Valtakunnalliset valinnaiset opinnot

FY3 Energia ja lämpö (2 op)

2020-12-15T15:00:16+02:00

Opintojaksossa tutkitaan termodynaamisia systeemejä, energian siirtymistä systeemien välillä ja energian siirtymisen vaikutuksia. Keskeiset sisällöt liittyvät esimerkiksi energiantuotantoon, ilmastonmuutokseen ja rakentamiseen. Opintojakso antaa valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan keskusteluun ja päätöksentekoon.

Tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

syventää ymmärrystään energiasta fysiikan keskeisenä käsitteenä
osaa tutkia aineen termodynaamiseen tilaan ja olomuodon muutoksiin liittyviä ilmiöitä
osaa soveltaa termodynamiikan käsitteitä ja malleja energiantuotannon ratkaisujen tarkastelussa ja kestävän tulevaisuuden rakentamisessa
tunnistaa energiatasapainon ja lämmönsiirtymisen merkityksen ilmastonmuutoksessa.

Keskeiset sisällöt

voima vuorovaikutuksen voimakkuuden mittana
mekaaninen työ
termodynaaminen systeemi ja tilanmuuttujat
lämpötila, paine ja hydrostaattinen paine
energian säilyminen, sisäenergia, energian siirtyminen ja lämpömäärä
aineen lämpeneminen ja jäähtyminen sekä olomuodon muutokset
lämpölaajeneminen
kaasujen tilanmuutokset ja ideaalikaasun tilanyhtälö

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: energiantuotanto, rakentaminen ja energia kotona, ilmastonmuutos sekä lämpövoimakone.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: absoluuttisen nollapisteen määrittäminen (ekstrapolointi), veden ominaishöyrystymislämmön määrittäminen ja Boylen lain todentaminen.

Yhteys laaja-alaisen osaamisen kokonaisuuksiin:

yhteiskunnallinen osaaminen
eettisyys ja ympäristöosaaminen

Opintojakson arviointi

Numeroarviointi asteikolla 4 – 10.

Opintojaksolla toteutetaan sekä formatiivista että summatiivista arviointia, painottaen opintojakson keskeisiä tavoitteita ja sisältöjä. Formatiivinen arviointi on lähinnä opiskelijaa opinnoissa eteenpäin, tavoitteiden saavuttamista kohti auttavaa, ei dokumentoitavaa palautetta. Summatiivinen arviointi koostuu esimerkiksi opiskelijan tuotoksista ja/tai tavoitteisiin pohjautuvaa osaamista mittaavista kokeista saaduista arvosanoista.

Opintojakson arviointi perustuu monipuoliseen näyttöön sekä opiskelijan käsitteellisten ja menetelmällisten tietojen ja taitojen havainnointiin. Arvioinnissa voidaan käyttää myös itse- ja vertaisarviointia sekä ryhmätuotosten arviointia. Erilaisten kirjallisten tuotosten lisäksi voidaan arvioida opiskelijan kokeellisen työskentelyn taitoja sekä esimerkiksi tiedon hankintaa ja tutkimisen taitoja. Laaja-alainen osaaminen arvioidaan osana opintojakson formatiivista ja summatiivista arviointia.

FY4 Voima ja liike (2op)

2020-05-18T10:58:19+03:00

Opintojaksossa tarkastellaan tasaista ja muuttuvaa liikettä. Opintojaksossa perehdytään voimaan olennaisena kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia kuvaavana suureena ja siihen, miten Newtonin II lakia käytetään mallinnettaessa voiman vaikutusta liiketilan muutokseen. Energiaa ja liikemäärää tarkastellaan mekaniikan keskeisinä käsitteinä ja säilyvinä suureina.

Tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

osaa tutkia kokeellisesti voimaan ja liikkeeseen liittyviä ilmiöitä
osaa tuottaa ja analysoida graafisia esityksiä mittausaineistosta
ymmärtää säilymislakien merkityksen fysiikassa
tuntee voimaan ja liikkeeseen liittyviä turvallisuusnäkökohtia

Keskeiset sisällöt

tasainen ja tasaisesti kiihtyvä suoraviivainen liike
kappaleiden vuorovaikutus ja voima sekä Newtonin lait
voimien yhteisvaikutus, voimakuvio ja liikeyhtälö
paino ja kitka
liike-energia, potentiaalienergia ja mekaaninen energia
mekaanisen energian säilyminen ja mekaniikantyö-energiaperiaate
liikemäärä, impulssi, liikemäärän säilyminen ja yksiulotteiset törmäykset

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: vesi- ja tuulivoima, liikenne sekä urheilu. Liikenneturvallisuuden kannalta keskeisiä ovat mm. jarrutukseen ja pysähtymiseen tarvittavat matka ja aika.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: putoamiskiihtyvyyden määrittäminen, kitkakertoimen määrittäminen ja kappaleeseen vaikuttavien voimien määrittäminen.

