LUKU 1

1. Yleistä

Tähän opintojakson osaan on koottu muutamia keskeisiä teoriatehtäviä pakollisen fysiikan 1 ov:n eri osa-alueilta ja näiden tehtävien avulla pyritään suorittamaan loppuun jo aloitettu fysiikan opintojakso oppipajassa.  Materiaali on tarkoitettu esim. niille opiskelijoille, jotka tarvitsevat erityistä tukea fysiikan opinnoissa, joiden opintojakso on jäänyt kesken jostain syystä aiemmin, esim. opiskelija on siirtynyt toisesta oppilaitoksesta kesken opintojakson jne..

Tenttimisluvan saanut opiskelija voi hyödyntää materiaalia valmistautuessaan kokeeseen suorittaen opintojakson teoriat verkossa. Opettajan valitsemat kokeelliset tehtävät opiskelija suorittaa jonkin opiskelijaryhmän mukana dokumentoidusti annetun aikataulun mukaan. Tämä opintojakso käsittää n. 15 tuntia fysiikan teoriatehtäviä keskeisin osin.

1.1. Opintojakson sisältö ja materiaalit

Opintojakso sisältää teoriatehtäviä fysiikan eri osa-alueista n. 15 oppitunnin osalta.

Opintojakson tehtävät ovat vaikeusasteeltaan erilaisia ja samassa osiossa on erilaisia tehtäviä ottaen huomioon erilaiset oppijat. Kaikki osiossa olevat tehtävät pyritään suorittamaan.

Esimerkkejä tehtävistä:

Teksti-, taulukko- ja diatiedostona olevat tehtävät tallennetaan ensin omalle koneelle, vastataan kysymyksiin, tallennetaan tiedosto ja suljetaan se. Sitten tiedostot palautetaan kunkin osion palautuskansioon klikkaamalla palautuskansiota ja etsimällä tiedosto sieltä mihin olet sen tallentanut. 

Tentti -tehtävät palautetaan painamalla lähetä kaikki ja lopeta -yritys painiketta tehtävän jälkeen. Tenttitehtävissä testataan muutamilla peruskysymyksillä, miten asioita on opittu. Tenttitehtävät voivat sisältää myös avoimia ns. esseekysymyksiä.

Hot Potatoes -tyyppisissä tehtävissä on muistettava painaa -tarkista painiketta. Lisätietoa saa ohjausaikoina.  Hot Potatoes –tehtävissä tutustutaan esim. uusiin käsitteisiin ja asiaan tai kerrataan aikaisemmin opittua siten, että apuna tehtävissä on vihje –painike. Jos et osaa vastata kysymykseen tai täyttää ristikkoa, niin käytä apuna vihjettä ja saat siten autettuna ratkaisun. Asian omaksumisen kannalta on tärkeää, että luet saadut kokonaiset lauseet kertaalleen läpi. Nämä ristikot yms. auttavat myös opintojakson kokeeseen tai arvioitaviin tehtäviin kertaamisessa.

Yhdessä osiossa on erilaisia arvioitavia tehtäviä koko kokonaisuudesta ja siten opintojakson teoriaosuus voidaan myös arvioida näiden sekä tehtyjen tehtävien perusteella, erillistä koetta ei välttämättä tarvitse koko opintojakson suorittaneelle eli sekä teorian Moodlessa että käytännön työt suorittaneelle.

Opiskelumateriaalina tehtävien suorittamiseksi voidaan hyödyntää seuraavia fysiikan ja kemian oppikirjoja:

WSOY: KEFY (Häikiö – Kahila – Ratilainen – Ängeslevä)

WSOY: 7 ASKELTA FYSIIKKAAN JA KEMIAAN (Heikkinen – Lepola – Raivio – Ylihärsilä)

TAMMI: Fysiikka 1 Fysiikka Luonnontieteenä (Lehto – Luoma – Eloranta)

EDITA: Delta Tekniikan fysiikka ja kemia (Aaltonen – Hänninen – Seikola – Virtanen)

EDITA: Ravitsemis- ja talousalan fysiikka ja kemia (Haapalehto – Parikka – Turto)

OTAVA: Fysiikan ja kemian fuusio eri ammattialoille omat kirjat: esim. matkailu-, ravitsemus- ja talousala, tekniikka ja liikenne sekä sosiaali- ja terveysala

Materiaalissa on lisäksi hyperlinkkejä Internetissä oleviin fysiikan tiedostoihin. Nämä materiaalit auttavat opintojakson suorittamisessa. Kaikki linkit avautuvat omiin ikkunoihin.

