Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin Institution Uddannelse Fag og niveau Lærer(e) Termin hvori undervisningen afsluttes: maj-juni, 2011 HTX Vibenhus / Københavns Tekniske Skole HTX Fysik A Henrik Bak Heyde Hold 3. D Sidst opdateret: maj 2011 Lektionslængde: 45 minutter Undervisningstid jf. bekendtgørelsen: 315 timer Elevtid jf. bekendtgørelsen: 125 timer Laboratoriearbejde: 43 timer (ikke medtaget) Side 1 af 22

Oversigt over planlagte og gennemførte undervisningsforløb Forløb 1 Forløb 2 Forløb 3 Forløb 4 Forløb 5 Forløb 6 Forløb 7 Forløb 8 Forløb 9 Forløb 10 Forløb 11 Forløb 12 Forløb 13 Forløb 14 Forløb 15 Forløb 16 Forløb 17 Forløb 18 Forløb 19 Forløb 20 Introduktion Energi Tryk og opdrift Gasser Ellære Strømkilder og modeller Vekselstrøm Lys Lyd Kinematik Dynamik Arbejde og energi Kræfter og bevægelse Rotation Elektriske felter Magnetisme Termodynamiske processer Carnots varmelære Halvledere (valgfrit emne) Svingninger (valgfrit emne) Side 2 af 22

Forløb 1 Introduktion Begrebet fysisk størrelse og symboler for disse. Begrebet enhed og forkortelser for disse. SI-systemet, eksponentiel notation og præfiks. Vores solsystem. Tyngdekraft. Densitet, masse, længde og volumen. Atomer. Side 7-33 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 14 timer (19 lektioner) Særlige fokuspunkter Mål: Eleverne skal kunne skelne mellem fysiske størrelser (symboler) og enheder. En fundamental forståelse for faget tilstræbes. Størrelsesordner. Terminologien øves. Progression i forhold til folkeskolekompleksitet. Klasseundervisning / skriftligt arbejde / prøver Side 3 af 22

Forløb 2 Energi Energi. Effekt. Indre energi. Termodynamikkens 1. hovedsætning. Varme, varmekapacitet og specifik varmekapacitet. Energibevarelse. Temperatur, tilstandsformer og faseovergang (smelte- og kogepunkt). Specifik smelte- og fordampningsvarme. Nyttevirkning. Side 35-54 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 10 timer (14 lektioner) benytte formler med symboler. En fundamental forståelse for faget tilstræbes. Matematik inddrages. Terminologien øves. Progression i forhold til folkeskolekompleksitet. Klasseundervisning / anvendelse af fagprogrammer / skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde / prøver Side 4 af 22

Forløb 3 Tryk og opdrift Tryk. Tryk i væsker og hydrodynamisk ligevægt. Opdrift og Archimedes lov. Side 57-67 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 5 timer (7 lektioner) højere grad i undervisningen. Terminologien øves. Progression i forhold til folkeskolekompleksitet. Klasseundervisning / anvendelse af fagprogrammer / skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde / prøver Side 5 af 22

Forløb 4 Gasser Atmosfærens opbygning. Celsius og absolut temperatur. Idealgasligningen. Lufts densitet og fugtighed. Daltons lov om partialtryk. Damptryk og nedbør. Termodynamikkens 1. Hovedsætning. Arbejde og stempelarbejde samt firtaktsmotoren. Side 69-93 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 13 timer (17 lektioner) højere grad i undervisningen. Matematik inddrages. Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne energi og tryk og opdrift. Klasseundervisning / anvendelse af fagprogrammer / skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde / prøver Side 6 af 22

Forløb 5 Ellære Strømstyrke og ladningstransport samt Kirchhoffs 1. lov. Spændingsforskel og energiomsætning. Resistans og Ohm s lov samt serie- og parallelforbindelse. Elektrisk effekt og Joules lov. Resistivitet. Resistansens temperaturafhængighed. Side 97-123 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 14 timer (19 lektioner) Terminologien øves. Progression i forhold til folkeskolekompleksitet. Side 7 af 22

Forløb 6 Strømkilder og modeller Galvaniske elementer. Termoelementer og brændselsceller samt solceller. Strømkildemodel og elektrisk potential. Atommodel, elektroner og elektrisk lyskilde. Isolator, halvleder, leder og superleder. Side 125-153 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 15 timer (20 lektioner) Terminologien øves. Progression i forhold til emnet ellære. Side 8 af 22

Forløb 7 Vekselstrøm Vekselstrøm, maksimal- og effektiv- strøm og spænding. Transformere, ledningsnettet og tab i dette. Trefaset vekselspænding og sikkerhed. Kroppens elektriske system. Side 155-173 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 10 timer (13 lektioner) Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne ellære og strømkilder og modeller. Side 9 af 22

