Pulsar Docentenhandleiding

Pulsar Docentenhandleiding Natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 3 isbn: 978 9001 31129 2

Docentensite: www.pulsarnatuurkunde.noordhoff.nl Leerlingensite: vwo.pulsarnatuurkunde.noordhoff.nl

Met medewerking van Leo te Brinke Ton van den Broeck Sjef Buil Yo van Dijk Jan van Heugten Gerben de Jong Peter Koopmans Rob Ouwerkerk Jos Verbeek

Pulsar Natuurkunde 1 vwo deel 3 Docentenhandleiding

1

INHOUD Algemeen

3

Hoofdstuk 16 Magneetvelden en elektrische velden . Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Planning .......................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. ICT………………………………………………………………………………………………………………...............Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Voorbeeldstudiewijzer ..................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Eindtermen ...................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Tips……........................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Pulsjes ............................................................................................................. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Practica ........................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.

Hoofdstuk 17 Elektrische energie................................ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Planning .......................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. ICT…………………… ...................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Voorbeeldstudiewijzer ..................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Eindtermen ...................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Tips….. ............................................................................................................ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Pulsjes ............................................................................................................. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Practica ........................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.

Hoofdstuk 18 Atoomfysica ........................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Planning .......................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. ICT……............................................................................................................ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Eindtermen ...................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. De kandidaat kan............................................................................................. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Tips….. ............................................................................................................ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Pulsjes ............................................................................................................. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Practica ........................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Practicumbenodigdheden ................................................................................ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.

Hoofdstuk 19 Kernfysica/astrofysica .......................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Planning .......................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. ICT….. ............................................................................................................. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Voorbeeldstudiewijzer ..................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Eindtermen ...................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Tips…. ............................................................................................................. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Practica ........................................................................................................... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Pulsjes ............................................................................................................. Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Practicumbenodigdheden ................................................................................ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.


2

Algemeen Noordhoff Uitgevers heeft ervoor gekozen om de docentenhandleiding bij Pulsar digitaal aan te bieden. De informatie op de methodesite (www.pulsarnatuurkunde.noordhoff.nl) wordt regelmatig geactualiseerd. In deze docentenhandleiding vindt u op hoofdstukniveau de volgende onderdelen: • • • • • • • • •

Planning met studiebelasting Aanwijzingen bij de ICT-opdrachten Voorbeeldstudiewijzer Specificatie van de eindtermen Tips Antwoorden op de pulsjes Aanwijzingen bij practica Practicumbenodigdheden Uitkomsten

De pulsjes (conceptvragen) die in alle hoofdstukken staan, zijn ook digitaal beschikbaar als powerpointpresentatie. Met een beamer kun je de vragen projecteren en is de aandacht centraal gericht. De uitkomsten van de opdrachten vindt u ook op de site per deel. In de bijdruk van de leerboeken zullen ze achterin worden opgenomen.

Methodewijzer Wilt u meer informatie over de methode Pulsar, ga dan naar de methodesite en klik op het tabblad Methodewijzer.

Arrangement Bij Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 3 horen de volgende onderdelen: • Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 3 informatieboek • Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 3 werkblok • Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 3 uitwerkingen • Pulsar natuurkunde 2e vwo bovenbouw deel 3 docenten cd-rom uitwerkingen en toetsen • Pulsar natuurkunde Tweede fase Docentenpakket Plus De ICT-opdrachten, i-Puls, bereikt u via de docentensite of de leerlingensite. Docentenpakket U kunt een vaksectieabonnement nemen op het docentenpakket plus. Hiermee krijgt u toegang tot een presentatietool waarmee u via een beamer of digiboard plaatjes, schema’s, zo doe je datjes en pulsjes uit leerboek of ict kunt laten zien in de klas. Bovendien vindt u hier de uitwerkingen van alle opdrachten uit het boek, toetsen en de complete docentenhandleiding met alle aanvullende materialen.

Toetsmateriaal Bij elk deel van Pulsar hoort een docenten cd-rom. Deze cd-rom bevat de uitwerkingen van alle opdrachten in het informatieboek en per hoofdstuk twee voorbeeldtoetsen met uitwerkingen en normering. U kunt zowel klant en klare toetsen uitprinten als zelf toetsen op de cd-rom aanpassen en uitprinten. In het informatieboek staat aan het einde van elk hoofdstuk het onderdeel proefwerkvoorbereiding. Leerlingen kunnen de digitale toets op de i-Puls gebruiken om hun kennis van de begrippen d.m.v. standaardvragen te toetsen.


