at lave nogle eksperimenter og udbygger teorien ved at kigge lidt mere på molekylebevægelser.
Effekt er hvor hurtigt energi bliver omsat i W = watt = J/s
Kemisk energi er hvor meget energi der frigørelse ved omdannelse kemiske forbindelser og her er brændværdien forskellige fra materiale til materiale
Nyttevirkningen beskriver hvor meget af energi der tilføres der går til det formål der ønskes (som en andel eller procentdel)
Den termiske energi er kinetisk og potentiel energi på molekylært plan hvor kinetisk energi er et udtryk for molekylers gennemsnitlige bevægelse altså temperaturen og den potentielle energi er bindingsenergien mellem molekylerne. Der skal derfor tilføres energi (overgangsvarmen) for at få et stof til at skifte tilstandsform eks. fra fast til flydende uden temperaturen stiger, mens der skal tilføres energi for at øge temperaturen, jo større specifik varmekapacitet desto mere energi skal der tilføres.

Eksperimentelt:
E1. Varmeafgivelse fra en hånd
E2. Hvor kold bliver drinken?
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 4 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 2 2. Bevægelse

Vi starter med at beskrive hvad man forstår ved retlinet bevægelse (i en dimension), definere middelhastighed og beskrive bevægelse med konstant hastighed med stedfunktion.
Herefter kigger vi på forskellen mellem middelhastigheden i et tidsrum og den øjeblikkelige hastighed til et tidspunkt, og hvordan det bestemmes matematisk ud fra en (t,s)-graf som tangenthældningen. På samme måde introduceres begrebet acceleration som hastighedsændring pr. tid, og forskellen mellem middelacceleration og øjeblikkelig acceleration til et tidspunkt som bestemmes matematisk ud fra en (t,v)-graf.
Matematiske modeller (sted- og hastighedsfunktioner) opskrives og løsninger tjekkes ved hjælp af differentialregning. Disse modeller anvendes til  at beskrive bevægelser ud fra grafer og filmer selv kast med en bold for at undersøge om bevægelsen sker med konstant hastighed eller acceleration.

Eksperimentelt:
E3 Galileos faldlov
Undersøgelse af bevægelsen for en legetøjs bil
E4 Hvordan bevæger bolden sig?
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 6 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 3 3. Kræfter og Newtons love

Først inddeles kræfter i kontaktkræfter og tyngdekræfter, og herefter beregnes tyngdekræfter ved Jordens overflade samt forskellen mellem masse og vægt introduceres.
Kræfter er vektorer som beskrives med en størrelse og en retning.
Kræfter kan lægges sammen og vi kan bestemme den resulterende kraft på et legeme. Herefter introduceres Newtons 3. love og at man kan beregne accelerationen ud fra den resulterende kraft på legemet og massen af legemet.
Herefter analyseres legemer på først vandret flade som giver anledning til at snakke om normalkraften og friktion (gnidning) både statisk og dynamisk.
Den til cirkelbevægelse nødvendige centripetalkraft introduceres som supplerende stof, da eleverne skal til faglige dage i Tivoli. Derfor regnes der på hvordan vægten - normalkraften - ændrer sig ved en cirkelbevægelse både i Tivolis Ballongyngen og London Eye.  Den til cirkelbevægelsen nødvendige centripetalkraft er den resulterende kraft, så der er en kraft der skal påvirke legemet med denne kraft for ellers er der ikke en cirkelbevægelse.
Eleverne tegner kraftdiagrammer for simpel kraftanalyse på vandret og skråplan, så de også skal overveje projektion af kræfter og anvendelse af cosinus og sinus til en kraft.
Forløbet afsluttes med at koble arbejdet som en konstant kraft udfører med den mekaniske, kinetiske og potentielle energi som eleverne har arbejdet med på C niveau.
Luftmodstanden introduceres som en model der afhænger af mange forskellige variable og en model der kan udledes ud fra arbejdssætningen.
På en række elevers ønske afsluttes forløbet med at kigge på Formel 1 baner og løb for at anvende den viden de har opnået om kræfter og bevægelse til at regne på Formel 1 og anvendelse af formfaktor, DRS system og cirkelbevægelse. Dette er supplerende stof.

Eksperimentelt:
E5 Undersøgelse af gnidning
E6 Undersøgelse af kageformes faldhastighed
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 16 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 4 4. Planeter, måner, stjerner og lys