Yhteys laaja-alaisen osaamisen kokonaisuuksiin:

Monitieteinen ja luova osaaminen
Vuorovaikutusosaaminen

Opintojakson arviointi

Numeroarviointi asteikolla 4 – 10.

Opintojaksolla toteutetaan sekä formatiivista että summatiivista arviointia, painottaen opintojakson keskeisiä tavoitteita ja sisältöjä. Formatiivinen arviointi on lähinnä opiskelijaa opinnoissa eteenpäin, tavoitteiden saavuttamista kohti auttavaa, ei dokumentoitavaa palautetta. Summatiivinen arviointi koostuu esimerkiksi opiskelijan tuotoksista ja/tai tavoitteisiin pohjautuvaa osaamista mittaavista kokeista saaduista arvosanoista.

Opintojakson arviointi perustuu monipuoliseen näyttöön sekä opiskelijan käsitteellisten ja menetelmällisten tietojen ja taitojen havainnointiin. Arvioinnissa voidaan käyttää myös itse- ja vertaisarviointia sekä ryhmätuotosten arviointia. Erilaisten kirjallisten tuotosten lisäksi voidaan arvioida opiskelijan kokeellisen työskentelyn taitoja sekä esimerkiksi tiedon hankintaa, kysymysten muodostamista, ongelmanratkaisuprosessin kuvaamista ja tutkimisen taitoja. Laaja-alainen osaaminen arvioidaan osana opintojakson formatiivista ja summatiivista arviointia.

FY5 Jaksollinen liike ja aallot (2op)

2020-12-15T15:00:30+02:00

Opintojaksossa syvennetään edellisessä opintojaksossa omaksuttuja tietoja ja taitoja. Opintojaksossa perehdytään harmoniseen vuorovaikutukseen ja gravitaatiovuorovaikutukseen sekä niiden aiheuttamiin liikeilmiöihin. Opintojaksossa tutkitaan ja mallinnetaan ääntä ja ääni-ilmiöitä mekaanisina aaltoliikkeinä.

Tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

osaa mallintaa planetaarista liikettä ympyräliikkeenä
perehtyy värähtely- ja aaltoliikkeen perusteisiin tutkimalla mekaanista värähtelyä ja ääntä
osaa kuvata jaksollista liikettä fysikaalisilla ja matemaattisilla käsitteillä
osaa mallintaa mekaanista värähtelyä ja ääntä jaksollisena liikkeenä.

Keskeiset sisällöt

momentti ja kappaleen kiertyminen
tasapaino kiertymisen suhteen yksinkertaisissa tilanteissa
tasainen ympyräliike ja normaalikiihtyvyys
gravitaatiolaki ja planetaarinen liike
jaksollinen liike, jaksonaika, taajuus ja amplitudi
harmoninen voima ja värähtelyliike sekä harmonisen voiman potentiaalienergia
mekaanisten aaltojen synty, eteneminen ja heijastuminen
mekaanisten aaltojen diffraktio ja interferenssi sekä seisovat aallot
ääni aaltoliikkeenä, äänen intensiteettitaso, äänen ominaisuudet ja eteneminen

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: heiluri, soittimet, akustiikka ja äänentoisto, melun haittavaikutukset ja kuulon suojaaminen sekä ultraäänikuvaus.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: heilurin heilahdusajan määrittäminen, äänen nopeuden määrittäminen ja äänen taajuusanalyysi.

Yhteys laaja-alaisen osaamisen kokonaisuuksiin:

yhteiskunnallinen osaaminen
vuorovaikutusosaaminen

Opintojakson arviointi

Numeroarviointi asteikolla 4 – 10.

Opintojaksolla toteutetaan sekä formatiivista että summatiivista arviointia, painottaen opintojakson keskeisiä tavoitteita ja sisältöjä. Formatiivinen arviointi on lähinnä opiskelijaa opinnoissa eteenpäin, tavoitteiden saavuttamista kohti auttavaa, ei dokumentoitavaa palautetta. Summatiivinen arviointi koostuu esimerkiksi opiskelijan tuotoksista ja/tai tavoitteisiin pohjautuvaa osaamista mittaavista kokeista saaduista arvosanoista.

