VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS FYSICA. Tweede graad TSO

Transcriptie

1 VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS FYSICA Tweede graad TSO Lichamelijke opvoeding en sport Plant-, dier- en milieutechnieken Licap - Brussel D/2001/0279/018 - september 2001

2 Deze brochure bevat het leerplan AV FYSICA 2de graad tso voor de studierichting Lichamelijke opvoeding en sport, en TV LANDBOUW/TOEGEPASTE NATUURWETENSCHAPPEN/TUINBOUW TOEGEPASTE FYSICA 2de graad tso voor de studierichting Plant-, dier- en milieutechnieken 1ste leerjaar: 2 uur/week 2de leerjaar: 2 uur/week AV Fysica 2 TV Toegepaste fysica

3 INHOUD VISIE OP DE VERWERKING VAN DE LEERPLANNEN AV FYSICA EN TV TOEGEPASTE FYSICA TWEEDE GRAAD tso EN kso BEGINSITUATIE ALGEMENE DOELSTELLINGEN Inleiding Eindtermen Basisdoelstellingen ALGEMENE Taak van de leraar Werkvormen Toepassingen - vraagstukken Contexten Informatie- en communicatietechnologie (ICT) De jaarplanning Veiligheid en milieuaspecten , EN DIDACTISCHE WENKEN EERSTE LEERJAAR 4.1 Metrologie Algemene eigenschappen en deeltjesmodel van de materie Optica Krachten TWEEDE LEERJAAR 4.5 Herhaling meetnauwkeurigheid Arbeid, energie en vermogen Druk Gaswetten Temperatuur, warmtehoeveelheid en inwendige energie Faseovergangen EVALUATIE MINIMALE MATERIELE VEREISTEN BIBLIOGRAFIE LIJST VAN DE GEMEENSCHAPPELIJKE EINDTERMEN VOOR WETENSCHAPPEN AV Fysica 3 TV Toegepaste fysica

4 VISIE OP DE VERWERKING VAN DE LEERPLANNEN AV FYSICA EN TV TOEGEPASTE FYSICA TWEEDE GRAAD kso EN tso Toelichting De verschillende studierichtingen tso en kso krijgen in de tweede graad inhoudelijk nagenoeg dezelfde leerinhouden AV Fysica en TV Toegepaste fysica aangeboden (kennis als doel). Naast kleine verschillen wordt eenzelfde leerstofpunt nu eens als basisleerstof dan weer als herhalingsleerstof aangeboden. De eerste werkelijke differentiatie ligt op het vlak van de verwerking van de fysicaleerstof. De studierichtingen kunnen worden ingedeeld volgens het beheersingsniveau van de leerstof die de leerlingen moeten bereiken. Voor lesgroepen met 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica en 3 uur/week wiskunde hebben we niveau I. Op dit niveau zijn het concreet denken, het kwalitatief toepassen van kennisfeiten, bv. via denkvragen of via op de leefwereld gerichte contexten, en het oplossen van standaardproblemen aan de orde. Voor lesgroepen met 1 uur/week AV Fysica en TV Toegepaste fysica en 5 uur/week wiskunde hebben we een niveau II. Hier wordt via theoretische afleidingen en verklaringen een meer abstracte benadering van de leerstof nagestreefd en leert men planmatig probleemopdrachten oplossen met behulp van uitgebreider rekenwerk. Het verschil tussen niveau I en niveau II hangt dus nauw samen met het aantal uren wiskunde (3 uur/week of 5 uur/week), waardoor kwantitatieve problemen diepgaander kunnen worden aangepakt. Daarenboven zal de opgedane kennis hier ook gebruikt worden om nieuwe situaties kwalitatief te verklaren (kennis als gereedschap). Voor de lesgroepen met 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica is er een niveau III. Hier houden we rekening met het feit dat deze leerlingen in de derde graad van het secundair onderwijs hoofdzakelijk voor een technisch-wetenschappelijke studierichting kiezen. Om met succes de vervolgopleidingen uit het domein van de exacte wetenschappen of toegepaste wetenschappen te kunnen volgen, moeten de leerlingen over een behoorlijk uitgebreide kennisbasis beschikken, in zekere mate abstract en formeel kunnen denken en probleemopdrachten kunnen oplossen. De leerinhouden worden voor die groep dan ook uitgebreid en uitgediept. Het uitvoeren van praktische opdrachten (leerlingenproeven) moet het kennen (begripsvorming) en het kunnen (leren onderzoeken) van fysica in de hand werken. De studierichtingen 'Industriële wetenschappen' en 'Bouw- en houtkunde' (niveau II, b) sluiten qua leerinhouden ongeveer aan bij niveau II (1 uur/week), maar qua doelstellingen en verwerkingsniveau wordt getracht zoveel als mogelijk aan te sluiten bij niveau III. Studierichtingen met 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica en 3 uur/week wiskunde (niveau III, b) krijgen voldoende tijd om de doelstellingen en het verwerkingsniveau van niveau II te bereiken. Een tweede differentiatie gebeurt tussen de industriële en de niet-industriële richtingen. Bij de niet-industriële studierichtingen wordt gestreefd naar een sterke wisselwerking tussen de leefomgeving en de leeromgeving, waardoor de maatschappelijke relevantie van de toegepaste fysica voor die groep leerlingen sterker tot uiting komt. Dit betekent dat contexten, toepassingen of voorbeelden inhoudelijk moeten motiveren doordat ze functioneel en op de leefwereld gericht zijn of maatschappelijk-cultureel zijn. De industriële richtingen (-technieken) streven eveneens naar een sterke wisselwerking tussen leefomgeving en leeromgeving. Dit betekent voor hen dat de contexten, toepassingen of voorbeelden hier bij voorkeur toegepast-praktisch zijn of zoveel mogelijk uit de techniek moeten komen of aansluiten bij praktijksituaties. AV Fysica 4 TV Toegepaste fysica