3

Studielasturen Pulsar natuurkunde 2e vwo De leerstof is verdeeld over drie leerboeken. De hoofdstukken zijn zodanig over de leerboeken verdeeld dat ze als jaardelen ingezet kunnen worden. In het nieuwe examenprogramma staat beschreven welke onderwerpen verplicht op het SE getoetst moeten worden. Deze onderwerpen staan in het leerboek in aparte hoofdstukken wat het toetsen vergemakkelijkt. Het betreft de hoofdstukken 4 Meten en regelen, 12 Het elektromagnetisch spectrum, 13 Ga en vloeistof, 14 Warmte, 17 Elektrische energie en H18 Atoomfysica. Uiteraard kunnen de andere onderwerpen ook getoetst worden in het schoolexamen, maar u kunt ook voor andere vakonderdelen kiezen. Wel dient het volledige programma onderwezen te worden. Zie voor een uitgebreide omschrijving van het examenprogramma de syllabus die ook op de site is te vinden. In het examenprogramma zijn 40 uren gereserveerd voor de oefening van praktische vaardigheden. De onderzoeksopdrachten aan het eind van ieder hoofdstuk zijn uitermate geschikt om vaardigheden te oefenen. Deze opdrachten zijn geschreven voor een studielast van ca. 4 uren maar kunnen gemakkelijk uitgebreid worden tot een grote praktische opdracht of zelfs een profielwerkstuk. Hieronder staat een tabel met een mogelijke verdeling van de studielasturen over de verschillende onderwerpen die in het programma staan. Ook is er tijd opgenomen voor examenvoorbereiding en een praktische opdracht. Opgemerkt dient te worden dat de tabel schattingen bevat voor een gemiddelde leerling. Overzicht studielasturen Pulsar natuurkunde vwo Hoofdstuk Deel 1 1 2 3 4 5 6 7

Titel

Studielasturen

Bewegen in grafieken Bewegen en rekenen Elektriciteit Meten en regelen (SE) Licht Kracht en beweging Krachten in evenwicht Totaal Deel 1

19 20 19 19 22 18 21 138

8 9 10 11 12 13 14 15

Energie omzetten Trillingen Golven Werpen en draaien Het elektromagnetisch spectrum (SE) Gas en vloeistof (SE) Warmte (SE) Straling Totaal Deel 2

18 21 20 23 16 19 14 22 153

16 17 18 19

Magneetvelden en elektrische velden Elektrische energie (SE) Atoomfysica (SE) Kernfysica/Astrofysica Totaal Deel 3

25 20 16 16 77

Deel 2

Deel 3

Totaal totaal theorie oefening praktische vaardigheden praktische opdracht (school)examenvoorbereiding Totaal


368 40 20 52 480

4

Coach Coach is een meet- en regelprogramma voor de natuurwetenschappelijke vakken. Het is de Windowsversie van het veel gebruikte programma IP-Coach. Naast regelen (Techniek) en meten (aansluiten van sensoren op de computer) is ook modelleren en meten aan videobeelden (het zogenaamde videometen) mogelijk. Het programma Coach en bijbehorende meetpanelen en sensoren is verkrijgbaar bij het Centrum voor Microcomputer Applicaties (CMA) in Amsterdam: http://www.cma.science.uva.nl.

