Valtakunnalliset valinnaiset opinnot
FY3 Energia ja lämpö (2 op)
Opintojakson kuvaus ja laaja-alaisen osaamisen tavoitteet
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. Laaja-alaisen osaamisen tavoitteista korostuvat yhteiskunnallinen osaaminen sekä eettisyys ja ympäristöosaaminen.
Opintojakson tavoitteena on, että
- 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.
Opintojakson 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 arviointi
Arviointi kohdistuu fysiikan yleisten tavoitteiden saavuttamiseen opintojaksokohtaisia tavoitteita ja keskeisten sisältöjen hallintaa painottaen. Oppimisprosessin aikana annettu arviointi ja palaute tukevat opiskelijaa fysiikan osaamisensa tiedostamisessa ja kehittämisessä. Samalla opiskelija harjaantuu itsearviointiin.
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.
Opintojakso arvioidaan numeroarvioinnilla asteikolla 4-10.
FY4 Voima ja liike (2 op)
Opintojakson kuvaus ja laaja-alaisen osaamisen tavoitteet
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. Laaja-alaisen osaamisen tavoitteista korostuvat monitieteellinen ja luova osaaminen sekä yhteiskunnallinen osaaminen.
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.
Opintojakson 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 mekaniikan energiaperiaate
- liikemäärä, impulssi, liikemäärän säilyminen ja yksiulotteiset törmäykset
Opintojakson arviointi
Arviointi kohdistuu fysiikan yleisten tavoitteiden saavuttamiseen opintojaksokohtaisia tavoitteita ja keskeisten sisältöjen hallintaa painottaen. Oppimisprosessin aikana annettu arviointi ja palaute tukevat opiskelijaa fysiikan osaamisensa tiedostamisessa ja kehittämisessä. Samalla opiskelija harjaantuu itsearviointiin.
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.
Opintojakso arvioidaan numeroarvioinnilla asteikolla 4-10.
FY5 Jaksollinen liike ja aallot (2 op)
Opintojakson kuvaus ja laaja-alaisen osaamisen tavoitteet
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. Laaja-alaisista tavoitteista korostuvat yhteiskunnallinen osaaminen sekä monitieteellinen ja luova osaaminen.
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.
- 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 arviointi
Arviointi kohdistuu fysiikan yleisten tavoitteiden saavuttamiseen opintojaksokohtaisia tavoitteita ja keskeisten sisältöjen hallintaa painottaen. Oppimisprosessin aikana annettu arviointi ja palaute tukevat opiskelijaa fysiikan osaamisensa tiedostamisessa ja kehittämisessä. Samalla opiskelija harjaantuu itsearviointiin.
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.
Opintojakso arvioidaan numeroarvioinnilla asteikolla 4-10.
FY6 Sähkö (2 op)
Opintojakson kuvaus ja laaja-alaisen osaamisen tavoitteet
Opintojaksossa 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. Laaja-alaisista tavoitteista korostuvat eettisyys ja ympäristöosaaminen sekä yhteiskunnallinen osaaminen.
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.
- jännite ja sähkövirta tasavirtapiireissä
- resistanssi ja Ohmin laki
- sähköteho ja Joulen laki
- vastusten kytkennät ja Kirchhoffin lait
- 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 arviointi
Arviointi kohdistuu fysiikan yleisten tavoitteiden saavuttamiseen opintojaksokohtaisia tavoitteita ja keskeisten sisältöjen hallintaa painottaen. Oppimisprosessin aikana annettu arviointi ja palaute tukevat opiskelijaa fysiikan osaamisensa tiedostamisessa ja kehittämisessä. Samalla opiskelija harjaantuu itsearviointiin.
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.
Opintojakso arvioidaan numeroarvioinnilla asteikolla 4-10.
FY7 Sähkömagnetismi ja valo (2 op)
Opintojakson kuvaus ja laaja-alaisen osaamisen tavoitteet
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, ja tätä kautta opintojakso liittyy yhteiskunnallisen osaamisen sekä eettisen ja ympäristöosaamisen laaja-alaisiin tavoitteisiin.
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.
- 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 arviointi
Arviointi kohdistuu fysiikan yleisten tavoitteiden saavuttamiseen opintojaksokohtaisia tavoitteita ja keskeisten sisältöjen hallintaa painottaen. Oppimisprosessin aikana annettu arviointi ja palaute tukevat opiskelijaa fysiikan osaamisensa tiedostamisessa ja kehittämisessä. Samalla opiskelija harjaantuu itsearviointiin.
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.
Opintojakso arvioidaan numeroarvioinnilla asteikolla 4-10.
FY8 Aine, säteily ja kvantittuminen (2 op)
Opintojakson kuvaus ja laaja-alaisen osaamisen tavoitteet
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. Laaja-alaisen osaamisen tavoitteista opintojaksolla korostuvat yhteiskunnallinen osaaminen sekä monitieteellinen ja luova osaaminen.
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.
- 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 arviointi
Arviointi kohdistuu fysiikan yleisten tavoitteiden saavuttamiseen opintojaksokohtaisia tavoitteita ja keskeisten sisältöjen hallintaa painottaen. Oppimisprosessin aikana annettu arviointi ja palaute tukevat opiskelijaa fysiikan osaamisensa tiedostamisessa ja kehittämisessä. Samalla opiskelija harjaantuu itsearviointiin.
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.
Opintojakso arvioidaan numeroarvioinnilla asteikolla 4-10.