5 1 BEGINSITUATIE Alle leerlingen hebben in de eerste graad het vak Techniek gevolgd. Hierin hebben ze op een praktische en technische wijze kennisgemaakt met vaardigheden die betrekking hebben op elektriciteit (elektrische kringen), mechanica (overbrengingen) en digitale techniek (beslissen met poorten) en met een contextgebonden omschrijving van het begrip energie (technologie thuis). Heel wat leerlingen hebben in het tweede leerjaar van de eerste graad kennisgemaakt met fysica langs het vak Natuurwetenschappen of het vak Wetenschappelijk werk. Deze vakken waren in de eerste plaats bedoeld om belangstelling en enthousiasme op te wekken voor de natuurwetenschappen in het algemeen en de fysica in het bijzonder. De leerlingen hebben dan reeds kennisgemaakt met elementaire begrippen in verband met elektriciteit, mechanica, chemie en biologie. 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN 2.1 Inleiding Het fysicaonderricht levert een bijdrage tot de algemene vorming van de leerlingen. Dit gebeurt door het aanscherpen van de zintuiglijke waarneming, het verwerven van elementaire kennis en vaardigheden en het bijbrengen van attitudes om zinvol te kunnen functioneren in onze samenleving. Het fysicaonderricht vormt tevens een schakel tussen fysische wetten en toepassingen die aansluiten bij de leefwereld. 2.2 Eindtermen De eindtermen, zoals weergegeven in rubriek 8, zijn onderverdeeld in drie rubrieken: onderzoekend leren, wetenschap en samenleving en attitudes. Tezamen vormen ze de Gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen. De gemeenschappelijke eindtermen gelden voor biologie, chemie, fysica en natuurwetenschappen en worden daarom in onderlinge afspraak over de verschillende vakken, die in het curriculum voorkomen, verdeeld. Indien echter alleen fysica voorkomt in het curriculum, dan moeten al deze eindtermen aan bod komen in het vak Fysica. Ze moeten gerealiseerd worden op het einde van de tweede graad. Deze gemeenschappelijke eindtermen zijn derhalve opgenomen in de algemene doelstellingen van dit leerplan en worden er samen mee verwezenlijkt. De nummers achter de basisdoelstellingen verwijzen naar de overeenstemmende eindtermen. Daarnaast zijn er ook nog de attitudinale eindtermen die zijn aangegeven door bv. (*27) en moeten worden nagestreefd. 2.3 Basisdoelstellingen Cognitief In verband met het cognitieve gaat het om het verwerven van elementaire fysische feitenkennis (basiskennis). De leerinhouden zijn hiervan een weergave. Fysische wetmatigheden worden best in verband gebracht met toepassingen uit de dagelijkse leefwereld. De leerlingen zouden op het einde van de tweede graad in staat moeten zijn om: - eenvoudige feiten en definities te verwerken en weer te geven (1), - inzichtelijk om te gaan met fysische relaties op een concreet niveau (3), - fysische wetmatigheden te herkennen in verschijnselen in hun leefwereld (5), - met de vereiste nauwkeurigheid te rekenen aan standaardproblemen (8, *29), - om te gaan met diagrammen, tabellen en grafieken (12), - een bewering of een verwachting uit te spreken in verband met een eenvoudig fenomeen en dit toelichten (2), - uit waarnemingen bij demonstratieproeven geldige conclusies te trekken, deze te verwoorden en toe te lichten (6, 7), AV Fysica 5 TV Toegepaste fysica

6 - een model toepassen bij fysische verschijnselen en via logisch redeneren te komen tot een verklaring of toelichting van het verschijnsel (10), - uit waarnemingen bij demonstratieproeven geldige conclusies te trekken (6), - fysische informatie in verschillende gegevensbestanden te verzamelen en te ordenen, eventueel met behulp van ICT (9), - een aantal fysische principes, regels en wetten in een historisch perspectief te plaatsen (13) Affectief De leerinhouden worden zo uitgebouwd dat via concrete voorbeelden aandacht wordt besteed aan de manier waarop de wisselwerking tussen wetenschap en techniek de menselijke samenleving beïnvloedt. Enkel op deze wijze kunnen de leerlingen in staat zijn om de sociale betekenis van wetenschappen en technologie te beoordelen. De fysica levert zo een bijdrage tot de algemene vorming. Dit betekent concreet dat de leerlingen: - in staat zijn waarnemingen en conclusies, ook bij experimenten, kritisch te beoordelen (4, *27, *28), - bereid zijn met anderen samen te werken, naar anderen te luisteren en zijn eigen mening voor een andere maar betere te herzien (communicatievaardigheid) (*22, *23, *25), - in staat zijn de positieve en negatieve invloeden van de natuurwetenschappen te onderkennen in technologische ontwikkelingen, op economisch, sociaal en ecologisch gebied en daarover ethisch te reflecteren (14, 15, 16, 17 en 19), - met zelfvertrouwen aan onze technologische maatschappij deelnemen, - bereid zijn om resultaten van zelfstandige opdrachten objectief voor te stellen (*24), - in staat zijn een geschreven of een gesproken bewering kritisch te beoordelen en enkel maar te veralgemenen op basis van voldoende gegevens (*26), - de maatschappelijke betekenis in te schatten van technologische ontwikkelingen, waaronder moderne informatie- en communicatietechnologie (ICT) als materiële culturele verworvenheid (18), - in staat zijn een concretisering aan te geven van het gebruik van fysische principes in het beroepsleven (20), - milieu- en veiligheidsaspecten kunnen inschatten op basis van fysische kennis (21) Psychomotorisch Het is verrijkend de toestellen en de opstellingen onder het oog van de leerlingen en in samenwerking met hen op te stellen. Het is absoluut noodzakelijk de leerlingen, waar het kan, actief bij de uitvoering van een demonstratieproef te betrekken. Het laten uitvoeren van enkele eenvoudige experimenten biedt aan de leerlingen de mogelijkheid hun handelingsvaardigheid en hun fijne motoriek te ontwikkelen. Op het einde van de tweede graad mag men van de leerlingen verwachten dat ze: - in staat zijn betrouwbare waarnemingen te doen, - efficiënt en veilig demonstratie- en practicummateriaal hanteren (*30, *31, *32), - meetapparatuur voor lengte, tijd, massa, volume en temperatuur op een correcte manier hanteren en aflezen (11). 3 ALGEMENE Een belangrijk doel van de wetenschappelijke vormingscomponent in deze studierichting is een bijdrage leveren tot een harmonische ontwikkeling van de persoonlijkheid van de leerlingen. Zij moet hen de elementen aanreiken om adequaat, en ook persoonlijk zinvol, in de samenleving te functioneren. Zij verschaft de leerlingen kennis, vaardigheden en attituden die zinvol zijn voor de kwaliteit van het persoonlijk leven. Ze helpt de leerlingen in de maatschappij deel te nemen aan een oordeelsvorming ten aanzien van maatschappelijke vraagstukken die met wetenschappelijke of technische toepassingen verband houden. Deze belangrijke opdracht brengt met zich mee dat er een duidelijke accentverschuiving moet plaatsgrijpen van de eerder abstracte fysica naar een omgevingsfysica, van het puur manipuleren van formalismen naar het ontwikkelen van een kwalitatief inzicht in concrete situaties. AV Fysica 6 TV Toegepaste fysica