Pulsar Natuurkunde en Coach In de tweede editie van Pulsar Natuurkunde tweede fase zijn practica opgenomen die gebruik maken van Coach. Elk practicum bestaat uit twee onderdelen: een practicuminstructie in het werkblok en de voor Coach benodigde bestanden die u van de docentensite kunt downloaden. De bestanden (zogenaamde projecten) zijn per deel havo en vwo opgenomen in een zip-bestand met bijvoorbeeld de naam PROJH501 (havo deel 1 Coach 5) of PROJV602 (vwo deel 2 Coach 6). Installatie projecten in Coach 5 • download het betreffende zip-bestand vanaf de Pulsar-docentensite en sla het bestand op een voor u bekende locatie op uw harddisk; • ‘unzip’ het bestand; • start het programma Coach 5 in de docentmodus; • open in de menubalk het menu Gereedschap en start Projectbeheer; • schuif in het rechter schermdeel de schuifbalk naar beneden en zoek de locatie waar u een Coach-project hebt opgeslagen (u vindt een mapicoon met een rode letter c en een mapnaam als ‘Pulsar Natuurkunde havo deel 1'); • selecteer een project en druk op de knop ‘Kopieer’; • sluit projectbeheer. Starten projecten in Coach 5 • start het programma Coach 5; • zoek in het scherm ‘Kies een Project’ naar de Pulsar projecten; • als dit scherm niet verschijnt, klik dan in de knoppenbalk op de knop ‘Kies een Project’; • selecteer een Pulsar project en klik op de knop ‘Kies’; • selecteer een activiteit en klik op de knop ‘Kies’. Openen projecten in Coach 6 • download het betreffende zip-bestand vanaf de Pulsar-docentensite en sla het bestand op een voor u bekende locatie op uw harddisk; • ‘unzip’ het bestand; • start het programma Coach in de docentmodus; • klik in het openingsscherm in de knoppenbalk op de knop ‘Openen’; • zoek de locatie van de Coach projecten op de harddisk; • selecteer de gewenste map en klik op ‘Openen’, u ziet de activiteiten staan; • selecteer een activiteit en klik op ‘Openen’, als er nog geen meetpaneel is aangesloten, klikt u op ‘Negeren’.


5

Hoofdstuk 16 Magneetvelden en elektrische velden Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 16.1 Magneetvelden 16.2 Elektromagneten 16.3 De lorentzkracht 16.4 Elektrische velden 16.5 Versnellen en afbuigen Onderzoek Afsluiting

25 slu (29 slu) 2 slu 4 slu 5 slu 5 slu 5 slu (4 slu) 4 slu

ICT 19 Dit is een proef met coach 5. Het zip bestand van de coach opdrachten moet worden uitgepakt in de "projects" map van IP- Coach. Bij een gewone installatie is dat de map C:\Coach5V2\Projects\. Na het uitpakken is er dan een map: C:\Coach5V2\Projects\ Pulshn1.c5t bijgekomen waarin alle opdrachten staan. De proef duurt ongeveer een lesuur. Je kunt spoelen gebruiken met bijvoorbeeld 250 en 500 windingen. Nodig per opstelling: - PC met coachlab2 en het programma IP-coach5. - De magneetsensor 024BT of een vergelijkbare. - Weerstand van 3 Ω. - Spoelen van bijvoorbeeld 250, 500 en 1000 windingen. - Variabele spanningsbron - snoertjes 43 Deze applet staat op de i-puls en gaat over de werking van de elektromotor. Deze kunnen leerlingen ook thuis uitvoeren. Deze activiteit duurt 10 minuten. In het werkblok tekenen de leerlingen de richting van de lorentzkrachten en ze beantwoorden enkele vragen. 79 Dit is een applet over de lorentzkracht op bewegende lading. Op de i-puls zit deze direct na de applet over de elektromotor. Je kunt er voor kiezen om ze direct na elkaar te doen. Samen nemen de opdrachten niet meer dan 20 minuten in beslag. Als extra oefening kan er door de leerling thuis of op school met de cd-rom geoefend worden met de eenheid extra oefening en door het maken van de ‘Test je zelf’ als proefwerkvoorbereiding.


6

Voorbeeld studiewijzer Leerstof 16.1

16.2

16.3

16.4

Opmerkingen - Doe opdracht 1 klassikaal - Maak de opdrachten 2, 3 en 4 door de bronnen 1 t/m 3 te bestuderen. - Doe pulsje 7 klassikaal - Maak de opdrachten 5 t/m 13. - Doe practicum 10 over de vorm van het magneetveld van verschillende magneten. - Controleer al je antwoorden met het uitwerkingenboek. - Doe opdracht 14 klassikaal - Maak de opdrachten 15, 16 en 17 door de bronnen 5 t/m 7 te bestuderen. - Doe practicum 18 en i-puls 19. - Maak de opdrachten 20 t/m 24 en bespreek 23 klassikaal. - Maak de opgaven 25 t/m 29 en controleer de antwoorden van deze paragraaf.

