Undervisningsbeskrivelse

Transkript

1 Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin Institution Termin hvori undervisningen afsluttes: maj-juni 2013 HTX Vibenhus / Københavns Tekniske Gymnasium Uddannelse HTX Fag og niveau Fysik B Lærere Birgitte Troelsen Hold 2z Oversigt over undervisningsforløb Titel 1 Introduktion til fysik Titel 2 Kroppens energiomsætning Titel 3 Meteorologi Titel 4 El-lære Titel 5 Bølgelære Titel 6 Mekanik Titel 7 Fysikprojektet

2 Beskrivelse af det enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb) Titel 1 Introduktion til fysik Introduktion til fysik som videnskabsområde. Definition af fysiske størrelser og enheder. Især introduceres de fysiske grundstørrelser og tilhørende enheder i SIsystemet. Herefter introduceres afledte størrelser. Der arbejdes derefter med måling af bilers og cyklers til illustration af størrelserne sted, hastighed, fart og acceleration. Herefter introduceres størrelsen energi og der laves forsøg med Hookes lov samt bygning af elastikbil i samarbejde med teknologi. Forsøg (begge uden skriftlig dokumentation): Hookes lov Læsepensum: Orbit B HTX kap.1 +2 (s.7-56) samt Fysikkens verden 1 s svarende til ca. 30 timer. Eleverne skal kunne: Skelne mellem fysiske størrelser og enheder Opstille simple modeller og gøre rede for de forudsætninger der danner grundlaget for dem. Opstille simple udtryk for sammenhængen mellem fysiske størrelser ved hjælp af symboler Forklare betydningen af simple formler, dvs. udtryk der involverer symboler for fysiske størrelser Fremstille og fortolke grafiske fremstillinger af fysiske sammenhænge. Lære videnskabelig arbejdsmetode. arbejdsforme r Almindelig klasseundervisning med veksling mellem tavlegennemgang, gruppearbejder og opgaveløsning individuelt og i grupper. Laboratoriearbejde både i form af elevforsøg og demonstrationsforsøg

3 Titel 2 Kroppens energiomsætning Tværfagligt projekt sammen med teknologi, biologi og kemi. Fysikindhold: Menneskekroppens energiomsætning i hvile og under arbejde belyses gennem en række eksperimenter, hvor de tilhørende beregninger vil kræve anvendelse af begreberne kraft, arbejde, effekt, hastighed og acceleration. Øvelse med rapport: Der afleveres en fysikrapport, som bla. indeholder afrapportering af følgende eksperimenter: Kroppens hvileeffekt. Steptest Læsepensum: Krop og energi s s s , i alt ca. 20 timer. (+ de timer som de øvrige fag bidrager med til projektet). Eleven skal: kunne redegøre for fysiske, tekniske og teknologiske problemstillinger og for anvendelsen af fysiske begreber og modeller i virkelighedsnære forhold, herunder anvendelse i elevens hverdag. planlægge og gennemføre enkle naturvidenskabelige eksperimenter og analysere simple problemstillinger, opstille løsningsmodeller og udføre et større eksperimentelt arbejde, hvori indgår målinger, resultatbehandlinger og vurderinger samt dokumentere og formidle den opnåede viden og det eksperimentelle arbejde i en større sammenhængende rapport. få fornemmelse for naturvidenskabelige arbejdsmetoders anvendelsesområder og begrænsninger. redegøre for fysiske fænomener samt demonstrere kendskab til fysikken i et bredere naturvidenskabeligt og teknologisk perspektiv benytte fysikkens grundlæggende love i forbindelse med det eksperimentelle arbejde og til løsning af enkle teoretiske problemer. arbejdsformer I størstedelen af tiden til dette emne arbejder eleverne selvstændigt i grupper med planlægning og gennemførelse af ovennævnte eksperimenter. Alle fag som indgår i projektet bidrager med samtlige fagets timer i perioden til projektet. Afrapportering sker både i form af en rapport og mundtlige præsentationer (som træning til portfolieprøven efter grundforløbet).