7 Men streeft daarom naar een sterke wisselwerking tussen de leefomgeving en de leeromgeving, waardoor de maatschappelijke relevantie van de fysica voor de leerlingen sterker tot uiting komt. Dit betekent dat de contexten, toepassingen, vraagstukken en voorbeelden, die de leerlingen inhoudelijk moeten motiveren, maatschappelijk-cultureel van aard zijn. Dit vereist een specifieke pedagogisch-didactische aanpak. 3.1 Taak van de leraar Leren is de taak van de leerling. Het is de verantwoordelijkheid van de leraar er voor te zorgen dat dit in optimale omstandigheden gebeurt. Leren is een actief proces, waarbij de leerling onder begeleiding van de leraar actie onderneemt. In het traditioneel onderwijs stond de leraar centraal, hij was diegene die onderwees. In een leerlingactief onderwijs is dit een onmogelijke taak, de leraar speelt hier een andere rol. De leraar wordt procesbegeleider binnen een leeromgeving waarvan hij zelf deel uitmaakt. Hij schept een sfeer, een klimaat waarin leerlingen graag en goed werken. De onderwijspraktijk wordt gekenmerkt door een goed evenwicht tussen enerzijds het actief deelnemen aan een onderwijsleergesprek (aanbrengen van leerstof) of het zelfstandig afwerken van leertaken en anderzijds het geven van de nodige instructie door de leraar (verwerken van leerstof). De leraar is diegene die voor deze werkvorm motiveert en die de motivatie op peil houdt, maar er tegelijk over waakt dat sommige leerlingen niet afhaken. De leraar moet in staat zijn zinvolle leeractiviteiten te koppelen aan stukjes leerstof. De vertaling door de leraar van de abstracte leerstof naar een meer concreet niveau is een zeer belangrijke opdracht. Het is de noodzakelijke voorwaarde om alle leerlingen elementaire kennis bij te brengen en interesse op te wekken voor de fysica. Het is vanzelfsprekend dat er een verticale samenwerking is met de collega s fysica en dat er horizontale afspraken gemaakt worden met de collega s wiskunde (geometrische optica, tekenen van grafieken, rekenvaardigheden... ) en chemie (beschrijving en gebruik van het deeltjesmodel, milieu-aspecten bij energie). 3.2 Werkvormen We pleiten er voor de leerstof op een gevarieerde manier aan te bieden en op voorhand geen enkele werkvorm uit te sluiten. Er zijn randvoorwaarden zoals de beschikbare lestijd, het vaklokaal, het didactisch materiaal en de hulpmiddelen die mee de gebruikte werkvorm bepalen. Leerlingen moeten in de les meer doen dan luisteren en notities nemen. We geven er de voorkeur aan voor die werkvormen te kiezen die het effectief leren in de les bevorderen zoals de directe instructie bij opbouw van de leerstof, het samenwerkend leren, het gesloten of open onderwijsleergesprek bij het uitvoeren van een demonstratieproef of bij het bespreken van een context, het eventueel uitvoeren van leerlingenproeven... Een open onderwijsleergesprek is een goed voorbeeld van een interactieve lessituatie onder leiding van de leraar. Door een grotere activiteit van de leerlingen is de kans op betrokkenheid groter en worden de denkprocessen gestimuleerd. Bovendien wordt het denkproces zichtbaar gemaakt omdat de leerling zijn denken moet verwoorden. Foute redeneringen, valse voorstellingen, verkeerd woordgebruik kunnen meteen gecorrigeerd en eventueel door een medeleerling aangevuld worden. Daarmee wordt het leren effectiever en kan het ontwikkelen van het denken plaatsvinden. Een demonstratieproef gebruikt men als kapstok om een onderwijsleergesprek te voeren. Iedereen moet de proef kunnen zien en de leraar bouwt met de proef een spanningsboog op. De leerlingen worden er actief bij betrokken door het stellen van vragen waarop ze door waarnemen en nadenken moeten kunnen antwoorden. Daarnaast nemen leerlingenproeven ook een belangrijke plaats in het leerproces. Onder leerlingenproeven verstaat men een activiteit waarbij leerlingen alleen of in kleine groepjes (2 à 3) zelfstandig (maar onder supervisie van de leraar) proeven (zowel kwalitatief als kwantitatief) uitvoeren in verband met één of ander fysisch verschijnsel dat behoort tot het leerpakket. Het laten uitvoeren van leerlingenproeven streeft een aantal specifieke vaardigheden na: waarnemen, instrumenten gebruiken, meten, meetresultaten ordenen en verwerken, grafieken opstellen, besluiten AV Fysica 7 TV Toegepaste fysica

8 formuleren... Daarnaast speelt het practicum een rol in de noodzakelijke afwisseling van de onderwijssituatie en verhoogt het de betrokkenheid van de leerling bij het leren door hem een stuk eigen verantwoordelijkheid te geven (motiveren, belangstelling wekken...). Deze doelen betekenen in de praktijk dat de leerlingenproeven in de tweede graad op harmonieuze wijze ingepast moeten zijn in het aanbrengen van de leerstof. In het eerste leerjaar biedt het bestaande leerlingenmateriaal in verband met massadichtheid, deeltjestheorie, optica en krachten voldoende mogelijkheden om deze leerstof op een leerlingenactieve manier aan te brengen. Ook in het tweede leerjaar krijgt men daartoe voldoende kansen onder andere door het onderzoeken van de geleverde arbeid bij een hellend vlak, het energiegebruik of vermogen van een apparaat, het verifiëren van gaswetten of het bepalen van de specifieke warmtecapaciteit en specifieke smeltwarmte. De experimentele werkvorm heeft hier eveneens een gunstige invloed op de begripsvorming. Bij het practicum voor de tweede graad gaat onze voorkeur uit naar een gesloten opdrachtenblad dat precieze instructies bevat. Toch moet men vermijden dat deze activiteit te verloopt. Dit kan vermeden worden door doe-, denk- en schrijfopdrachten, tekenen en interpreteren van grafieken. De antwoorden op de denkvragen moeten meer inhouden dan het invullen van een woord op het verslagblad. Door de leerlingen te laten reflecteren over het resultaat kunnen ze in een aantal gevallen tot persoonlijke besluitvorming komen. Het leerlingenpracticum verloopt onder supervisie van de leraar. De begeleiding is bij de aanvang het best gericht op de praktische problemen waarbij leerlingen soms vastlopen. Geleidelijk aan zal meer aandacht worden gegeven aan andere experimentele vaardigheden en klasdiscussie in verband met het resultaat. 3.3 Toepassingen - vraagstukken Rekenopdrachten moeten aangepast zijn aan het niveau van de leerlingen en bestaan bij voorkeur uit standaardproblemen. Daarnaast is het aanbieden van eenvoudige denkvragen en meerkeuzetoetsen ten zeerste gewenst. Men moet bijzondere aandacht hebben voor die oefeningen en opdrachten die aansluiten bij de leefwereld. In dit geval is het toevoegen van een afbeelding of een figuur zeer nuttig en dit stimuleert de leerlingen tot het afwerken van de opdracht. Het is wettelijk voorzien dat het SI-eenhedenstelsel gebruikt wordt. Er zijn uiteraard ook niet SI-eenheden die toegelaten zijn zoals bar, C... Voor de naam, het symbool en de eenheid van de grootheden verwijzen we naar de Belgische normen (NBN) die hieromtrent worden uitgevaardigd. Men kan zich hiervoor wenden tot: BIN (Belgisch Instituut voor Normalisatie), Brabançonnelaan Brussel. Rekenvaardigheden onder andere in verband met het metriek stelsel en de wetenschappelijke notatie (via machten van 10 of voorvoegsels) zijn permanent na te streven vaardigheden. Met het algemeen in gebruik nemen van de zakrekenmachine voor het verwerken van meetresultaten of bij het oplossen van vraagstukken is het nodig om aandacht te schenken aan het aantal cijfers in het resultaat. Leerlingen moeten met een elementair besef van nauwkeurigheid de resultaten van berekeningen kunnen weergeven. Het werken met beduidende cijfers en de vuistregels die we aanleren voor het berekenen van resultaten bieden hiervoor een eenvoudige en elegante oplossing. Het inoefenen van de benaderingsregels gebeurt consequent bij alle berekeningen. Dit komt vooral aan bod in het tweede leerjaar van de tweede graad. 3.4 Contexten Een belangrijke opgave van het fysicaonderwijs voor niet-wetenschappelijke tso-studierichtingen is de leerlingen helpen deel te nemen aan oordeelsvorming en standpuntbepaling ten aanzien van maatschappelijke vraagstukken die met wetenschappelijke toepassingen verband houden. Daarom moet het fysicaonderwijs in de toepassingen ook leefwereldgericht zijn. Situaties uit het dagelijks leven zijn voor de leerlingen herkenbaar, hebben betekenis en zijn bij een goede keuze naar niveau en inhoud ook bruikbaar. Dergelijke situaties worden in vaktaal aangeduid als context. Contexten zijn praktijksituaties uit het dagelijkse leven en de maatschappij, waarin leerlingen fysische principes en wetten herkennen en toepassen. Contexten moeten aansluiten bij de vakinhoud, maar zijn zelden puur fysisch. Bijna altijd zijn er raakvlakken AV Fysica 8 TV Toegepaste fysica