Opintojakson arviointi perustuu monipuoliseen näyttöön sekä opiskelijan käsitteellisten ja menetelmällisten tietojen ja taitojen havainnointiin. Fysiikan tietoja ja niiden soveltamista voidaan osoittaa eri tavoin, kuten selittämällä, graafisesti mallintamalla ja matemaattisia malleja käyttämällä. Erilaisten tuotosten lisäksi arvioidaan opiskelijan työskentelyä, esimerkiksi kysymysten muodostamista, ongelmanratkaisuprosessin kuvaamista ja tutkimisen taitoja. Arvioinnissa otetaan huomioon taito työskennellä kokeellisesti, hankkia tietoa ja soveltaa sitä.

FY6 Sähkö (2op)

2020-12-15T15:00:42+02:00

Opintojakson perehdytään keskeisimpiin sähköistä vuorovaikutusta kuvaaviin malleihin sekä sähköenergian ja sähkötekniikan käsitteisiin. Opiskelija saa perustiedot yksinkertaisten virtapiirien suunnittelusta ja tutkimisesta. Opintojaksossa käsitellään myös sähköturvallisuutta ja tutustutaan sähkötekniikan sovelluksiin.

Tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija:

osaa tutkia kokeellisesti sähköön liittyviä ilmiöitä ja tehdä sähköopin perusmittauksia
osaa käyttää kentän ja potentiaalin käsitteitä sähkökentän kuvaamisessa
tuntee sähkölaitteisiin ja sähköenergian siirtoon liittyviä turvallisuusnäkökohtia.

Keskeiset sisällöt

jännite ja sähkövirta tasavirtapiireissä
resistanssi ja Ohmin laki
sähköteho ja Joulen laki
vastusten kytkennät jaKirchhoffinlait
akut ja akun latauspiiri
Coulombin laki ja homogeeninen sähkökenttä
potentiaalienergia ja potentiaali homogeenisessa sähkökentässä
kondensaattori ja kondensaattorin energia
puolijohteet, diodi ja LED komponentteina virtapiirissä
sähköturvallisuus: sulake, suojausluokitus ja läpilyöntilujuus

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: yksinkertaiset sähkölaitteet, aurinkokenno tasajännitelähteenä ja sähköenergian varastoiminen.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: mittauksia komponenttien toiminnasta virtapiirissä ja pariston sisäisen resistanssin kokeellinen määrittäminen.

Yhteys laaja-alaisen osaamisen kokonaisuuksiin:

eettisyys ja ympäristöosaaminen

Arviointi:

Numeroarviointi asteikolla 4 – 10.

Opintojakson arviointi perustuu monipuoliseen näyttöön sekä opiskelijan käsitteellisten ja menetelmällisten tietojen ja taitojen havainnointiin. Arvioinnissa voidaan käyttää myös itse- ja vertaisarviointia sekä ryhmätuotosten arviointia. Erilaisten kirjallisten tuotosten lisäksi voidaan arvioida opiskelijan kokeellisen työskentelyn taitoja sekä esimerkiksi tiedon hankintaa ja tutkimisen taitoja. Laaja-alainen osaaminen arvioidaan osana opintojakson formatiivista ja summatiivista arviointia.

FY7 Sähkömagnetismi ja valo (2op)

2020-12-15T15:00:58+02:00

Opintojaksossa perehdytään sähkömagnetismiin ilmiöalueena, jossa sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset esiintyvät rinnakkain. Opintojaksossa käsitellään ajasta riippuvia sähkömagneettisia ilmiöitä, joista keskeisin on sähkömagneettinen induktio. Opintojaksossa tarkastellaan myös sähkömagneettista säteilyä ja erityisesti sen tutuinta lajia, valoa. Sähkömagnetismiin perustuvien sovellusten tarkastelussa keskitytään niiden merkitykseen yhteiskunnan kehityksen mahdollistajana.

Tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

ymmärtää induktioilmiön keskeisen merkityksen sähkömagnetismissa
ymmärtää sähköenergian tuotannon ja siirron fysikaaliset perusteet ja merkityksen yhteiskunnan toiminnan kannalta
tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn lähteitä ja vaikutuksia
ymmärtää valon sähkömagneettisena ilmiönä.