Forløb 8 Lys Lysets hastighed, bølgelængde og frekvens. Refleksion, brydning og totalrefleksion samt bølgeledning. Dispersion og regnbuer. Lyset som bølge og partikel. Interferens og superposition. Optisk gitter. Optik, brændpunkt og brændvidde, dioptri og linseformlen. Kvantefysik og atomer. Det elektromagnetiske spektrum, herunder radiobølger, varmestråling, ultraviolet stråling og røntgenstråling. Side 175-219 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 24 timer (32 lektioner) Matematik inddrages. Terminologien øves. Bølger er det store tema, men også dualitetsbegrebet er vigtigt. Side 10 af 22

Forløb 9 Lyd Bølgetyper, lyd og lydrefleksion og interferens. Ultralyd. Stående bølger og resonans. Konstruktiv og destruktiv interferens. Lydtryk og øret. Dopplereffekt. Side 221-251 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 16 timer (22 lektioner) Terminologien øves. Progression i forhold til emnet lys. Side 11 af 22

Forløb 10 Kinematik Sted, hastighed og acceleration for bevægelse med konstant hastighed. Bevægelse med konstant acceleration. Generel matematisk beskrivelse af bevægelsesligningerne ved differential- og integralregning. Det skrå kast. Side 253-271 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 10 timer (13 lektioner) Matematik inddrages. Terminologien øves. Progression i forhold til folkeskolekompleksitet. Side 12 af 22

Forløb 11 Dynamik Kræfter og resulterende kraft. Forskellige kræfter: Normalkraft, tyngdekraft, gnidningskraft, fjederkraft, snorkraft, opdrift og luftmodstand. Newtons tre love. Side 273-289 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 9 timer (12 lektioner) Matematik inddrages. Terminologien øves. Progression i forhold til emnet kinematik. Side 13 af 22

Forløb 12 Arbejde og energi Energibevarelse. Energi og masse. Relativitetsteorien Solen som energikilde. Mekanisk energi. Definition af arbejde. Tyngde- og gnidningskraftens arbejde. Arbejde under en ikke konstant kraftpåvirkning. Kinetisk, Potentiel og mekanisk energi samt energibevarelse. Side 293-314 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 11 timer (15 lektioner) Matematik inddrages. Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne kinematik og dynamik. Side 14 af 22

Forløb 13 Kræfter og bevægelse Gravitationsloven, herunder gravitationskræfter og -felter og deres indflydelse på rumteknologi. Energiforhold og bevægelse i tyngdefeltet. Cirkelbevægelse, herunder vinkelhastighed, kræfter og acceleration. Vektoriel beskrivelse af cirkelbevægelsen. Elastiske og uelastiske stød. Ikke centrale stød. Impuls. Holck, Kraaer og Lund, ORBIT A htx 1. Udgave, Systime 2008 ISBN-13 978-87-616-1398-1 Side 7-36 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 16 timer (21 lektioner) Matematik inddrages. Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne kinematik, dynamik og arbejde samt energi. Side 15 af 22

Forløb 14 Rotation Kraftmoment. Vægtstangsprincippet og massemidtpunkt. Statik. Roterende bevægelsers dynamik. Inertimoment. Steiners sætning. Vinkelacceleration. Newtons 2. Lov for rotation. Impulsmoment og vektoriel beskrivelse af rotation Momentsætningen. Præcession. Holck, Kraaer og Lund, ORBIT A htx 1. Udgave, Systime 2008 ISBN-13 978-87-616-1398-1 Side 39-67 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 15 timer (20 lektioner) Matematik inddrages. Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne kinematik, dynamik, arbejde og energi samt kræfter og bevægelse. Side 16 af 22

Forløb 15 Elektriske felter Statisk elektricitet. Isolatorer og ledere Elektrisk feltstyrke. Coulombs lov. Homogene elektriske felter. Elektronstråler i elektriske felter. Kondensatoren. Koblingstyper. Op og afladning. Energiforhold. Elektrisk flux (Gauss s lov). Holck, Kraaer og Lund, ORBIT A htx 1. Udgave, Systime 2008 ISBN-13 978-87-616-1398-1 Side 69-100 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 17 timer (22 lektioner) Matematik inddrages. Samfundsperspektivering og kritisk stillingtagen. Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne ellære og strømkilder og modeller. Side 17 af 22