9 met andere vakken. Contexten kunnen ook bijdragen tot het leren leren. Ze bieden immers de mogelijkheid tot inoefenen van vaardigheden zoals structureren, analyseren, selecteren, kritisch verwerken, hoofd- van bijzaken onderscheiden... Bovendien verhogen ze de motivatie bij de leerlingen omdat de leerstof betekenis krijgt en zinvoller overkomt. Voorbeelden van bronnen voor contexten zijn artikels in tijdschriften en kranten. Deze laatsten vindt men ook terug in het Nederlands tijdschrift Exaktueel (zie bibliografie). Het is bijvoorbeeld aangewezen ter afsluiting van een bepaald leerstofonderdeel, een context met bijgevoegde vragen als zelfstandige opdracht te laten maken. 3.5 Informatie- en communicatietechnologie (ICT) De computer en de nieuwe media (het Internet, cd-rom...) en andere audiovisuele middelen zijn niet meer weg te denken uit ons dagelijks leven. Ze bieden nieuwe didactische mogelijkheden en in bepaalde gevallen een meerwaarde voor het fysicaonderwijs. Daarom is het gebruik van de computer en van audiovisuele media (bv. overheadprojector) aan te bevelen. In heel wat gevallen biedt de computer een meerwaarde, zoals het direct beschikbaar zijn van grafieken, het vlug kunnen veranderen van parameters... Ongetwijfeld zullen leraren fysica vanaf het tweede leerjaar van de tweede graad, die een computer met interfacekaart, meetpaneel en sensoren ter beschikking hebben, gebruikmaken van dit meetapparaat om demonstratieproeven uit te voeren. Er zijn hieromtrent reeds diverse pakketten op de markt zoals Inventa, Coach Lab, Pasco... Als gevolg van het navormingsproject Integratie van de informatica in de fysica biedt het VVKSO een aantal programma s aan zoals onder andere het kader Labsoft en het basisexperiment warmte (Inventa). 3.6 De jaarplanning Het afwerken van het leerplan is een dwingende plicht. Het behoort echter tot de pedagogische vrijheid van de leraar eigen accenten te leggen. Gezien de verbreding van de doelstellingen moet een leraar, die wat meer aandacht heeft voor omgevingsfysica dit wil zeggen minder nadruk legt op het bouwwerk van de theorie of iemand die zorgt voor een experimentele aanpak, niet in tijdnood komen. Om te helpen bij de jaarplanning kan onderstaand schema richtinggevend zijn. Eerste leerjaar Aantal uren 1 Metrologie 2 Algemene eigenschappen van de materie - Algemene eigenschappen - Inleiding tot het deeltjesmodel: fenomenologisch - Opstellen en toepassen van het deeltjesmodel 3 Optica - Lichtbronnen en donkere lichamen - Terugkaatsing bij vlakke spiegels - Lichtbreking - Optische toestellen 4 Krachten Totaal 50 Tweede leerjaar 5 Herhaling meetnauwkeurigheid 6 Arbeid, energie en vermogen 7 Druk 8 De gaswetten Aantal uren AV Fysica 9 TV Toegepaste fysica

10 9 Temperatuur, warmte en inwendige energie 10 Faseovergangen 9 12 Totaal Veiligheid en milieuaspecten We leven in een maatschappij die steeds meer de invloed ondergaat van de technologie en de producten die technologie voortbrengt. Deze producten en apparaten houden gevaren in zodat veiligheidsaspecten belangrijk zijn. Aandacht voor veiligheid zou moeten behoren tot de courante burgerzin van elk lid van onze maatschappij. Voor de exacte wetenschappen is er dus een taak weggelegd op dit domein, aangezien fysica, chemie en biologie de basiskennis in dit verband leveren. Het fysisch begrippenkader is aanwezig om de leerlingen verantwoorde informatie in verband met veiligheid in de domeinen mechanica, druk, gassen en warmte te geven. Binnen de fysica hanteert men ook allerlei veiligheidsaspecten in verband met het omgaan met stoffen (R- en S-zinnen, een goede etikettering). Het opbergen van chemicaliën gebeurt in daartoe aangepaste en af te sluiten kasten. Binnen het kader van de veiligheid speelt de goede inrichting van het vaklokaal een cruciale rol. Vooral de elektrische installatie en een eventuele gasinstallatie vragen bijzondere aandacht. De elektrische installatie wordt zeker beveiligd met een automatische verliesstroomschakelaar en eventueel een noodstop. Veiligheid vereist orde en netheid binnen het vaklokaal. Als leraar moeten we de leerlingen regelmatig wijzen op milieuaspecten, waardoor een milieubewust gedrag wordt bevorderd. Indien een demonstratieproef zich daartoe leent, mag niet worden nagelaten de milieuaspecten aan de orde te stellen. Voorbeelden hiervan zijn: geen overdadig gebruik van chemicaliën of materialen, zuinig gebruik van energie, beperking van het lawaai, verantwoorde afvalverzameling (chemicaliën, batterijen, papier, glas... ). 4, EN DIDACTISCHE WENKEN De vier leerlingenproeven die in de leerinhouden vermeld zijn, zijn verplicht uit te voeren. Indien de tijd het toelaat mag men nog bijkomende leerlingenproeven laten uitvoeren, die aansluiten bij de leerinhouden. Dit laatste behoort tot de pedagogische vrijheid van de leraar. (U) staat voor uitbreiding. EERSTE LEERJAAR 4.1 Metrologie - Het onderscheid aangeven tussen 'grootheid' en 'eenheid'. - De gepaste toestellen kiezen om de grootheden lengte, massa, tijd, volume, temperatuur te meten. - De SI-eenheden samen met hun respectievelijke veelvouden en delen van hoger vermelde grootheden gebruiken. Grootheden, eenheden, meettoestellen: lengte-, massa-, volume-, tijd-, temperatuurmeting AV Fysica 10 TV Toegepaste fysica

