Ensimmäisessä fysiikan jaksossa käsitellään maailmankaikkeutta, aineen rakennetta ja ydinenergiaa. Oppikirja s. 7 12 ja 291 322.



Samankaltaiset tiedostot
MAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

OPETUSSUUNNITELMALOMAKE

Toisessa fysiikan jaksossa käsitellään Aalto-oppia. Oppikirja s

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN

Lataa Maailmankaikkeus pähkinänkuoressa - Stephen Hawking. Lataa

Teoreettisen fysiikan tulevaisuuden näkymiä

Tampere Higgsin bosoni. Hiukkasen kiinnostavaa? Kimmo Tuominen! Helsingin Yliopisto

Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016)

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN

Kurssin opettaja Timo Suvanto päivystää joka tiistai klo koululla. Muina aikoina sopimuksen mukaan.

Kevään 2010 fysiikan valtakunnallinen koe

Säteily ja suojautuminen Joel Nikkola

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

Kosmos = maailmankaikkeus

Fysiikan kurssit suositellaan suoritettavaksi numerojärjestyksessä. Poikkeuksena kurssit 10-14, joista tarkemmin alla.

Fysiikan kurssit. MAOL OPS-koulutus Naantali Jukka Hatakka

CERN-matka

Fysiikka 1. Fysiikka 1, Fysiikka luonnontieteenä, Tammi (2009) MAOL-taulukot, Otava

OPETUSSUUNNITELMALOMAKE

Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa. Kari Rummukainen

Maailmankaikkeuden kriittinen tiheys

9.11 a Fysiikka. Espoon kaupungin opetussuunnitelmalinjaukset. Nöykkiön koulu Opetussuunnitelma Fysiikka

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Kosmologia ja alkuaineiden synty. Tapio Hansson

Hiukkasfysiikan luento Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura

Atomin ydin. Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N

Ydinfysiikkaa. Tapio Hansson

OPS: Monitieteinen? Tieteenalarajat ylittävä? Laaja-alainen? OPS-sarja Rose Matilainen & Taina Saarinen

fissio (fuusio) Q turbiinin mekaaninen energia generaattori sähkö

SUHTEELLISUUSTEORIAN TEOREETTISIA KUMMAJAISIA

Kiteen lukio suorittelee, että opiskelija hankkii lukioajaksi käyttöönsä joko tabletin tai kannettavan

Atomimallit. Tapio Hansson

SÄTEILEVÄ KALLIOPERÄ OPETUSMATERIAALIN TEORIAPAKETTI

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

Atomimallit. Tapio Hansson

Hiukkasfysiikkaa teoreetikon näkökulmasta

Säteilyn historia ja tulevaisuus

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa

Tähtitiede Tutkimusta maailmankaikkeuden laidoilta Aurinkokuntaan

Opetuksen pyrkimyksenä on kehittää oppilaiden matemaattista ajattelua.

LHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski

PIMEÄ ENERGIA mysteeri vai kangastus? Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

FYS-1270 Laaja fysiikka IV: Aineen rakenne

ja KVANTTITEORIA MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

NAANTALIN LUKION OPPIKIRJALUETTELO LV. 2015/2016

Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö

Ionisoiva säteily. Tapio Hansson. 20. lokakuuta 2016

Oulun yliopisto. Luonnontieteellinen koulutusala. Fysiikan tutkinto-ohjelma. Fysiikka, filosofian maisteri, 120 op. 1 of

1. Kuinka paljon Maan kiertoaika Auringon ympäri muuttuu vuodessa, jos massa kasvaa meteoroidien vaikutuksesta 10 5 kg vuorokaudessa.

KVANTTITELEPORTAATIO. Janne Tapiovaara. Rauman Lyseon lukio

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

LUKION OPPIKIRJAT LUKUVUONNA

KURSSIVALINNAT & YLIOPPILASKIRJOITUKSET

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

Kaikki vastaajat (N=819) 25% 26% 22% 27%

SONKAJÄRVEN LUKIO LUKUVUOSI OPPIKIRJAT. Kurssi Kirjan nimi Kust. ISBN

NAANTALIN LUKION OPPIKIRJALUETTELO LV. 2016/2017

Fysiikan Nobel 2008: Uusia tosiasioita aineen perimmäisistä rakenneosasista

Hiukkasfysiikka. Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto

Koe on kaksiosainen: siihen kuuluvat tekstitaidon koe ja esseekoe. Tekstitaidon kokeen arvioinnissa painottuu lukutaito ja esseekokeessa