1.2. Opintojen suorittamisessa eteneminen

Alkutapaaminen

Opintojakso alkaa pakollisella aloitustapaamisella. Ensimmäisellä kerralla annetaan ohjeet opintojakson suorittamiseen esim. avain opintojaksolle, ohjeet opintojakson tehtävien palauttamiselle, tietoa eri tehtävätyypeistä jne.

Alkutapaaminen järjestetään Oulun seudun ammattiopiston Myllytullin yksikössä lukujärjestykseen merkittynä aikana ja tilassa.

Opiskelutavat

Opintojakso suoritetaan oppipaja-aikaan sekä itsenäisesti opiskellen muina aikoina yhden periodin aikana. Opintojakson tehtävät palautetaan sähköisessä muodossa erikseen sovittuina aikoina. Ohjaaja antaa palautetta opintojakson suoritetuista tehtävistä kerran viikossa. Opintojakson tehtävät arvioidaan arvosanalla 0 – 5.

Arviointi

Ohjaaja antaa palautteen suoritetuista tehtävistä kerran viikossa. Opintojakson suorittamiseen varataan aikaa yksi opintojakso ja opiskelija palauttaa tehtäviä viikoittain siten, että ne ovat arvioitavissa viimeistään kunkin viikon perjantaina.

Opintojakso arvioidaan asteikolla 0 – 5. Koko fysiikan opintojakso eli käytännön tehtävät mukaan lukien aikaa käytetään 1 opintojakso. Ohjaaja sopii opintojakson aikana tehtävät käytännön harjoitustyöt opiskelijan kanssa heti opintojakson alussa.

Opiskelijan suorittamat käytännön työt valitaan eri fysiikan osa-alueista ja esimerkkitöistä. Käytännön työt arvioidaan hyväksytysti vasta, kun itse työ, työn dokumentointi annetun ohjeen mukaan (mittauspöytäkirja, välineet, laskutoimitukset, kytkeminen käytäntöön sekä mahdolliset kuvaajat) sekä työhön liittyvät muut tehtävät on hyväksytty. Aikaa varataan yhteen käytännön työhön kokonaisuudessaan n. 2 oppituntia.

Käytännön työt voidaan valita esim. seuraavista:

-          Vanhat mitat ja SI-järjestelmän mukaiset mitat -mittaaminen

-          Nousutehon mittaaminen

-          Keskinopeuden määrittäminen

-          Paperin putoamisaika

-          Kitka ja väliaineen vastus -työ

-          Veden virtausnopeuden määrittäminen

-          Tiheyden mittaaminen: kiinteät aineet (kananmunatyö) ja nesteet (areometri)

-          Putoamiskiihtyvyyden määrittäminen

-          Törmäyspallot telineessä

-          Energian kulutus

-          Hydraylisen nosturin malli (ilman ja nesteen kokoonpuristumattomuus)

-          Painekattila -työ

-          Verenpaineen mittaaminen

-          Heronin pata

-          Woodin metallin sulamispisteen määrittäminen

-          Lämpöenergian säilyminen

-          Lämpöenergian siirtymistavat -työt

-          Lämpötilan seuraaminen ja erilaiset lämpömittarit sekä eri lämpötila-asteikot

-          Veden ominaislämpökapasiteetin määrittäminen

-          Nesteiden lämpölaajeneminen

-          Pituuden lämpölaajeneminen

-          Boylen lain koje

-          Äänen voimakkuuden mittaaminen

-          Valaistusvoimakkuuden mittaaminen

-          Jännitteen ja virran mittaaminen

-          Sähköparit

-          Valon heijastuminen ja taittuminen

-          Linssit ja peilit -työt

-          Mittaukset graafisen laskimen avulla esim. lämpötila jne.

-          mahdolliset muut opettajan esittämät fysiikan työt eri osa-alueista

Aikataulu

Opintojakson aikataulu ilmoitetaan aloitustapaamisessa. Tehtävien palauttaminen tapahtuu viikoittain Moodleen. Kaikki tehtävät on oltava palautettuna viimeistään opintojakson viimeisenä päättymispäivänä. Opintojakson tehtäviä kannattaa palauttaa keskeneräisenäkin, vaikka ei ehdi kokonaan niitä tekemään viikon aikana.

Opintojakson ohjausta annetaan Moodlen kautta. Ohjaajalle voi laittaa viestiä Moodlen kautta ja palautetta annetaan lähituntien aikana sekä viikkopalautteen yhteydessä.