11 Sommige leerlingen hebben in het tweede leerjaar van de eerste graad de grootheden lengte, tijd, temperatuur, volume en massa leren kennen samen met hun SI-eenheden. Zij kennen meettoestellen en hebben zelf metingen uitgevoerd. Zij hebben waarschijnlijk de meetresultaten in tabellen en diagrammen voorgesteld. Voor hen is een deel van deze leerstof een herhaling waarbij aan verdieping moet gedaan worden. Voor anderen is deze leerstof volkomen nieuw. Een grootheid is een meetbaar begrip. Wat de eenheden betreft moet worden aangegeven dat ze deel uitmaken van een coherent eenhedenstelsel, het SI-eenhedenstelsel. - Uitgaande van de schaalverdeling, de meetnauwkeurigheid van het meetinstrument aangeven. - Meetresultaten op een correcte wijze noteren, rekening houdend met de nauwkeurigheid van metingen. Meetnauwkeurigheid - rechtstreekse metingen - werken met beduidende cijfers - berekeningen met meetresultaten: - Het juiste aantal beduidende cijfers bepalen in een resultaat via de benaderingsregels. De leerlingen beseffen mogelijks intuïtief dat een meetfout inherent is aan elke meting (uit vergelijkende metingen). Dan verstaan ze ook dat de nauwkeurigheid van een meting afhangt van het gebruikte meettoestel en begrijpen ze de betekenis van beduidende cijfers. Een meetfout geeft de mogelijke afwijking weer ten gevolge van de beperkingen van het toestel en de meetmethode. Een vergissing bij de waarneming is bijgevolg geen meetfout. Bij berekeningen met meetresultaten worden de benaderingsregels gebruikt: één voor som en verschil, en één voor product en deling. Er mag zeker niet overdreven worden met ellenlange reeksen oefeningen, waarbij gezocht is naar uitzonderlijke gevallen. Het toepassen van de benaderingsregels is een opgave die bij elke berekening gedurende het jaar (en vooral in het tweede leerjaar van de tweede graad) altijd maar opnieuw wordt ingeoefend. - Meetresultaten grafisch voorstellen in een diagram waarbij zeker aandacht gaat naar. het correct benoemen van de assen en de eenheden aangeven,. de schaal en schaalaanduidingen juist kiezen,. de meetresultaten correct aanbrengen in het rooster,. het verloop van een grafiek doorzien, ondanks meetfouten. - Evenredige verbanden herkennen vanuit grafieken. Grafische voorstelling: recht evenredigheid Uit het experiment volgen meetresultaten die in een tabel geplaatst worden. Met de meetresultaten (getallenkoppels) wordt een grafiek getekend (de onafhankelijk veranderlijke komt horizontaal, de afhankelijk veranderlijke verticaal). Het opstellen van grafieken is zeer belangrijk. Het is de visuele voorstelling van de meetresultaten. Bij grafieken dient bijzondere aandacht te gaan naar het benoemen van de assen en de AV Fysica 11 TV Toegepaste fysica

12 bijbehorende eenheden. De aandacht zal gevestigd worden op het tekenen van de trend (er liggen meetpunten boven en onder de lijn, wat voor leerlingen soms onbegrijpelijk is en totaal verschillend van wat ze in de wiskunde doen). In het eerste leerjaar van de tweede graad blijft dit beperkt tot het recht evenredig verband (de rechte door de oorsprong). Uit de vaststelling van een rechte door de oorsprong volgt de conclusie van een constante verhouding. Het is vanzelfsprekend dat al deze leerinhouden voortdurend geïntegreerd zullen worden in de behandeling van andere leerstofonderdelen, bv. bij massadichtheid. Daarenboven is het belangrijk hierover verticaal vakoverleg te plegen, zodat vanaf het eerste leerjaar afspraken kunnen gemaakt worden die ongewijzigd worden meegenomen tot het laatste leerjaar. 4.2 Algemene eigenschappen en deeltjesmodel van de materie Algemene eigenschappen - Beschrijven hoe de relatie tussen massa, volume en dichtheid experimenteel bepaald wordt. - Vanuit bovenvermelde relatie een bruikbare formule voor massadichtheid opstellen en dit omschrijven. - Verwoorden hoe men te werk gaat bij het bepalen van de massadichtheid van een vaste stof, een vloeistof, een gas. - De dichtheid van een vaste stof, een vloeistof of een gas experimenteel bepalen. - Opdrachten over massadichtheid oplossen op rekenkundige en grafische wijze. Massa, volume, massadichtheid Leerlingenproef: bepalen van de massadichtheid van een stof Opdrachten Volume en massa werden waarschijnlijk in het tweede leerjaar van de eerste graad experimenteel aangebracht voor vaste stoffen en vloeistoffen. Men moet de leerlingen ook bijbrengen dat een gas of een gasmengsel (bv. lucht) eveneens een massa heeft en dus ook een massadichtheid. Veel leerlingen realiseren zich dat niet. - De drie aggregatietoestanden waarin een stof kan voorkomen benoemen en ze onderscheiden met behulp van uitwendig waarneembare kenmerken (vorm, volume, samendrukbaarheid). - De faseovergangen benoemen. - Een smelt- en een stolcurve aflezen en interpreteren. Aggregatietoestanden en faseovergangen AV Fysica 12 TV Toegepaste fysica

13 Samen met de aggregatietoestanden zal men de faseovergangen bestuderen en zal men hier gebruikmaken van temperatuur(tijd)-diagrammen. Bij het verdampen beperkt men zich hier tot de verdamping binnen de vloeistof (kookverschijnsel) Inleiding tot het deeltjesmodel: fenomenologische benadering - Uit de deelbaarheid van de stof afleiden dat de stof is opgebouwd uit uiterst kleine deeltjes. - Oplossen uitleggen als het delen van een stof. - Uit de samendrukbaarheid afleiden dat er tussen die deeltjes ruimte is. - Uit het verschil in deelbaarheid tussen stoffen afleiden dat er krachten werkzaam zijn tussen de deeltjes. - De begrippen cohesiekracht en adhesiekracht omschrijven. - Voorbeelden uit het dagelijks leven herkennen als toepassingen van cohesie en adhesie en ze als dusdanig verklaren. - Verschillen in aggregatietoestanden verklaren met de verschillen in cohesiekracht tussen de deeltjes. - Beschrijven dat deeltjes bij een vloeistof en/of een gas geen vaste plaats innemen. - Het begrip diffusie omschrijven. - De temperatuur als een belangrijke factor bij de snelheid van diffusie toelichten. - Voorbeelden uit het dagelijks leven herkennen als toepassingen van diffusie en ze als dusdanig verklaren. Deelbaarheid en oplosbaarheid van stoffen Samendrukbaarheid Cohesie en adhesie Diffusie Opdrachten De bedoeling hier is via een aantal verschijnselen te komen tot enkele kenmerken, die in het volgend punt als uitgangspunt gaan dienen voor het opstellen van het deeltjesmodel van de materie. Bij deelbaarheid hebben we het over uiterst kleine deeltjes, maar we behandelen dit niet als een bijkomend kenmerk. Dit om te vermijden dat de leerlingen de rode draad door de redenering verliezen. Zo behandelen we kenmerken als ondoordringbaarheid en poreusheid niet. Ze dragen immers niets essentieels bij tot het opstellen van het deeltjesmodel. Bij poreusheid gaat men soms de poriën in een voorwerp verkeerdelijk gebruiken om de (intermoleculaire) ruimte tussen de deeltjes te illustreren. De manier van voorstellen van de deeltjes heeft geen belang. Soms worden ze wat al te nadrukkelijk als bolletjes voorgesteld, wat tot verkeerde voorstellingen kan leiden. De studie van de aard van de deeltjes gebeurt in de chemie. Bij cohesie en adhesie maakt men gebruik van een intuïtief krachtbegrip Opstellen en toepassen van het deeltjesmodel van de materie - Het deeltjesmodel afleiden uit een aantal Het deeltjesmodel van de materie AV Fysica 13 TV Toegepaste fysica