KURSSIVALINNAT & YLIOPPILASKIRJOITUKSET

Arttu Haapiainen ja Timo Kamppinen. Standardimalli & Supersymmetria

Apollon Yhteiskoulu, lukion oppikirjat

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka (5op), kevät 2016

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto

Mobiilit luontorastit lukiolaisille

Kauppilantie Jalasjärvi UUSI KIRJA / "UUDEHKO" KIRJA, KATSO TARKASTI PAINOS YMS. TIEDOT Puh , OPPIKIRJAT LUKUVUONNA

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)

Haminan lukion oppikirjat lukuvuonna

Särmä-oppikirja voi olla digikirjan muodossa, tehtävä- ja kielioppikirjat eivät.

Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto.

Lisätietoja Jukola 3 (ÄI3) Kustantaja Kirjasarja Oppikirja ja kurssinumero ISBN Lisätietoja

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

OPPIAINE KURSSI OPPIKIRJA KUSTANTAJA ISBN. BIOLOGIA 1 BIOS1, Eliömaailma (Uusin painos 2014) Sanoma Pro

Mustien aukkojen astrofysiikka

Mobiilit luontorastit

Turun klassillinen lukio LV

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen:

Lataa Mustat aukot - BBC:n Reith-luennot - Stephen Hawking. Lataa

Huomioi, että muutokset ovat vielä mahdollisia. Lisätietoja kurssien opettajilta. OPPIAINE KURSSI OPPIKIRJA KUSTANTAJA ISBN BIOLOGIA BI

Katso listasta, tuleeko sinun hankkia paperikirja vai sähköinen kirja.

Vuorovaikutuksien mittamallit

EDMODO. -oppimisympäristö opettajille ja oppilaille KOONNUT: MIKA KURVINEN KANNUKSEN LUKIO

Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki).

Kauppilantie Jalasjärvi UUSI KIRJA / "UUDEHKO" KIRJA, KATSO TARKASTI ISBN-NUMERO,

Teoreettisen fysiikan esittely

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

HATANPÄÄN LUKIOSSA KÄYTETTÄVÄT OPPIKIRJAT LUKUVUONNA

1.1 Funktion määritelmä

Supernova. Joona ja Camilla

SATURNUS. Jättiläismäinen kaasuplaneetta Saturnus on aurinkokuntamme toiseksi suurin planeetta heti Jupiterin jälkeen

Fysiikka on eksakti (eli tarkka ) tiede, koska se käyttää tulostensa esittämiseen matematiikkaa. Vain matemaattinen esitys on kyllin selkeää ja

UUSI KIRJA / "UUDEHKO" KIRJA, KATSO TARKASTI ISBN-NUMERO, Jalasjärvi PAINOS YMS. LISÄTIEDOT Puh ,

Ajankohtaista 5. jaksossa

Jukola Tekstioppi Sanoma Pro Kaikki kurssit. Jukola 1 Sanoma Pro Kurssi 1. Jukola 2 Sanoma Pro Kurssi 2. Jukola 3 Sanoma Pro Kurssi 3

Transkriptio:

Fysiikka 1, 7. lk RUOKOLAHDEN KIRKONKYLÄN KOULU Ensimmäisessä fysiikan jaksossa käsitellään maailmankaikkeutta, aineen rakennetta ja ydinenergiaa. Oppikirja s. 7 12 ja 291 322. Tämä dokumentin versio on päivätty 14. lokakuuta 2013. Uusin löytyy osoitteesta http://rikun.net/mat Johdanto: mitä fysiikka on? Fysiikka on kokeellinen luonnontiede, joka pyrkii luonnon matemaattiseen mallintamiseen. Toisin sanoen mitataan tai havainnoidaan luonnonilmiötä useita kertoja ja tehdään saatujen tulosten perusteella ilmiötä kuvaava matemaattinen esitys. Yläkoulussa matematiikan käsitteistö on varsin rajoittunutta, myös fysiikka rajoittuu paljon tästä syystä. Erityisesti seiskaluokan fysiikka ei juurikaan esittele matemaattisia malleja. Karkeasti ottaen fysiikka voidaan jakaa klassiseen (makroskooppiseen) ja moderniin (mikroskooppiseen) alueeseen. Viimeisen sadan vuoden ajan leijonanosa tutkimusesta on keskittynyt moderniin fysiikkaan, nykyään käytännössä kaikki tutkimus. Jos verrataan vaikkapa biologiaan, niin fysiikka liittyy elävien olentojen ohella myös muiden ilmiöiden tarkasteluun; esimerkiksi kivi tai salamanisku ovat fysiikan tutkimuskohteita. Kemiaan verraten taas fysiikka käsittelee myös atomien sisäistä rakennetta, kun kemia rajoittuu elektronitasolle. Mutta kaikki kolme sisältävät paljon yhtymäkohtia, mm. käsitteiden tarkan määrittelyn ja loogisen päättelyn. Oppikirjan rakenne ja kurssit Fysiikan ja kemian tunnit pidetään yhdelle oppiaineelle kerrallaan. Syksyllä fysiikkaa 3 h/vko, keväällä kemiaa 3 h/vko. Fysiikan oppikirja jakautuu seiskaluokan osalta kahteen erilliseen osaan eli kurssiin, jotka ovat I Maailmankaikkeus, aineen rakenne ja ydinenergia