Opintojakson viimeisellä kerralla on kaikille pakollinen lopputapaaminen, jolloin suoritetaan opintojakson palaute.

2. Johdatus fysiikkaan

JOHDATUS FYSIIKKAAN (tutustuminen fysiikan keskeisiin käsitteisiin) ja POHDINTATEHTÄVIÄ FYSIIKKAAN LIITTYEN (käytännön fysiikkaa)

Tee seuraavat tehtävät ja palauta teoriatehtävät JOHDATUS FYSIIKKAAN -palautuskansioon.

2.1. Fysiikan keksintötehtäviä

TEHTÄVÄ 1: Seuraavissa lauseissa on esitetty eri keksintöjen historiaa. Sinun tehtävänä on täydentää oikeat syntymävuodet seuraavien lauseiden perään, joissa kerrotaan, milloin eri keksintöjen merkkivuotta vietetään. (Lähde keksintövuosille: Fysiikka 1: Fysiikka luonnontieteenä Lehto – Luoma s. 21)

a)     Kirjoitat paljon koulutehtäviä lyijykynällä, joka on tänä vuonna v. 2008, 445 vuotta vanha.

b)     Pyyhekumi on tärkeä väline ja se huomattiin 238 vuotta sitten.

c)     Tutki omasta MP3-soittimesta, kuinka monta paristoa se vaatii toimiakseen. Paristo täyttää tänä vuonna 208 vuotta.

d)     Vuonna 2049 täyttää hakaneula 200 vuotta, milloin se siis keksittiin?

e)     Sinulla on todennäköisesti käytössä erilainen puhelin kuin vuonna 1876, jolloin se keksittiin. Kuinka monta vuotta tuosta on kulunut aikaa?

TEHTÄVÄ2: a) Seuraavissa runoissa on aakkosrunon muodossa esitetty fysiikan eri keksintöjä. Poimi keksinnöt runoista ja kirjoita ne tämän tehtävän vastaukseksi. Kuinka monta keksintöä löysit ja kuinka monta niistä kuuluu arkipäivääsi?

Runo 1:

Dynamiitti fysiikkaa

kehruukonekin

jälki mikropiiristä mukanaan

mustekynä sulkakynän

tullessaan tuo.

Runo 2:

Hakaneulasta haaveiltiin

helmitaulu laskimena

kuulakärkikynän lyijykynän

tilalle toi. 

Runo 3:

Anders Celsius kehitti

lämpömittarin länsinaapuri.

Mikroaaltouunin patentti

Yhdysvalloissa.

Runo 4:

Arkipäivään fysiikasta iloa

kosmetiikka, puhelin, pölynimuri ja

radio tuovat.

Runo 5:

Ajattelen höyrykonetta,

ilmapuntaria

kompassia suuntineen.

Runo 6:

Elektroniikkaa kehittynyttä

loistelamppuja, sähköliettä.

Teippasiko

tietokone, transistorit

tulevaisuuden uuden.

TEHTÄVÄ2: b) Etsi seuraavien keksintöjen tekijöiden nimet ja vuosiluvut joko kirjastosta, Internetistä (voit hyödyntää esim. tekniikan museon www-sivuja) tai fysiikan oppikirjoista.

-          Sykemittari

-          Abloy -lukko

-          AIV- rehunsäilöntämenetelmä

TEHTÄVÄ2:c) Valitse yksi fysiikan keksinnöistä ja kuvaile sitä siten, että, vaikka kukaan ei näkisi keksinnön kuvaa, voidaan tekstin perusteella arvata mikä se on? (HUOM! Tekstissäsi et saa käyttää suoraan keksinnön nimeen liittyviä sanoja)

2.2. Fysiikan pohdintatehtäviä

TEHTÄVÄ 1: Seuraavassa kahdessa kaaviossa on esitetty tulokset, mitkä 5 sähkölaitetta kotona ovat opiskelijoille tärkeimmät.

Esimerkiksi lieden halusi ylemmän kaavion mukaan jättää kotiinsa 2 opiskelijaa. Tutki kuvaajia tarkkaan ja vastaa niiden jälkeen oleviin kysymyksiin.