14 fenomenen en dit beschrijven. - Enkele fysische verschijnselen met het deeltjesmodel verklaren. Aggregatietoestanden, brownse beweging Uit vaststellingen van voor de leerlingen waarneembare feiten komt men tot het opstellen van het deeltjesmodel. Dit is voor de leerlingen een goede oefening in het wetenschappelijk denken. Hierbij zal de leraar uiteraard moeten helpen. Er wordt verwacht dat men tot volgende kenmerken komt: - de materie is opgebouwd uit zeer kleine deeltjes (via deelbaarheid), - er is ruimte tussen de deeltjes (via samendrukbaarheid), - de deeltjes bewegen (via diffusie), - de snelheid van de deeltjes neemt toe met de temperatuur (via diffusie), - er werken krachten tussen de deeltjes (via cohesie en adhesie). Men kan hier uitweiden over het modelconcept en over de beperkingen van de modelvoorstelling. Daarna kunnen een aantal verschijnselen verklaard worden met dit deeltjesmodel: de aggregatietoestanden, de brownse beweging, kristalvorming (bij oplosbaarheid moet dan wel het begrip concentratie aangebracht worden). Verdamping aan het vrij vloeistofoppervlak en thermische uitzetting komen in het tweede leerjaar van de tweede graad aan bod. 4.3 Optica Lichtbronnen en donkere lichamen - De begrippen lichtbron en donker lichaam omschrijven. - Het verschil tussen natuurlijke en kunstmatige lichtbronnen omschrijven. - Enkele lichtbronnen opnoemen.- - De begrippen lichtstraal en lichtbundel omschrijven. - De drie soorten lichtbundels herkennen, benoemen en tekenen. - Het onderscheid tussen ondoorschijnende, doorschijnende en doorzichtige lichamen toelichten. - De rechtlijnige voortplanting van het licht in een homogeen midden toelichten. - Schaduwvorming verklaren als een toepassing van de rechtlijnige voortplanting van het licht. - Het onderscheid tussen de schaduwvorming bij een puntvormige en een niet-puntvormige lichtbron kunnen verwoorden en voorstellen op een figuur. - De begrippen halfschaduw en kernschaduw herkennen en omschrijven. - De maanfasen, de maansverduistering en de zonsverduistering schematisch voorstellen. Kunstmatige en natuurlijke lichtbronnen Lichtstraal en lichtbundel Verschil in lichtdoorlaatbaarheid Rechtlijnige voortbeweging van het licht Toepassing: schaduwvorming (maanfasen, aard- en maansverduistering) Opdrachten De leraar zal een zekere ordening van lichtbronnen en donkere lichamen opstellen uitgaande van AV Fysica 14 TV Toegepaste fysica

15 voorbeelden, die door de leerlingen worden aangebracht. De rechtlijnige voortplanting van licht zal besproken worden samen met het principe van de "camera obscura". Schaduwvorming en verduistering van hemellichamen zullen gepresenteerd worden uitgaande van bv. kartonnen modellen of computeranimaties Terugkaatsing bij vlakke spiegels - De begrippen verstrooiing en terugkaatsing omschrijven. - De bredere betekenis van het begrip spiegel in de fysica dan in het dagelijks leven toelichten. - De weerkaatsingswetten van een licht straal bij een vlakke spiegel experimenteel afleiden. - De drie terugkaatsingswetten weergeven en ze toepassen. - De beelden construeren die bij een vlakke spiegel gevormd worden. - Virtuele en reële beelden van elkaar onderscheiden.- In concrete of leefwereldsituaties het gezichtsveld van een vlakke spiegel bepalen. - Sferische spiegels onderscheiden in holle en bolle spiegels en het verschil tussen beiden omschrijven. (U) - De meetkundige kenmerken van een sferische spiegel omschrijven en aanduiden op een schematische voorstelling van een holle en bolle spiegel. (U) - Het begrip brandpunt toelichten en de daarbijbehorende bijzondere stralengangen bij sferische spiegels gebruiken. (U) - Het beeld construeren van voorwerpspunten bij sferische spiegels, gebruikmakend van de bijzondere stralengangen, evenals van willekeurige stralengangen. (U) - Eigenschappen van het gevormde beeld bij terugkaatsing op sferische spiegels opnoemen. (U) - Uit beeldconstructies de spiegelformule bij sferische spiegels afleiden. (U) Terugkaatsingswetten Leerlingenproef: afleiden van de terugkaatsingswetten Beeldvorming Reële en virtuele beelden Het gezichtsveld bij autospiegels, spiegels op straathoeken,... : opdrachten Gebogen spiegels (U) Lichtweerkaatsing kan aangebracht worden door de werking en de beeldvorming bij een vlakke spiegel uit te leggen. Deze leerstof wordt enkel kwalitatief gegeven. Bij de beeldconstructies mag men het niet laten voorkomen dat er alleen maar karakteristieke stralen zijn. Zeer essentieel is dat leerlingen experimenteel vaststellen dat bij één voorwerpspunt één beeldpunt hoort. Dit wil zeggen dat alle stralen die van het voorwerpspunt vertrekken, na terugkaatsing door het beeldpunt gaan. Voor de constructies gebruikt men wel de karakteristieke stralen, omdat men die gemakkelijk kan tekenen. Daarna zal men ook willekeurige lichtstralen laten tekenen. Reële beelden kan men opvangen op een scherm. Bij leerlingen ontstaat het idee dat dit beeld er maar is zolang het scherm er is. Hierbij kan benadrukt worden dat het scherm dient om licht te verstrooien naar alle richtingen zodat meerdere leerlingen gelijktijdig dit beeld kunnen waarnemen. Men kan maar "iets" zien als men van dat "iets" licht in het oog krijgt. AV Fysica 15 TV Toegepaste fysica