II Aalto-oppi Arvostelusta ja tuntityöskentelystä Kotitehtävät vaikuttavat nostavasti arvosanaan. Tuntityöskentely 20 %, projekti 30 % ja koe 50 %. Tuntityöskentely voi vaikuttaa negatiivisesti, jos häiritsee muita. Hyvä tuntityöskentely ei ole sitä, että viittaa ja pyytää jatkuvasti vastauksia tai apua, koska silloin osoittaa, ettei jaksa lainkaan keskittyä. Hyvä tuntityöskentely on sitä, että mietittyään tehtävää kysyy siihen apua, selittää mitä on miettinyt, on tarkastanut kirjan takaa että oma vastaus ei ole oikein eikä ymmärrä miksi. Tunneilla keskustellaan oppikirjan aiheista, luetaan kirjaa sekä kirjoitetaan vihkoon oppimispäiväkirjaa siitä mitä tehtiin, ei itse muistiinpanoja; opetellaan lukemaan ja käyttämään aivoja. Tehtävien vastaukset kirjoitetaan vihkoon. Työskennellään joko itsenäisesti, koko luokan kanssa yhdessä tai pareittain. Lisäksi käytetään oheismateriaalina mm. tietokoneohjelmia, Olipa kerran keksijät -DVD:itä sekä muuta asiaan liittyvää. Kokeellisessa työskentelyssä harjoitellaan vihkoon mittauspöytäkirjan käyttöä. Pöytäkirjaan merkitään mittalaitteet päivämäärä ja mittausten kellonajat mittausten tekijät mitä mitattiin, tulokset havaintoja ja huomioita Kurssin tehtävät Yksi tehtäväsarja liittyy aina yhden tunnin teoria-asiaan. s. 12 1, 3 ja 4 s. 299 1, 8 ja 9

s. 304 1, 3 ja 7 s. 314 3, 7 ja 12 s. 319 1, 3, 9 s. 322 kertaustehtävät. Projekti Tehdään yhdessä tai pareittain selvitys sellaisesta kurssiin liittyvästa aiheesta, joka tuntuu omasta mielestä merkitykselliseltä. Aiheen saa keksiä itse tai sellaisen voi valita opettajan ehdottamasta listasta, esimerkiksi: ydinvoimalan toimintaperiaate voimalatyyppien vertailua, mm. minkä verran energiaa tuottavat ja miten suhtautuvat toisiinsa, vaikkapa tuulivoima vs. aurinkovoima tai tuulivoima vs. ydinvoima. Myös investointien suuruudet, mahdollisuudet tulevaisuudessa jne. kosmologia tutkimusalana Kuvaelma jostakusta merkittävästä alan henkilöstä (Stephen Hawking, Michio Kaku, Roger Penrose, Max Jammer tms.) avaruusluotaimet: tiedonsaanti avaruudesta tai jokin yksittäinen luotain ja mitä sillä on tehty tai mitä tietoa se on antanut avaruusmatka marsiin: mitä vaaditaan, mitkä ovat ongelmat, milloin tällaista on suunniteltu fysiikan filosofia: fysiikan ja uskonnon suhde, eri tutkijoiden suhtautuminen fysiikan filosofiaan nanotiede tai jokin nanotieteen sovellus tai tutkimusmenetelmä fysiikkaan liittyvät tietokoneohjelmat tai appit: kuvaus ominaisuuksista ja / tai arvostelu tietokoneet fysiikassa mikrofysiikka ja siihen liittyvä teoria tai mittaukset tai yksittäisen mittauksen kuvaus tai historian kannalta merkittävän mittaustapahtuman / kokeen kuvaus, esim. hubble

