FY1 Fysiikka luonnontieteenä

Transkriptio

1 Ismo Koponen FY1 Fysiikka luonnontieteenä saa tyydytystä tiedon ja ymmärtämisen tarpeelleen sekä saa vaikutteita, jotka herättävät ja syventävät kiinnostusta fysiikkaa kohtaan tutustuu aineen ja maailmankaikkeuden rakenteeseen liittyviin peruskäsitteisiin ja osaa jäsentää käsitystään luonnon perusrakenteista ja ilmiöistä fysiikan käsitteiden ja periaatteiden avulla ymmärtää, kuinka luonnontieteellinen tieto rakentuu kokeellisen toiminnan ja siihen kytkeytyvän mallintamisen kautta suunnittelee ja tekee yksinkertaisia luonnontieteellisiä kokeita sekä kykenee tulkitsemaan ja arvioimaan kokeellisesti saatua tietoa ja esittämään sitä muille (mm. graafisesti) käyttää opiskelun tukena tieto- ja viestintätekniikkaa. Fysiikan merkitys historian eri vaiheissa ja nykyaikana Aineen ja maailmankaikkeuden rakenteet Perusvuorovaikutukset Maailmankaikkeuden syntyteoria, alkuaineiden synty tähdissä, maapallon asema maailmankaikkeudessa Energian säilyminen ja muuntuminen luonnossa ja teknologisessa ympäristössä Energiantuotanto ja kestävä kehitys Kasvihuone-ilmiö ja ilmastonmuutos Kokeellisuus ja mallintaminen perustana fysikaalisen tiedon rakentumisessa ja käytössä (esim. liike-, sähkö- ja energiailmiöiden mallit). Kokeellisten tulosten esittäminen ja epävarmuuden arviointi (liittyen muihin keskeisiin sisältöihin).

2 FY2 Lämpö ja energia tuntee lämpöön liittyvät ilmiöt ja keskeiset käsitteet syventää ymmärrystään energiasta fysiikan keskeisenä käsitteenä tutkii aineen termodynaamiseen tilaan olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä saa valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan keskusteluun ja päätöksentekoon. Kaasujen tilanmuutokset ja lämpölaajeneminen. Lämpötila Paine, hydrostaattinen paine Kappaleiden lämpeneminen, jäähtyminen, olomuodon muutokset. Lämpöenergia Mekaaninen työ, teho ja hyötysuhde (Joulen koe) Liike-energia ja vuorovaikutuksen energia Mekaanisen energian säilymislaki Energian säilymislaki lämpöopissa (lämpöopin 1. pääsääntö). Sisäenergia Energiavarat ja energiantuotanto. Uusiutuvat energiavarat ja energiatasapaino Maan energiatasapaino ja ilmastonmuutos

3 FY3 Sähkö ymmärtää sähköön liittyviä peruskäsitteitä osaa tehdä sähköopin perusmittauksia sekä rakentaa ja tutkia yksinkertaisia virtapiirejä. syventää tuntemustaan sähköilmiöistä perehtyy sähköturvallisuuteen syventää tuntemustaan sähkö-ilmiöiden merkityksestä yhteiskunnassa ja teknologiassa. Sähkövirta ja jännite. Resistanssi ja Ohmin laki Vastusten kytkennät ja tasavirtapiirit (Kirchhoffin lait). Sähköteho (Joulen laki) Diodi ja LED (komponentteina). Energiatehokas valaistus. Sähköstaattinen vuorovaikutus ja sen peruslaki (Coulombin laki). Sähkökenttä Sähkökenttä levykondensaattorissa. Kapasitanssi ja kondensaattorin kytkennät. Sähkökentän energia kondensaattorissa. Kapasitiivinen sähköenergian varastointi. Magnetismi ja magneettinen vuorovaikutus. Magneettikenttä. Sähköturvallisuus