16 4.3.3 Lichtbreking - De begrippen grensvlak, invallende straal, invalspunt, normaal, invalshoek, gebroken straal, brekingshoek omschrijven. - Experimenteel de brekingswetten tussen twee homogene middens terugvinden. - De brekingswetten weergeven en toepassen. - Met behulp van de gegeven brekingsindex de stralengang van een lichtbreking van de ene middenstof naar de andere construeren. - Totale terugkaatsing toelichten via de stralengang. - De verschillende soorten lenzen herkennen en tekenen. - De beelden construeren die door een bolle lens gevormd worden. - Berekeningen maken met optische gegevens over voorwerps-, beeld-, brandpuntsafstand en vergroting. - De lichtbreking door een prisma beschrijven. (U) Terminologie Leerlingenproef: afleiden van de brekingswetten. Brekingswetten Totale terugkaatsing, grenshoek Bolle lenzen en beeldvorming bij bolle lenzen, lenzenformule, lineaire vergroting Opdrachten Prisma (U) Bij breking maakt men gebruik van het sinusbegrip dat op een eenvoudige meetkundige manier dient te worden aangebracht. Bij de wet van Snellius wordt de brekingsindex gegeven als een verhouding van twee sinussen. De brekingsindex van een bepaald midden is gedefinieerd als de verhouding van de lichtsnelheid in het luchtledige tot die in het beschouwde midden. Bij bolle lenzen bedoelen we met de lenzenformule: = - v b f In verband met lenzen bestaan er heel wat animaties voor pc (freeware), die de beeldvorming mooi laten zien. Eventueel kan dergelijke software geïntegreerd worden in de oefeningen Optische toestellen Een eenvoudige voorstelling van enkele optische toestellen en de beeldvorming kunnen omschrijven. Het oog: bijziend, verziend, accommodatie Optische toestellen AV Fysica 16 TV Toegepaste fysica

17 PEDAGOGISCH DIDACTISCHE WENKEN Bij de keuze van optische toestellen neemt men minstens één voorbeeld met een reëel beeld en één met een virtueel beeld. Er is keuze uit de loep, diaprojector, overheadprojector, microscoop, fototoestel, verrekijker, sterrenkijker... De leerlingen vernemen best iets over de optische werking van het oog. Men maakt afspraken met de leraar biologie ten einde overlappingen te vermijden. Het is zeker niet de bedoeling uitvoerig in te gaan op alle mogelijke fouten van het oog. 4.4 Krachten - Krachten herkennen als oorzaak van vervorming. - Voorbeelden geven waarbij kracht optreedt als oorzaak van vervorming. - Het belang van het vectorieel karakter van kracht toelichten. - Een kracht meten door gebruik te maken van een dynamometer. - Uit de massa van een voorwerp de zwaartekracht op dat voorwerp bepalen. - Het onderscheid tussen massa, zwaartekracht en gewicht omschrijven. - De krachtconstante van een veer experimenteel bepalen. - De wet van Hooke toepassen. - Op een grafische wijze krachten samenstellen en ontbinden, indien ze hetzelfde aangrijpingspunt hebben. Kracht als oorzaak van vervorming Vectoriële voorstelling van een kracht Eenheid van kracht Meten van krachten met de dynamometer Twee voorbeelden. zwaartekracht en gewicht. veerkracht Leerlingenproef: bepalen van de veerconstante Wet van Hooke: grafische voorstelling en opdrachten Samenstellen en ontbinden van krachten met zelfde aangrijpingspunt Van krachten kan men enkel de uitwerking waarnemen. Vanuit voorbeelden door de leerling aangebracht (eventueel aangevuld met voorbeelden uit de sportwereld) kan men er vlug toe komen dat we die uitwerkingen kunnen opdelen in een statische en een dynamische. In het eerste leerjaar van de tweede graad wordt er nu enkel dieper ingegaan op de statische uitwerking van een kracht. De eenheid van kracht kan op dit ogenblik niet wetenschappelijk ingevoerd worden. De eenheid Newton zal dus zonder meer gegeven worden. De zwaartekracht is een veldkracht omdat er krachtwerking is op afstand. Met de dynamometer kan aangetoond worden dat de zwaartekracht op een voorwerp recht evenredig is met de massa van dit voorwerp. De waarde van het constant quotiënt F z / m karakteriseert de sterkte van dit veld. Die constante (evenredigheidsfactor) wordt voorgesteld door g (F z = m.g). De eenheid van g is de N/kg. De waarde van g is plaatsafhankelijk. Voor oefeningen nemen we de waarde aan het aardoppervlak, nl. 9,81 N/kg. g wordt veldsterkte of zwaarteveldsterkte genoemd. We spreken niet van valversnelling, omdat het begrip versnelling nog niet bekend is (de eenheid m/s 2 is trouwens ook nog niet gekend). Het gewicht van een lichaam is de kracht die het uitoefent op zijn ondersteuning of ophanging. Vallende voorwerpen zijn dus gewichtloos. AV Fysica 17 TV Toegepaste fysica

18 TWEEDE LEERJAAR 4.5 Herhaling meetnauwkeurigheid - Meetresultaten juist aflezen met het correct aantal beduidende cijfers. - Bij berekeningen met meetresultaten en in oefeningen de benaderingsregels toepassen. Herhaling - Beduidende cijfers bij meetresultaten - Beduidende cijfers bij berekeningen Het gaat hier om herhaling van vorig jaar, zodat dit niet afzonderlijk, maar eerder geïntegreerd in de loop van het jaar kan behandeld worden. Bij elke berekening bij opdrachten of practica is het de bedoeling deze benaderingsregels te gebruiken en zo verder in te oefenen. Aangezien de meeste formules producten of quotiënten zijn kan bij de leerlingen de indruk ontstaan dat in alle gevallen het aantal beduidende cijfers van belang is. Bij som en verschil speelt de rangorde van het laatste cijfer een rol. 4.6 Arbeid, energie en vermogen - Voorbeelden geven dat kracht zowel vervorming als verandering van de bewegingstoestand kan veroorzaken. - De arbeid van een constante kracht berekenen als kracht en verplaatsing evenwijdig zijn. - Energie omschrijven in relatie met het begrip arbeid. - Voorbeelden geven en herkennen van verschillende energievormen. - Het beginsel van behoud van energie weergeven. - Het begrip vermogen omschrijven. - Het rendement van een energieomzetting bepalen. - Met een kwalitatief of kwantitatief experiment de begrippen arbeid, vermogen of energie illustreren. - Ethische en milieu-aspecten, die in de energiesector optreden, aangeven. Kracht - oorzaak van vervorming (herhaling) oorzaak van verandering van bewegingstoestand Arbeid geleverd door een constante kracht Energie Energievormen, behoud van energie Vermogen Rendement Leerlingenproef: metingen in verband met arbeid en/of energie en/of vermogen Opdrachten in verband met arbeid, energie en vermogen Aangezien dat we bij de definitie van arbeid kracht als een oorzaak van verandering van bewegingstoestand nodig hebben is dit een uitstekende gelegenheid om de definitie van kracht te herhalen. Arbeid kan experimenteel ingeleid worden via een hellend vlak: het product van kracht en verplaatsing is even groot voor een massa die we verticaal of langs een hellend vlak optillen. Er moet duidelijk gemaakt worden dat het begrip arbeid in de fysica iets anders betekent dan in het dagelijks leven.in de fysica is er kracht en beweging nodig om over arbeid te kunnen spreken. Als je een boekentas boven het hoofd houdt verricht je volgens de fysica geen arbeid. Toch kost het moeite, want energie wordt omgezet in thermische energie. AV Fysica 18 TV Toegepaste fysica