Forløb 16 Magnetisme Kompasset og jordens magnetfelt. Magnetfeltlinier. Magnetfeltstyrke og håndregler. Ladede partikler og deres bevægelser samt strøm i (homogene) magnetfelter. Lorentzkraften. Massespektrometer. Strøm skaber magnetfelter. Tommelfingerreglen. Spoler (med jernkerne) og magnetfelter, herunder solenoide og Helmholtz. Elmotorer og induktionsloven. Den 3-fasede asynkronmotor. Holck, Kraaer og Lund, ORBIT A htx 1. Udgave, Systime 2008 ISBN-13 978-87-616-1398-1 Side 103-141 Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 21 timer (28 lektioner) Matematik inddrages. Samfundsperspektivering og kritisk stillingtagen. Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne ellære, strømkilder og modeller samt elektriske felter. Side 18 af 22

Forløb 17 Termodynamiske processer Idealgasligningen. Termodynamikkens 1. hovedsætning. Opvarmning af gasser. Gassers arbejde. pv-diagram. Isokor, isobar, isoterm og adiabatisk proces. Kredsprocesser. Varmepumper. Nyttevirkning. Holck, Kraaer og Lund, ORBIT A htx 1. Udgave, Systime 2008 ISBN-13 978-87-616-1398-1 Side 143-170 Særlige fokuspunkter Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 15 timer (20 lektioner) Mål: Skelne mellem fysiske størrelser og enheder og blive fortrolige med at benytte formler med symboler. Dialogen med eleverne øges og de inddrages i højere grad i undervisningen. Dagligdagen inddrages i højere grad i undervisningen. Matematik inddrages. Samfundsperspektivering og kritisk stillingtagen. Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne energi, tryk og opdrift samt gasser. Væsentligste arbejdsformer skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde / prøver Side 19 af 22

Forløb 18 Carnots varmelære Termodynamikkens 2. hovedsætning. Energikvalitet. Begrænsninger for nyttevirkning. Optimering af kraftværker. Holck, Kraaer og Lund, ORBIT A htx 1. Udgave, Systime 2008 ISBN-13 978-87-616-1398-1 Side 173-187 Særlige fokuspunkter Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 8 timer (10 lektioner) Mål: Skelne mellem fysiske størrelser og enheder og blive fortrolige med at benytte formler med symboler. Dialogen med eleverne øges og de inddrages i højere grad i undervisningen. Dagligdagen inddrages i højere grad i undervisningen. Matematik inddrages. Samfundsperspektivering og kritisk stillingtagen. Terminologien øves. Progression i forhold til emnerne energi, tryk og opdrift, gasser og termodynamiske processer. Væsentligste arbejdsformer skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde / prøver Side 20 af 22

Forløb 19 Halvledere Halvledere, herunder leder og isolator. Dotering og rumladningsområde. Drift- og diffusionsstrømme. Dioder og deres virkemåde. Transistorer og deres virkemåde. Holck, Kraaer og Lund, ORBIT A htx 1. Udgave, Systime 2008 ISBN-13 978-87-616-1398-1 Side 277-296 Særlige fokuspunkter Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 10 timer (14 lektioner) Mål: Det selvstændige arbejde prioriteres højt med lærestyret oplæg til emnet. Enkelte øvelser til underbygning af teorien udføres. Udgangspunktet er lærebogens gennemgang af emnet, men eleverne opfordres til at søge andre kilder og på egen hånd udforske faststoffysikken. Terminologien øves. Progression i forhold til egen deltagelse i undervisningen. Temaet er først og fremmest planlagt som et teoretisk forløb frem for et eksperimentelt forløb. Væsentligste arbejdsformer skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde / prøver Side 21 af 22

Forløb 20 Svingninger Tvungen svingning, periode og faseforskydelse, indhyldningskurve, svagt dæmpet, kritisk dæmpet og hårdt dæmpet oscillerende system, opstilling og løsning af differentialligning og bestemmelse af det oscillerende systems godhed. Hans C. Ohanian, Chapter 15, Oscillations, Physics, Volume 1 Second Edition, Norton 1989 ISBN-10 0-393-95748-9 Side 379-402 The Physics of Vibrations and Waves, H. J. Pain, Chapter 2 and 3, The Forced Oscillator Særlige fokuspunkter Estimat jf. bekendtgørelsens samlede undervisningstid: 19 timer (25 lektioner) Mål: Modellering af et fysisk system fra grunden af. Fysisk opstilling af svingende system med sensorer til optagelse af relevant data. Matematiske overvejelser og søgning af relevant litteratur. Løsning af ligninger og efterbehandling af målt data, bl.a. ved brug af it-hjælpemidler. Tolkning af resultater. Terminologien øves. Progression i forhold til egen deltagelse i undervisningen. Taget i betragtning, at forløbet ligger som tema i slutningen af 3.g, sigtes der på en selvstændig og moden indsats fra elevens side, hvor især matematikken spiller en væsentlig rolle som hjælpeværktøj. Temaet er øvelses- og modelleringspræget. Væsentligste arbejdsformer skriftligt arbejde/eksperimentelt arbejde / prøver Side 22 af 22