Keskeiset sisällöt

ferromagnetismi ja magneettinen dipoli
magneettinen vuorovaikutus ja magneettikenttä

varatun hiukkasen liike homogeenisessa sähkö- ja magneettikentässä
virtajohtimen magneettikenttä ja kahden virtajohtimen välinen voima
sähkömagneettinen induktio, Lenzin laki ja pyörrevirrat
generaattori, vaihtovirran synty, muuntaja ja energian siirto sähkövirran avulla
sähkömagneettinen säteily ja sen spektri sekä mustan kappaleen säteilyn spektri
valon heijastuminen, taittuminen ja kokonaisheijastuminen
valon interferenssi ja diffraktio
valon polarisaatio kvalitatiivisesti

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: hiukkaskiihdytin, tuulivoima ja optinen tiedonsiirto.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: magneettivuon tiheyden määrittäminen käämin sisällä, valon heijastumisen ja taittumisen tutkiminen rajapinnassa sekä laserin aallonpituuden määrittäminen hilan avulla.

Yhteys laaja-alaisen osaamisen kokonaisuuksiin:

monitieteinen ja luova osaaminen
eettisyys ja ympäristöosaaminen

Opintojakson arviointi

Numeroarviointi asteikolla 4 – 10.

FY8 Aine, säteily ja kvantittuminen (2 op)

2020-05-18T11:09:21+03:00

Opintojaksossa perehdytään kvanttifysiikan käsitteelliseen ja teoreettiseen rakenteeseen sekä niiden kokeelliseen pohjaan. Keskeistä on aineen rakenne ja perusvuorovaikutukset sekä se, miten nämä vaikuttavat aineen ominaisuuksiin. Opintojakso käsittelee kvanttifysiikan teknologisia sovelluksia sekä sitä, miten kvanttifysiikka ilmenee alkeishiukkastason ilmiöistä nanomittakaavaan ja aina kosmisen mittakaavan ilmiöihin saakka. Tarkastelun kohteena ovat myös erilaiset radioaktiiviseen hajoamiseen, ionisoivaan säteilyyn ja kvantittumiseen perustuvat teknologiat.

Tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön
tutustuu kvanttifysiikkaan perustuvaan maailmankuvaan alkeishiukkasfysiikasta kosmologiaan
ymmärtää kvantittumiseen perustuvan teknologian merkityksen nyky-yhteiskunnassa.

Keskeiset sisällöt

energian kvantittuminen aineen ja säteilyn vuorovaikutuksessa
fotoni sähkömagneettisen säteilykentän kvanttina
atomin rakenne, atomin elektronien kvanttitilat ja aaltomekaanisen atomimallin periaate
kvantittumiseen perustuva teknologia: laser ja kvanttirakenteet
atomiytimen rakenne ja muutokset, radioaktiivinen hajoaminen
ydinreaktiot, massan ja energian ekvivalenssi, ytimen sidosenergia
ydinvoima, fissio ja fuusio
hajoamislaki
ionisoivan säteilyn lajit ja biologiset vaikutukset sekä soveltaminen lääketieteessä ja teknologiassa
hiukkasfysiikan standardimalli
maailmankaikkeuden kehitys

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: säteilyturvallisuus, säteilyn käyttö lääketieteessä, ilmastonmuutos ja kasvihuoneilmiö.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: spektrin mittaaminen, spektrin muutoksen tarkastelu fluoresenssi-ilmiössä, mittaukset laser-diodeilla ja opintojakson aihepiiriin liittyvät simulaatiot.

Yhteys laaja-alaisen osaamisen kokonaisuuksiin:

Hyvinvointiosaaminen
Yhteiskunnallinen osaaminen

Arviointi:

Numeroarviointi asteikolla 4 – 10.

Opintojaksolla toteutetaan sekä formatiivista että summatiivista arviointia, painottaen opintojakson keskeisiä tavoitteita ja sisältöjä. Formatiivinen arviointi on lähinnä opiskelijaa opinnoissa eteenpäin, tavoitteiden saavuttamista kohti auttavaa, ei dokumentoitavaa palautetta. Summatiivinen arviointi koostuu esimerkiksi opiskelijan tuotoksista ja/tai tavoitteisiin pohjautuvaa osaamista mittaavista kokeista saaduista arvosanoista.

Opintojakson arviointi perustuu monipuoliseen näyttöön sekä opiskelijan käsitteellisten ja menetelmällisten tietojen ja taitojen havainnointiin. Arvioinnissa voidaan käyttää myös itse- ja vertaisarviointia sekä ryhmätuotosten arviointia. Erilaisten kirjallisten tuotosten lisäksi voidaan arvioida opiskelijan kokeellisen työskentelyn taitoja sekä esimerkiksi tiedon hankintaa, kysymysten muodostamista, ongelmanratkaisuprosessin kuvaamista ja tutkimisen taitoja. Laaja-alainen osaaminen arvioidaan osana opintojakson formatiivista ja summatiivista arviointia.