SLU teller 1

2

3

4 Als je in de klas niet de beschikking over een computer hebt kan deze opdracht ook thuis op je eigen computer met 5 de cd-rom. 6

- Doe pulsje 30 klassikaal. - Maak de opdrachten 31 t/m 36 door de bronnen 9 t/m 12 te bestuderen. - Doe practicum 37 - Maak de opdrachten 35 t/m 42. - Doe de i-puls 43 en practicum 45 over de elektromotor. - Maak de opdrachten 44 en 46 t/m 48 en controleer al je antwoorden. - De proef met de plasmabol kan gedemonstreerd worden en eventueel ook de proeven van de opdrachten 55 en 59. Maak Bij de proef van opdracht 55 is geen werkblokpagina. opdracht 49. - Maak de opdrachten 50 en 51 door de bronnen 14 en 15 te bestuderen. - Maak de opdrachten 52 t/m 54 door de bronnen 16 t/m 18


7

8 9 10 11 12

13

7

16.5

14

te bestuderen. - Maak de opdrachten 56 t/m 61 - Maak de opdrachten 62 t/m 65. - Controleer al je antwoorden. - Doe opdracht 66 klassikaal. - Maak de opdrachten 67 en 68 door de bronnen 20 en 21 te bestuderen. - Maak de opdrachten 69 t/m 71 door de bronnen 22 t/m 24 te bestuderen - Maak de opdrachten 72 en 73 - Doe pulsje 75 klassikaal - Maak de opdrachten 74 t/m 78. - Doe i-puls 79 en maak opdracht 80 - Controleer je antwoorden van deze paragraaf

afsluiting - Maak een keuze uit onderzoek A, B of C

15 16 17

18

19 20 21 Stel een groepje samen van 3-4 leerlingen en verdeel de taken 22 om de opdrachten goed uit te 23 kunnen voeren. 24

onderzoek - Bestudeer het overzicht. -Bestudeer de proefwerkvoorbereiding - Maak de ‘test jezelf’ op de Ipuls. - Leer het hoofdstuk. - Maak de het voorbeeldproefwerk. Neem Binas mee. - Maak het proefwerk.


25 (4 optioneel)

8

Eindtermen Hoofdstuk 16 Magneetvelden en elektrische velden Subdomein B3: Elektromagnetisme (CE) De kandidaat kan elektrische en magnetische velden beschrijven, elektromagnetische verschijnselen verklaren en analyseren. Specificatie De kandidaat kan 1 de effecten beschrijven van de aanwezigheid van elektrische lading: · positieve en negatieve lading; · homogeen elektrisch veld; · veldlijnen, veldsterkte; · ontladingen, onweer. 2 energieverandering van een geladen deeltje in een elektrisch veld berekenen: · verband tussen spanning en kinetische energie; · omrekenen eV naar joule en omgekeerd; · elektronenkanon van beeldbuis en oscilloscoop; · röntgenbuis; · lineaire versneller. 3 magnetische verschijnselen verklaren in termen van magnetisch veld: · veldlijnen; · sterkte van het magnetische veld; · permanente magneet, rechte stroomdraad, spoel; · relais, reedcontact. 4 de richting en de grootte van de lorentzkracht bepalen op stroomdraden en op geladen deeltjes: · elektromotor en draaispoelmeter; · afbuiging elektronenbundel; · hallsensor. 5 de volgende formules toepassen Fel = qE , Δ Ek = qU , FL = BI l, FL = Bqv, B = μ 0