fysiikan historia ennen modernia fysiikkaa, yleisselvitys. modernin fysiikan historia, jokin fysiikan osa-alue tai ilmiö (hiukkasfysiikka, nanofysiikka, suprajohtavuus, atomivoimamikroskooppi,... ) Jokin isotooppi ja sen ominaisuudet Aineen rakenteesta tarkemmin atomitasolla, esimerkiksi alkeishiukkaset Ydinvoimalaonnettomuudet, Vahvat ja heikot vuorovaikukset yleisellä tasolla Tähtikuviot ja niiden sijoittuminen taivaalle Fukushiman ydinreaktoriturma ja siihen liittyvät yksityiskohdat: uutisointi, ydinvoimalan rakenne, onnettomuuden syyt tms. Projektin pituus on 1 2 sivua tietokoneella. Pitkä työ ei ole itseisarvo, vaan järkevän aiheen määrittely ja sen sopiva kuvailu. Projekti voi olla tyyliltään toiminnallinen, historiallinen, henkilökuva, uutisia vertaileva tai jotain muuta sopivaa. Ei ole pakko tulostaa; voi laittaa sähköpostilla opettajalle. Palautus viimeistään 27.9.2013. Projektin eteneminen Projektin ensimmäisestä versiosta annetaan oppilaille henkilökohtaista palautetta, jonka perusteella töitä parannellaan kohti haluttua päämäärää. Alussa ei ole syytä keskittyä typografiaan eli työn ulkoasuun lainkaan, vaan kirjoittaa esimerkiksi tekstitiedostoon hyvää tekstiä ja laittaa kuvat talteen samaan kansioon, kuin missä tekstitiedostokin on. Myöhemmin, sitten kun teksti alkaa olla valmis, keskitytään myös työn ulkoasuun. toisessa vaiheessa jokainen muokkaa esityksestä yhden sivun mittaisen tekstin, jossa viitteet kohdillaan. Kirjoitetaan tekstitiedostoon eli windowsin notepadiin ja otetaan kuvat erilleen, ts. laitetaan koko projekti yhteen kansioon jossa kuvat ja teksti erillisinä. Opetellaan myös pakkaamaan kansio 7-zip ohjelmalla ja lähettämään eteenpäin.

Sekalaisia huomioita oppikirjasta Muutamia huomionarvoisia seikkoja ja lisäyksiä oppikirjaan liittyen. Johdanto s. 7 12 s. 8 fysiikan avulla voimme ymmärtää luonnonilmiöitä, joo kyllä mutta vain fysiikan näkökulmasta ihmisen keksimän ad hoc matemaattisen mallin avulla. s. 9 suureen määrittely oleellinen; lisäksi kuva jossa SI-järjestelmän perussuureet pituus, massa ja aika sekä niiden yksiköt. s. 11 Nykyfysiikan pääteoriat, suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka... ovat vain kaksi matemaattista mallia pienille ja nopeille hiukkasille, jotka näyttäisivät kuvaavan tiettyjä luonnonilmiöitä suht tarkasti. Huomattavaa on se, että esimerkiksi lukioissa käsitellään vielä nykyäänkin noin 90 %:sti klassista fysiikkaa, eli ollaan noin sata vuotta ajasta jäljessä. g kar filosofia ihmisen pienuudesta, muurahainen-ihminen-iso avaruusolio Maailmankaikkeus, aineen rakenne ja ydinenergia, s. 292-> Maailmankaikkeuden synty lyhyesti http://www.youtube.com/watch?v=dmuicwedic4 hmm... luonnon pienin osa, kvantti... koostuuko maailma erillisistä hiukkasista vai ovatko näennäsesti erilliset hiukkaset kuitenkin yhdessä vaikuttavia? Tähän kysymykseen ei vielä tiedetä vastausta. Kokeellisesti on osoitettu, että myös kaukana olevat "kvantit", tarkemmin fotonit eli valohiukkaset, voivat vuorovaikuttaa keskenään. maailmankaikkeuden, avaruuden ja galaksien tutkimuksen ongelma: pitkät välimatkat ja huonot moottorit. Monet kosmologian teoreettiset ennusteet ovat luonteeltaan sellaisia, että kunnollista tietoa ei saada ainakaan seuraavaan sataan vuoteen jos koskaan... avaruuden suuruusluokkien hahmottaminen tärkeää, ei niinkään erilaiset keinotekoiset käsitteet kuten mm. sauvaspiraaligalaksi. Tosin pitää tietää, mitä galaksi tarkoittaa. Ja suurin piirtein, että aurinkokuntamme on osa linnunradan galaksia, jossa noin 200-400 miljardia tähteä...! mars lennot: 9 kk kestäisi matka marsiin luotaimet, mm. nasa voyager pc: stellarium, ipad: solar walk, NASA