4 Titel 3 Meteorologi (tryk, opdrift og gasser) Indledningsvis arbejdes der i denne periode med størrelserne densitet, energi og varmekapacitet samt begreberne tilstandsformer og faseovergange samt energiforholdene ved de tilhørende processer (især smeltevarme og fordampningsvarme). Kraftværkers virkemåde forklares desuden i hovedtræk og begrebet virkningsgrad berøres overfladisk. Herefter arbejdes der tematisk med emnet meteorologi, hvor fysiske elementer uddrages af en række klimaeffekter såsom dannelse af højtryk og lavtryk, klimazoner herunder fastlandsklima og kystklima, trykfaldet op gennem atmosfæren, luftfugtigheds- og nedbørszoner samt årstidernes karakteristika. I uddragningen af fysikken heri lægges der især vægt på forståelse af gasarters karakteristika herunder tilstandsligningen for ideale gasser, sammenhængen mellem tryk og densitet i højden, samt corioluskraftens betydning for dannelse af højtryk og lavtryk. Der udføres fælles klasseforsøg med bestemmelse af gaskonstanten samt Torricellis forsøg til bestemmelse af det atmosfæriske lufttryk. Øvelser med skriftlig afrapportering: I forbindelse med første del af forløbet udføres et elevforsøg med bestemmelse af faste stoffers varme kapaciteter. Der afrapporteres her med en traditionel fysikjournal. Endvidere udgøres et forsøg hvor densiteten bestemmes for flere forskellige faste stoffer. Boyle-Mariottes lov bestemmes og resultaterne præsenteres i en journal. I forbindelse med anden del af forløbet udarbejdes en præsentation over et valgfrit emne til resten af klassen. Læsepensum: Orbit B HTX s samt Orbit 1 s svarende til ca.30 timer Hovedfokus i dette tema er at lære eleverne selvstændigt at fordybe sig teoretisk i et emne med fysisk indhold men med en nær relation til dagligdagen (vi snakker jo alle om vejret!). Denne viden skal efterfølgende formidles videre i form af en tidsskriftartikel, hvor emnet gennemgås, og de relevante fysiske begreber inddrages i behørigt omfang. arbejdsformer Klasseundervisning med tavlegennemgang, et enkelt laboratorieforsøg samt selvstændigt (individuelt) elevarbejde (under lærervejledning) med det teoretiske stof.

5 Titel 4 El-lære Beskrivelse af simple jævnstrømskredsløb, hvorunder begreberne strøm, spænding, resistans, resistivitet, elektromotorisk kraft og polspænding introduceres. Ohms lov og Joules lov gennemgås og behandles ved eksperimenter og regneopgaver. I sidste halvdel af perioden udføres et større selvstændigt projektarbejde sammen med kemi med titlen strømproduktion og redoxprocesser, hvor eleverne selv planlægger og gennemfører relevante forsøg i relation til produktion af jævnstrøm (batterier) og/eller vekselstrøm (induktion og kraftværker) Øvelser med afrapportering: Ohms lov Serie- og parallel forbindelser Strømproduktion og redoxprocesser Læsepensum: Orbit B HTX s svarende til ca.40 timer. Eleverne skal kunne: Anvende el-lærens grundlæggende begreber ved simple beregninger på jævnstrømskredsløb. Planlægge og gennemføre forsøg med elektriske kredsløb i laboratoriet - under skyldigt hensyn til sikkerhedsmæssige foranstaltninger. Forstå sammenhængen mellem redoxprocesser (kemi) og strømproduktion (fysik) arbejdsforme r I første halvdel af perioden foregår størstedelen af undervisningen i klasseværelset som traditionel klasseundervisning med afveksling mellem tavlegennemgang, opgaveregning og små gruppearbejder. Der indgår i denne fase også to elevøvelser i laboratoriet og enkelte demonstrationsforsøg. I anden halvdel af perioden arbejder eleverne selvstændig (i grupper) med et større selvstændigt projekt med temaet strømproduktion. Dette projekt afrapporteres ved powerpointpræsentationer suppleret med rapporter.