Kaavio1: Tärkeimmät sähkölaitteet kotona, tutkimus tehty yhdelle opiskelijaryhmälle, Myllytullin yksikössä, v. 2007

Kaavio2: Tärkeimmät sähkölaitteet kotona, tutkimus tehty toiselle opiskelijaryhmälle, Myllytullin yksikössä v. 2007

       a)      valitse 5 tärkeintä näiden kuvaajien perusteella molemmista ryhmistä ja pohdi löytyikö samankaltaisuuksia ryhmien välillä

b)      mikä oli tärkein kaaviossa 1 ja vastaavasti mikä oli tärkein kaaviossa 2

c)      mikä oli vähiten tärkein kaaviossa 1 ja vastaavasti vähiten tärkein kaaviossa 2

d)      kerro omin sanoin, molemmista kuvaajista. Pohdi seuraavia:

-          mitkä asiat vaikuttavat valintaan?

-          ovatko kaikki valinnat erittäin järkeviä oikeassa elämässä, kun ainoastaan 5 sähkölaitetta saa jäädä tämän jälkeen käyttöön?

-          miten selvitään niiden laitteiden osalta, joita ei enää ole?

-          ovatko kaikki sähkölaitteet tarpeellisia yleensä?

-          jos keksit jonkin sähkölaitteen, jota tässä ei ole esitetty ja voisi olla tarpeellinen tai turha – nimeä se.

TEHTÄVÄ 2: Fysiikassa oivaltaminen ja keksinnöt ovat erittäin tärkeitä. Uusilla keksinnöillä voidaan parantaa vanhoja laitteita tai jopa kehittää aivan uusia toimivampia laitteita.

a)     Nimeä 5 fysiikan keksintöä, joita käytät päivittäin.

b)     Seuraavassa on lueteltu joitakin päivittäin käyttämiämme fysiikan keksintöjä. Kirjoita laitteiden perään, mitä olivat ne laitteet, joita käytettiin ennen vanhaan näiden laitteiden sijasta kun seuraavia ei ollut vielä keksitty:

Vedenkeitin

Pyykinpesukone

Jääkaappi

Ruohonleikkuri

Pölynimuri

TEHTÄVÄ 3: Innovaatiotehtävä ns. morfologinen analyysi: (Lähde: Fysiikka 1: Lehto – Luoma – Eloranta s. 37 – 38 Luistimen kehittäminen)

Kehitä tässä tehtävässä koulureppua seuraavien ominaisuuksien suuntaan (nämä voisivat olla hyvän repun ominaisuuksia):

-          ergonominen (mukava kantaa)

-          kevyt

-          kestää käyttöä

-          sopii tavaraa, taskuja

-          voi kuljettaa monipuolisia tavaroita/aineita, paperia, nestettä yms.

-          voi lainata

-          monikäyttöinen, tarkoituksen mukainen

-          vaihtoehtoja

-          pystyy säätämään

-          käyttöikä

-          halpa ja helppo valmistaa

a)     Muuta repun jotakin ominaisuutta toimivammaksi seuraavan taulukon avulla. Rastita jokaiselta riviltä ainoastaan yksi vaihtoehto. Voit itse lisätä taulukkoon verbin.

b)Kirjoita nyt yksi lause edellisen taulukon avulla, joka parantaisi alkuperäistä koulureppuasi, jotta sitä voisi eri tilanteissa käyttää.

c) Kirjoita tähän jokin tuote omasta arkielämästäsi, jota olisi mielestäsi kehitettävä toimivammaksi.

TEHTÄVÄ 4: Fysiikkaa on monissa käytännön tilanteissa eri muodoissaan. Kirjoita 2 asiaa jokaiseen kohtaan, mitä voisit mitata fysiikan keinoin tarkkaan seuraavissa tilanteissa arkielämässä? Etsi apua fysiikan oppikirjoista tai Internetistä. Voit kysyä myös apua toiselta opiskelukaverilta Moodlen kautta.

a)     lentokone: nousu, laskeutuminen, lentäminen, tavaroiden kuljettaminen lentokoneella jne.

b)     auto: ajaminen, liikkeelle lähteminen, jarruttaminen, ajaminen, renkaat, tien pinta, törmäys, liikenneonnettomuudet jne.

c)     tulipalot: suojavaatteet, sammutusvälineet, kuka sammuttaa, millä keinoin sammutetaan jne.

”KUN JOKIN ON TARKKAAN MITATTAVISSA FYSIIKAN KEINOIN, ON KYSYMYKSESSÄ SILLOIN SUURE”

2.3. Fysiikkaan -ristikko

Täytä ristikko fysiikkaan liittyvillä sanoilla. Vihjeet auttavat sinua, mikäli et keksi jotakin sanaa.