4 FY4 Voima ja liike ymmärtää liikkeeseen liittyviä ilmiöitä ja käsittelee niitä selittäviä malleja oppii käyttämään ja tuottamaan graafisia esityksiä. oppii tutkimaan kokeellisesti mekaniikkaan liittyviä ilmiöitä ymmärtää säilymislakien merkityksen fysiikassa. Tasainen suoraviivainen liike Tasainen voima ja tasaisesti kiihtyvä suoraviivainen liike Voima ja Newtonin lait. Voimien yhteisvaikutus. Voimien kuvaaminen vapaakappalekuvin. (Kytkettyjen kappaleiden väliset voimat.) Liikeyhtälö Muuttuva suoraviivainen liike Heittoliike (myös 2-ulotteinen) Voimien lait: (kytketään liikkeen lakeihin): paino, kitka, väliaineen vastus, noste Liikemäärä ja impulssi Liikemäärän säilymislaki ja törmäykset (yksiulotteinen törmäys). Mekaniikan säilymislait: energia ja liikemäärä

5 FY5 Jaksollinen liike ja aallot perehtyy luonnon jaksollisiin ilmiöihin ja perehtyy niitä selittäviin keskeisiin periaatteisiin perehtyy värähdys- ja aaltoliikkeen perusteisiin tutkimalla mekaanista värähtelyä ja ääntä syventää osaamistaan mekaniikassa tuntee gravitaatiovoiman ja sen mekaaniset vaikutukset syventää tuntemustaan mekaniikan maailmankuvasta. tasainen ympyräliike ja keskeisvoima Gravitaation alainen liike harmoninen voima ja värähdysliike värähdysliikkeen energia aaltoliikkeen synty ja aaltojen eteneminen aaltoliikkeen interferenssi. Seisovat aallot heijastuminen, taittuminen (ääni ja mekaaninen aaltoliike) ääni, melun terveysvaikutukset ja kovalta ääneltä suojautuminen

6 FY6 Sähkömagnetismi KESKEISET syventää tuntemustaan sähkömagnetismin ilmiöistä perehtyy valoon sähkömagneettisena ilmiönä syventää tuntemustaan sähkömagneettisten ilmiöiden merkityksestä yhteiskunnassa. Sähkömagneettinen induktio ja pyörrevirta-ilmiö. Magneettivuo ja induktiolaki. Induktio ja sähkömagneettinen voima (Lorentzin voima). Johdinsilmukka ja liikkuva suora johdin ulkoisessa magneettikentässä Varattu hiukkanen homogeenisessa sähkö- ja magneettikentässä. Varatun hiukkasen liike. Kosminen hiukkassäteily Maan magneettikentässä. Revontulet. Hiukkaskiihdyttimet ja massaspektrometri. Generaattori ja vaihtovirran synty. Sähköenergia. Muuntaja. Sähkömagneettisen säteilyn synty ja sähkömagneettiset aallot viestinnässä (mm. antenni). Valo aaltoliikeilmiönä. Valon taittuminen, heijastuminen ja kokonaisheijastuminen. Valon interferenssi, diffraktio ja polarisaatio. Valo, värit ja väri-ilmiöt Sähkömagneettinen spektri (esim. mustan kappaleen spektri).

7 FY7 Aine ja energia tutustuu kvantittumiseen ja kvanttihiukkasiin, erityisesti elektroneihin ja fotoneihin. tutustuu kvantittumiseen ja aineen ja energian ekvivalenssiin aineen rakennetta ja rakenneosien dynamiikkaa hallitsevina periaatteina syventää kokonaiskuvaa fysiikasta aineen ja maailmankaikkeuden rakennetta selittävänä tieteenä. ymmärtää modernin teknologian kvanttifysikaalisen perustan Energian kvantittuminen. Valosähköinen ilmiön Energian kvantittuminen ja energiantuotanto. Valokennot. Fotosynteesi. Sähkömagneettisen säteilyn kvantittuminen ja fotonit. Laser-ilmiö. Röntgensäteily ja sen sovellukset Hiukkasten kvanttiluonne. Elektronidiffraktio (elektronimikroskooppi sovelluksena) Atomin spektri ja atomin rakenne Atomiytimen rakenne. Radioaktiivisuus. Gammasäteily. Alfa- ja beeta-hajoaminen Aktiivisuus ja hajoamislaki. Säteilyn ja radioaktiivisten aineiden käyttö (mm. lääketieteessä). Säteilyturvallisuus Ydinreaktiot ja ydinenergia. Ytimen sidosenergia ja energian ja massan ekvivalenssi Hiukkasfysiikan ja kosmologian ajankohtaiset kysymykset.