6 Titel 5 Bølgelære Beskrivelse af lys og lyd som bølger. For lys gennemgås endvidere partikelmodellen og forskelle og ligheder mellem de to modeller til beskrivelse af lys diskuteres. Bølgefunktionen gennemgås nøje i et tværfagligt samarbejde med matematik med fokus på forståelse af begreberne amplitude, frekvens, bølgelænge og udbredelseshastighed. Der lægges også vægt på forståelse af forskellen på transversalbølger (eksempelvis lys) og longitudinalbølger (lyd). Lysbølgers energi og bølgelængde skal kunne beregnes vha. formlerne E = hf og v = fλ.for lys gennemgås endvidere brydningsloven og det elektromagnetiske spektrum. For lyd skal betydningen af amplitude, frekvens og bølgelængde forstås og lydens hastighed i forskellige medier gennemgås. Øvelser med rapport: Der laves én bølgerapport med følgende delforsøg: Lysets afbøjning i prismer og linser (forsøg med lysboks) Bestemmelse af lydens hastighed i luft. Læsepensum: Orbit B HTX s , i alt ca. 20 undervisningstimer. Eleven skal kunne: redegøre for bølgemodellen for lys- og lydbølger. For lys skal partikelmodellen endvidere kunne forklares. udføre beregninger vha formlerne E = hf og v = fλ. Redegøre for brydningsloven, farvedannelse og det elektromagnetiske spektrum. Arbejde eksperimentelt med lys- og lydmålingsudstyr. arbejdsformer Mest almindelig klasseundervisning med afveksling mellem teorigennemgang, opgaveregning og gruppearbejder. Desuden arbejdes der eksperimentelt i laboratoriet med lys- og lydmålingsudstyr.

7 Beskrivelse af det enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb) Titel 6 Mekanik Overordnet omfatter emnet mekanik kinematikken (bevægelseslæren), hvor hastighed og acceleration er centrale begreber, samt Newtons love, hvor de tidligere indførte begreber kraft, arbejde og energi er centrale begreber. Mere specifikt arbejdede vi her med omsætning mellem potentiel og kinetisk energi samt andre energiformer (kemisk energi, elektrisk energi, strålingsenergi, kerneenergi og varmeenergi). Desuden så vi nærmere på jævn cirkelbevægelse, hvor centripetalkraften er den centrale størrelse, samt det skrå kast (eller projektilbevægelse), hvor kasteparablen blev udledt, samt gnidning på et skråplan, hvor Coulombs gnidningslov blev præsenteret for eleverne. Øvelser med rapport: Der udarbejdes én stor mekanikrapport, som omfatter følgende eksperimenter: Kanonforsøg (det skrå kast) Jævn cirkelbevægelse (centripetalkraft) Gnidning på skråplan (Coulombs gnidningslov) Læsepensum: Orbit B HTX s , samt Orbit 3 s.74-96, + s , + s svarende til ca.40 undervisningstimer Eleverne skal kunne: Anvende begreberne hastighed, acceleration, kraft og energi i beregninger også af mere kompleks natur. Forstå Newtons love. Udlede formler for centripetalkraften i jævn cirkelbevægelse, gnidningskraften ved gnidning på et skråplan, samt opstille bevægelsesligningerne for projektilbevægelse med kendte udgangsdata. arbejdsforme r En blanding af traditionel klasseundervisning (med tavlegennemgang, opgaveregning og gruppearbejder) og eksperimentelt arbejde i laboratoriet, hvor der med udgangspunkt i lærerproducerede vejledninger gives plads til at eleverne kan improvisere nye forsøg inden for de ovenfor beskrevne eksperimenter.

8 Beskrivelse af det enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb) Titel 7 Fysikprojektet. Emnet for fysikprojektet er Vinter-OL. Eleverne vælger selv en idrætsdiciplin eller andet som kan relateres til vinter-ol, og belysesr dette emne såvel gennem teori som gennem forsøg. Forsøgene kan gennemføres i grupper på op til tre elever, mens den efterfølgende rapport udføres individuelt. Læsepensum: Afhænger af den enkelte elevs valg af emne svarende til ca.25 undervisningstimer. Eleverne skal i dette afsluttende fysikprojekt demonstrere deres evne til på egen hånd at udvælge et passende afgrænset forsøgsområde inden for hele pensum, som kan illustrere en problemstilling inden for vinter-ol, og som derefter gøres til genstand for både teoretiske og praktiske undersøgelser. Der lægges lige stor vægt på elevens evne til selvstændigt at planlægge og gennemføre forsøg og til selvstændigt at opstille eller udlede modeller for det valgte område af fysikken. Ved afslutningen af projektet skal eleven fremlægge sit arbejde både i form af en rapport og i form af et kortere foredrag for klassen. arbejdsforme r Selvstændigt projektarbejde, hvoraf mindst halvdelen af undervisningstiden anvendes i fysiklaboratoriet. Lærer fungerer som vejleder og inspirator.