Forløbet starter hvor den nære astronomi sluttede på C niveau med at inddele planeter ud fra forskellige informationer som diameter, densitet, afstand til Solen, ringssystem, måner og herefter anvende Newtons gravitationslov til at bestemme tyngdeaccelerationen på de forskellige planeters overflade ud fra modellen.
Kepler's 3. love arbejdes der med for at vise at de er universelle og gælder bevægelse om andre centrallegemer end Solen eksempelvis Jorden og Jupiter. Som eksempel på hvordan man arbejder med fysik og matematik viser eleverne at ud fra Newtons gravitationslov og jævn cirkelbevægelse, så opnåes Keplers 3. lov.
Hills sfære og Rochegrænsen introduceres for at besvare spørgsmål om måner og ringssystemer omkring planeter, og om en måne kan have en måne.
Afstandskvadratloven undersøges eksperimentelt og der arbejdes med afstandskvadratloven for at kunne bestemme afstande til stjerner ved at måle hvor stor intensitet af lyset der kan måles på Jorden. Hertzsprung-Russell diagrammet er en måde at vise hvordan stjerner inddeles og ændre sig undervejs i deres livscyklus. Spektralklasser af stjerner kobles til deres spektre ved blandt eksperimentelt at identificere grundstoffer ud fra deres emissionsspektre.
Egenskaber for lys som diffraktion, interferens og refleksion repeteres og der laves et eksperiment med bestemmelse af lysets bølgelængder.

Eksperimentelt:
E7 Afstandskvadratloven
E8 Spektralanalyse
E9 Det synlige spektrum
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 8 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 5 5. Atomer og kernefysik

Forløbet starter med at kigge på atomkerner og Bohrs atommodel.
Atommodellen kan forklare hydrogens (brints) emissionsspektrum, men kan ikke anvendes til større grundstoffer med mere end en elektron.
Herefter er fokus på atomkerners opbygning og at mange atomkerner er ustabile pga. for mange eller for få neutroner.
Q-værdien beregnes for at få overblik over hvordan Solen producerer energi og hvordan kernekraftværker kan anvendes til at producere elektrisk energi og måske er en del af fremtidens energiforsyning for at reducere CO2-udledningen.
Radioaktivtet, bevarelssessætninger for kernehenfald samt henfaldstyperne alfa, betaplus, betaminus og elektronindfangning introduceres og det påpeges at gammehenfald kommer i forbindelse med andre henfald fordi atomkernenen findes i en exciteret tilstand. Kernekortet er centralt i dette arbejde.

Eksperimentelt:
Hvordan stopper vi strålingen?
Hvordan bestemmes halveringstiden (fælles)
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 15 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 6 Eksperimentelt projekt og virksomhedsbesøg

Elever laver et eksperimentelt projekt i par og fremlægger mundtlig for klassen
Virksomhedsbesøg i forbindelse med Åben virksomhed (https://aabenvirksomhed.dk/da-gymnasiet) hos Hottinger Brüel & Kjær som både er karrierelæring, rundvisning i produktionen og eksperimentelt arbejde med mikrofoner og afstandskvadratloven samt sammenligning af resonansfrekvensen for en fjeder bestemt ved tre forskellige metoder
- ud fra accelerometer fra firmaet
- ud fra videooptagelse af svingningen
- ud fra fjederkonstantanten og model
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 8 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 7 6. Elektriske kredsløb og sensorer


Ladning og elementarladning
Strøm
Spænding (spændingsforskel, spændingsfald)
Omsat elektrisk effekt og elektrisk energi ud fra strøm og spænding
Resistans (modstand)
Kredsløb
Karakteristikker
Resistorer i serie- og parallelforbindelse
Resistivitet og temperaturafhængighed for ledere, halvledere og isolatorer
Sensorer i mobiltelefonen og temperatursensor

Eksperimentelt:
Byg et kredsløb og undersøgelse af knudereglen (Kirchhoffs 1. lov)
Karakteristikker for resistorer, glødepære og solpanel
Undersøgelse af resistorer i serie- og parallelforbindelse
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 8 7. Tryk og opdrift

Definition af tryk og trykenheder
Hvad er trykket fra et menneske og en elefant på et eller flere ben
Hvordan afhænger trykket af højden af en væskesølje og det hydrostatiske paradoks
Opdrift og flydeevne

Eksperimentelt:
- Bestemmelse af en væskes densitet ud fra trykkets afhængighed af højden
- Hvordan afhænger trykket af volumen af en gas?
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 9 8. Kosmologi og repetition

Vi afslutter året med at repetere og udbygge kosmologi fra sidste år.
Vi repeterer rødforskydningen z for galakser og Hubbles lov.  

Nu ved vi hvordan stjerner kan skabe så meget energi at de lyser for nu har vi haft radioaktivitet og kerneprocesser, det er nemlig fusion mellem hydrogenkerner i stjerner der står for den meste af energiproduktion, senere er det helium der fusionerer. Vi regner Q-værdier for forskellige processer også hvor Q-værdien er negativ og kigger på stabiliteten af nuklider ud fra bindingsenergi og masse pr. nukleon.
Udviklingen af målingen af mikrobølgebaggrundsstråling de seneste 30 år,
viser at universetudvider sig og giver anledning til den kosmologisk
rødforskydning og vi ser galakser til mange forskellige tidspunkter når vi kigger på billeder fra Hubble eller James Webb teleskopet.
Man kan bestemme et bud på Universets alder ud fra Hubblekonstanten og at
denne konstant har ændret sig siden 1920'erne,
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: Ikke angivet
Dækker over: 5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer