Fördjupningsområden och uppsatsämne Fysik B

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Fördjupningsområden och uppsatsämne Fysik B"

Tobias Berg
för 7 år sedan
Visningar:

1 Fördjupningsområden och uppsatsämne Fysik B Syfte: Att ta till sig, sålla och sammanfatta naturvetenskapliga källor och formulera sig fysikaliskt med egna ord, samt att fördjupa sig inom talets fysik. Mål [från skolverkets kurs- och ämnesmål] [ ] ge sådana kunskaper och färdigheter som behövs för fortsatta studier inom naturvetenskap och teknik [ ] uppleva den glädje och intellektuella stimulans som ligger i att kunna förstå och förklara fenomen i omvärlden [ ] öka förståelsen av att teorier och modeller är mänskliga tankekonstruktioner som kan förändras i ljuset av nya rön utveckla sin förmåga att tala och skriva om samt reflektera över fysikaliska fenomen, modeller och begrepp utveckla sin förmåga att kvantitativt och kvalitativt beskriva, analysera och tolka fysikaliska fenomen och skeenden i vardagen, naturen, samhället och yrkeslivet tillägna sig kunskap om fysikens idéhistoriska utveckling och hur denna har påverkat människans världsbild och samhällets utveckling kunna beskriva och analysera fysikaliska problemställningar med hjälp av adekvata storheter, begrepp och modeller kunna beskriva och analysera några vardagliga, medicinska och tekniska tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp och modeller kunna diskutera miljöfrågor och etiska frågor med anknytning till fysiken. Betygskriterier [från skolverkets kursbeskrivning] G - använder fysikaliska definitioner, storheter, begrepp och modeller för att beskriva företeelser och fysikaliska förlopp - ger exempel på hur kunskaper från fysiken bidrar till en naturvetenskaplig världsbild - redovisar sina arbeten och medverkar i att tolka resultat och formulera slutsatser VG - redogör för innebörden av införda fysikaliska storheter, begrepp och modeller och tillämpar dessa kunskaper för att tolka och förutsäga iakttagelser i omvärlden - bearbetar och utvärderar erhållna resultat utifrån teorier och ställda hypoteser - tillämpar fysikaliska begrepp och samband i vardagliga och vetenskapliga sammanhang MVG - tillämpar ett naturvetenskapligt arbetssätt, planerar och genomför undersökande uppgifter såväl teoretiskt som experimentellt, tolkar resultat och värderar slutsatsernas giltighet och rimlighet - använder fysikaliska begrepp och modeller på ett analyserande och insiktsfullt sätt - analyserar och diskuterar problemställningar där kunskaper från olika delar av fysiken används

2 Välj ett av följande åtta områden, sätt dig in i det och sammanfatta på max ett a4 [dubbelsidigt]. Fyra platser per område, först till kvarn Du ska vara beredd att muntligen redogöra för och förklara det du skrivit för fysikerkollegor som fördjupat sig i andra områden. Detta sker i tvärgrupper vid något lektionstillfälle. Använd således inte begrepp du inte själv förstår eller kan förklara, ge dig inte i kast med matematik du inte behärskar eller förstår, osv J Ta hjälp av de andra som fördjupat sig i samma område, diskutera och argumentera. Länktipsen är utgångspunkter för vidare forskning, inte de enda källorna, kanske inte heller bra källor för dig, men det är ju upp till dig att bedöma. 1. Relativitetsteori - Tvillingparadoxen En person A som befinner sig på jorden mäter på sin klocka en tid t = 10s. Samma person A tittar även på en annan persons (B) klocka som rör sig med en hastighet i förhållande till A, och enligt speciell relativitetsteori uppmäter A tiden hos B till en kortare tid, t.ex. to = 8s. På motsvarande sätt ser B att A:s klocka visar 8s när hans egen visar 10s. Om A och B är tvillingar som rör sig i förhållande till varandra, betyder det att när de möts igen är B 20% yngre än A. Och A är 20% yngre än B. Däri ligger paradoxen, eftersom tidsdilatationen inte är en teoretisk krumbukt utan ett verifierbart faktum. Det har t.ex. visat sig att partiklar lever längre om de rör sig med hög hastighet. Redogör för paradoxen och dess lösning inom ramen för speciell relativitetsteori. rumtid, rumtidsdiagram, tidsdilatation, referensram, inertialsystem [tröghetssystem], dopplereffekt Kvantmekanik/relativitetsteori - Bells teorem Den sk. EPR- paradoxen, som innebär att information skulle kunna färdas fortare än ljuset, eller förekomst av sk. icke- lokalitet, motbevisades genom Bells teorem efter att den testats av Aspect och visat sig falla ut till kvantmekanikens fördel. Beskriv [tanke]experimentet EPR och redogör för Bells teorem och Aspects försök. Vilka följder får det? EPR- paradoxen, polarisation, samtidighet, lokal, icke- lokal, Heisenbergs obestämbarhetsrelation [osäkerhets- ], vågfunktion, sannolikhet, kvantmekaniskt system, tillstånd

3 3. Kvantmekanik - Supraledning Supraledning är ett makroskopiskt kvantmekaniskt fenomen som inte har någon enhetlig förklaring även om det finns förklaring till vissa typer av supraledare. Beskriv supraledning som fysikaliskt fenomen, och eventuella tillämpningsområden. cooperpar, resistans, induktionsström, meissnereffekt astr.gsu.edu/hbase/solids/squid2.html 4. Relativitetsteori/Kosmologi - Allmän relativitetsteori Allmän relativitetsteori är en utvidgning av den speciella, och här kan man exempelvis sätta sig in i skillnader mellan allmän och speciell teori, eller olika fenomen som förutsägs av den allmänna teorin (gravitationsvågor, krökning av rumtiden, att ljus påverkas av gravitation, att tiden går olika fort på olika höjd över jordytan osv) allmän relativitetsteori, krökning, rumtid, fyrdimensionell, gravitationsvågor, rödförskjutning, tidsdilatation, gravitationslins, ekvivalensprincipen index.html 5. Kvantmekanik - Tunneleffekten Kvantmekaniken ger utrymme för att en partikel kan passera igenom en ogenomtränglig barriär. Att detta sker i verkligheten är ett faktum och används i flera olika tillämpningar. Studera tunnling som fenomen, och tillämpningsområden. potential, potentialbarriär [- grop], vågfunktion, Schrödingerekvationen, sannolikhetsvåg, STM, partikel i låda gu/arskurs1/nanointro/pdfsymp2008/f2tunnling.pdf 6. Kosmologi Big Bang Teorin kring Big Bang kommer bland annat från astronomiska observationer. Redogör för den moderna kosmologiska världsbilden, och hur den arbetats fram. kosmisk bakgrundsstrålning, svartkroppsstrålning, hubbles lag, rödförskjutning, rumtidens expansion

4 7. Kvantmekanik/partikelfysik - Standardmodellen Den moderna fysikens sätt att kategorisera och gruppera elementarpartiklar och naturkrafter kallas standardmodellen. Studera denna, och dess fördelar och brister. boson, lepton, elementarpartikel, kvark, spin, baryon, meson, stark/svag kärnkraft, graviton, växelverkan en.html 8. Kvantmekanik/partikelfysik - Strängteori Problemen med kvantmekaniken och relativitetsteorin är fortfarande ganska stora, och standardmodellen (fördjupningsområde 7) är ganska svårförklarad (varför finns det så många partiklar?). Ett försök att hitta en TOE (Theory Of Everything) gör strängteoretikerna. Studera tankarna bakom denna teori, och kritiken mot den. Brian Greene är en av de som försökt sprida dessa nya tankar på ett populärvetenskapligt sätt genom böcker och filmer. sträng, bran, m- teori, TOE, brian greene universe- einstein.html

5 På frågan om hur man förklarar kvantmekanik och relativitetsteori för en tolvåring kan man svara som NASA- astronomen Dr. Odenwald gör nedan If this realm of the natural world were something that we have always been able to experience without sophisticated technology, we would call it by some very familiar name, and everyone would automatically nod their heads with intuitive understanding whenever we mentioned it. This is not the case, so as a result, any explanation I would try to give you by watering down the mathematics would have no meaning to you. Sorry. There is a reason why it takes many years for students to understand physics. This is one of them. Uppsatsämne Fundera över nedanstående frågeställning, du ska under ett lektionstillfälle skriva max 3 sidor (enkelsidiga sidor ) kring denna, baserat på efterforskning som du själv gör fram till detta tillfälle. Genom att göra historiska nedslag i fysiken, hur har fysiken utvecklat mänskligheten, utifrån ett eller flera av perspektiven; etiskt, samhälleligt, miljömässigt, tekniskt, medicinskt, något annat? (humoristiskt?)

Relevanta dokument

Fördjupningsområden och uppsatsämne Fysik B

Fördjupningsområden och uppsatsämne Fysik B Syfte: Att ta till sig, sålla och sammanfatta naturvetenskapliga källor och formulera sig fysikaliskt med egna ord, samt att fördjupa sig inom 1900 talets fysik.