19 De relatie tussen arbeid, kracht en verplaatsing wordt gegeven in de eenvoudigste vorm, namelijk in het geval kracht en verplaatsing dezelfde richting en zin hebben. Bij de eerste kennismaking met het begrip energie moet het de leerlingen duidelijk zijn welke belangrijke rol het begrip energie speelt in allerlei fysische verschijnselen. Verschillende verschijningsvormen van energie zoals bewegingsenergie, thermische energie, chemische energie, elektrische energie, gravitatie-energie... moeten bondig besproken worden. Men zal het feit vermelden dat daar waar energieomzettingen plaatsvinden, er arbeid verricht wordt. Bij het begrip vermogen zal men de leerlingen attent maken op het feit dat deze grootheid werd ingevoerd om arbeidsprestaties te vergelijken. Dan wordt ook duidelijk waarom vermogen is gedefinieerd als arbeid per tijdseenheid. Een contextuele behandeling (bv. vermogen ontwikkeld bij het fietsen) is hier mogelijk. Het gebruik van elektrische energie wordt in de praktijk gemeten met een kwh-teller. Via dit toestel kan het vermogen van enkele elektrische toestellen gemeten worden. Het beginsel van behoud van energie wordt als een beginsel (een axioma) aangebracht. In verband met energieomzettingen kan men ook inspelen op wat de leerlingen aan voorkennis meebrengen vanuit Technologische opvoeding (eerste graad). Men kan hier ook wijzen op een milieuvriendelijke energieomzetting en de ethische reflex die dit oproept (bv. STEG-centrale, windmolenpark). Het rendement van energieomzettingen kan geïllustreerd worden via eenvoudige kwantitatieve opdrachten. 4.7 Druk - Het begrip druk afleiden uit kracht en oppervlakte en de grootte ervan berekenen. - Kracht berekenen uit druk en oppervlakte. - Het beginsel van Pascal formuleren en aan de hand hiervan praktische toepassingen verklaren. - De formule van de hydrostatische druk geven en de druk in een vloeistof berekenen. - De wet van Archimedes geven en toepassen. - De wet van de verbonden vaten verklaren en concrete toepassingen hiervan geven. - Omschrijven hoe je de druk van een gas meet. - De begrippen boven- en onderdruk van een gas uitleggen. - Omschrijven hoe je de luchtdruk meet. Druk op vaste stoffen, definitie en eenheid en opdrachten Druk op en in vloeistoffen - beginsel van Pascal en toepassingen: hydraulische pers, rempedaal - hydrostatische druk en toepassingen: verbonden vaten, wet van Archimedes en opdrachten Druk in gassen - druk in gassen, meten van drukken, overen onderdruk - luchtdruk en luchtdrukmetingen. en opdrachten Men start met de studie van druk op vaste stoffen (praktische voorbeelden dienen als uitgangspunt). Bij het aanbrengen van de SI-eenheden, kan men best direct het verband leggen met bar en mbar die nog bij heel wat manometers gebruikt wordt. Men kan de invloed van de druk op een vloeistof behandelen met bv. een hydraulische pers, een hydraulisch remsysteem... Aansluitend op hydrostatische druk worden verbonden vaten bestudeerd. Aansluitend op de wet van Archimedes zal men spreken over zinken, zweven, stijgen en drijven. Dit sluit nauw aan bij de realiteit. De druk bij gassen kan vanuit het deeltjesmodel worden toegelicht: druk bij gassen is een botsingsdruk. AV Fysica 19 TV Toegepaste fysica

20 4.8 Gaswetten - De gaswetten geven en gebruiken. - Recht evenredige en omgekeerd evenredige verbanden herkennen vanuit de grafiek. - Voor een vaste hoeveelheid gas experimenteel het verband tussen twee toestandsgrootheden verifiëren als de derde constant gehouden wordt. - Vraagstukken in verband met gassen oplossen. - De universele gasconstante en de specifieke gasconstante berekenen. (U) Gaswet bij constante temperatuur Gaswet bij constante druk Gaswet bij constant volume Leerlingenproef: één van de gaswetten experimenteel verifiëren en grafisch weergeven Algemene gaswet Opdrachten in verband met de gas- wet( te n) Universele gasconstante, specifieke gasconstante (U) De gaswetten worden nogal eens aangegeven met de naam/namen van de onderzoekers die ze voor de eerste keer zouden geformuleerd hebben. Er is absoluut geen eensgezindheid daaromtrent. Voorzichtigheid is hier dus geboden. De gaswetten worden experimenteel afgeleid. Hierbij moet men duidelijk vermelden welke grootheden constant blijven (geldigheidsvoorwaarde). Het is tevens de ideale gelegenheid om de grafische voorstelling van meetresultaten zinvol aan te wenden en te wijzen op de beperktheid van het ideaal gasmodel. Bij de gaswet bij constante temperatuur wordt stilgestaan bij het omgekeerd evenredig verband en hoe dit grafisch te herkennen is. De volumewet bij constante druk is bijzonder interessant om aan te tonen hoe men met een eenvoudig experiment tot een belangrijk inzicht kan komen, namelijk het bestaan van een absoluut nulpunt. Elk van de gaswetten kan via het deeltjesmodel worden toegelicht. Bij de universele gasconstante maakt men gebruik van het molair volume bij standaard omstandigheden. Horizontaal vakoverleg met de collega chemie is hier aangewezen. 4.9 Temperatuur, warmtehoeveelheid en inwendige energie - Het begrip temperatuur in verband brengen met de kinetische energie van de deeltjes. - Het verschijnsel uitzetting verklaren via het deeltjesmodel. - Het begrip uitzettingscoëfficiënt interpreteren en toepassen. - Het verband tussen warmtehoeveelheid en inwendige energie verwoorden. - Het ontstaan van thermisch evenwicht toelichten en het gevolg ervan verwoorden. - Warmtehoeveelheid en temperatuurverandering van elkaar onderscheiden. - De factoren die de temperatuurverandering van een vaste stof of vloeistof beïnvloeden toelichten. - Bij warmte-uitwisseling de energiebalans Het begrip temperatuur Uitzetting Uitzettingscoëfficiënt van vaste stoffen en vloeistoffen en opdrachten Het begrip warmte en het begrip inwendige energie Specifieke (soortelijke) warmtecapaciteit bij AV Fysica 20 TV Toegepaste fysica