s. 294 hyvä lyhyt idea suuruusluokista sekä valovuoden ja AU:n määritelmät. s. 295 tähtien toiminta on ydinfysiikkaa (fuusioreaktio), ei tarvitse osata tarkemmin kuin että vedyt yhdistyvät heliumiksi ja niin edelleen. s. 296 hyvä kuva aurinkokunnasta jako planeetat, tähdet, komeetta, asteroidit, meteoroidi jne. on riittävä. meteoroidin tapauksessa on riittävää ymmärtää että avaruudessa lentää kivikappaleita jotka törmäilevät sinne sun tänne. s. 298 gravitaatio: huomaa että painovoima on vain yksi gravitaation ilmenemismuoto luonnossa. Kvantti-gravitaatio on ollut tutkimuksessa ongelmallinen aihe, todennäköisesti vieläkin on. s. 299 tehtävässä 2 juuri turhaa tarkkuutta, kun mainitaan galaksijoukko ja galaksiryhmä... s. 302 kuva atomista on noin sata vuotta vanha huomattava yksinkertaistus aiheesta. sivulla myös tärkeät käsitteet atomi, molekyyli, ioni, protoni, neutroni, elektoroni ja vahva vuorovaikutus. Myös suuruusluokkavertailu atomin osien välillä s. 303 isotooppi, massaluku ja järjestysluku sekä alkuaineen merkintätapa ja radioaktiivisuus s. 305 maailmankaikkeuden rakenne yksinkertaistettuna pähkinänkuoressa. s. 306 optinen mikroskooppi ei riitä merkittävään suurennokseen. Ainetta voidaan tutkia esimerkiksi atomivoimamikroskooopilla (ks. oma artikkeli labratyö) s. 307 mikroaaltouunikysymys: jos se olisi älyttömän vaarallista niin tuskin olisi mikroja myynnissä. Toisaalta, 20-luvulla myytiin radioaktiivista suklaata... Enemmän mikroruoan syömisessä arveluttavat muut tekijät, mm. ruoan lisäaineet ja tuoreus. s. 308 sähkömagneettinen säteily, ks. aallot s. 45. sivulla 308 myös asiallinen kuva ionisoivasta ja ionisoimattomasta säteilystä. s. 309-310 hiukkassäteilyn eri tyypit: röntgen, gamma, alfa, beeta ja neutronisäteily s. 310-312 radioaktiivisuus eli atomiytimet, jotka eivät ole pysyviä vaan hajoavat pienemmiksi. esiintyy luonnossa ja keinotekoisesti. tärkeät käsitteet

aktiivisuus (hajoamista / sekunti, beqcuerel), puoliintumistaika ja säteilyannos (sievert; vuosittain keskimäärin 3,7 msv). Liian voimakas säteily / liian suuri säteilyannos aiheuttaa yleensä pysyviä kudosvaurioita; esimerkiksi palovaroitinta ei saa missään tapauksessa alkaa purkamaan. Paha juttu säteilyvaurioissa on se, että niitä ei huomaa kun ne tapahtuvat, ja ongelmat ilmenevät joskus vasta vuosien päästä. s. 313 Säteilyturvakeskus STUK s. 316 fuusio (yhdistyminen) ja fissio (hajoaminen); ydinvoimalaitoksissa fissiota, ei pääse niin suuriin energioihin. s. 316-317 erilaisia ydinvoimaloita, tosin muutaman rivin kappale ei riitä kuvaamaan toimintaperiaatetta riittävän selvästi. Käytetään u-235:ttä "polttoaineena"eli u-235 hajoaa pienemmiksi ytimiksi ja samalla vapautuu energiaa, joka muunnetaan sähköksi ja niin edelleen. ydinvoiman ja ydinpolttoaineen ongelmat: voitaisiinko korvata tuulivoimalla ja aurinkovoimalla? ongelmana on se että tekniikka kehittyy älyttömän kovalla vauhdilla, joten kukaan ei oikein halua investoida valtavia summia esimerkiksi Saharan osan peittämiseen aurinkopaneeleilla. Tuulivoima on lisäksi epävarma energian lähde ja aurinkopaneeleissa hyötysuhteet eivät pärjää esimerkiksi vesivoimalle. s. 319 tehtävä 2 älyttömän laaja.