E=

NI . l

Fe q


9

Aanwijzingen Tips Proef 19 kun je natuurlijk ook zonder coach uitvoeren. Je kunt dan bijvoorbeeld kijken naar het aantal paperclips dat blijft hangen aan een spoel, afhankelijk van de stroomsterkte en het aantal windingen. Het aantonen van de lorentzkracht op bewegende lading kun je ook laten zien door een magneet voor een oscilloscoopscherm te houden. Op de site van de universiteit van Nijmegen (Radboud Universiteit) kun je veel informatie vinden over de zwevende kikker. Zie http://www.ru.nl/ De horizontale component van het aardmagneetveld van de aarde kun je meten door een kompasnaald in een spoel te zetten. De spoel moet je dan in noord-zuid richting opstellen. De stroom door de spoel moet dusdanig van richting zijn dat er een tegengesteld gericht magneetveld aan de aarde wordt opgewekt. Door de stroom te meten, waarbij het kompasnaaldje van richting verandert, kun je de grootte van de horizontale component van het aardmagneetveld bepalen. Met een vertikaal opgesteld naaldmagneetje bepaal je de richting. Uit de hoek met de horizontaal bereken je dan de grootte van het aardmagneetveld. Je kunt de horizontale component van het aardmagneetveld ook bepalen door de stroom zo te kiezen dat de kompasnaald een hoek van 45° maakt met de noord-zuid richting. Het magneetveld van de spoel is dan even groot als de horizontale component van het aardmagneetveld. Pulsjes 7

E Als A en B elkaar aantrekken, is minstens een van de twee een magneet en de ander van ijzer. Of het zijn beide magneten. Als B en C elkaar niet aantrekken, dan is C gemaakt van een niet-magnetisch materiaal zoals koper of eventueel wel van ijzer, als ook B van ijzer was.Zie het overzicht hieronder. 1 2a 2b 3

A magneet magneet magneet ijzer

B magneet ijzer ijzer magneet

C koper ijzer koper koper

A is niet juist wegens 2a, 2b en 3 B is niet juist wegens ‘alles’ C is niet juist wegens 2a D is niet juist wegens 1 en 3 23

C De kompasnaald geeft hier de richting aan van de veldlijnen van de spoel. Buiten de spoel lopen de veldlijnen van de noord- naar de zuidpool, dus B is niet juist. Dan ook A niet. Binnen de spoel lopen de veldlijnen van de zuid- naar de noordpool, dus C is juist.

30

B De gloeidraad moet stroom kunnen geleiden. Dat kan in principe elk metaal zijn, maar meestal is het wolfraam. Dus A is niet juist. De gloeidraad gaat niet trillen als de lamp niet brandt. Dus C is niet juist. De gloeidraad trilt alleen als er een stroom door gaat, dus B is juist. Er werkt dan een zogenaamde lorentzkracht op de draad.

75

C De kinetische energie neemt met een factor 2 toe. De kinetische energie is evenredig met de snelheid in het kwadraat: Ek = ½ mv2. Neemt Ek met een factor 2 toe, dan neemt v2 ook met een


10

factor 2 toe, dus v met een factor √2. Aangezien de snelheid van de deeltjes constant is in de buisjes en de deeltjes in ieder buisje even lang onderweg zijn, moet de lengte van het derde buisje ook √2 keer zo groot zijn. Immers s = vt Practica 10 -

-

Het magneetveld van enkele soorten magneten en combinaties van magneten bekijken. Je kunt het karton (of plexiglas) beter een halve cm boven de magneet plaatsen. Mogelijkheden van combinaties van magneten: Twee staafmagneten met gelijke polen naar elkaar toe en met ongelijke polen naar elkaar toe leggen. Of twee staafmagneten evenwijdig leggen. Twee hoefmagneten tegen over elkaar leggen. Dit kan op twee manieren. Vier staafmagneten met de polen naar elkaar toe leggen. Ook hier kun je een of meerdere magneten draaien. Het is aardig de leerling digitale foto’s te laten maken van de veldlijnen, eventueel met hun mobieltje en deze in een verslag te laten verwerken. De prachtigste kunstwerken zijn het resultaat. Nodig per opstelling: Minimaal twee staafmagneten, een hoefmagneet en een ringmagneet. Busje ijzervijlsel Stuk stevig karton (of plexiglas) Plakband

18 Dit is de proef van Orsted. Neem een dikke koperdraad en een spanningsbron die veel stroom kan leveren. Zorg er wel voor dat je de schakelaar korte tijd sluit, anders kan de draad te heet worden. Tik even een paar keer tegen het karton als je de proef met ijzervijlsel uitvoert. Dan kan het ijzervijlsel zich makkelijker richten. Nodig per opstelling: - Een spanningsbron - Schakelaar - Dikke koperdraad - Twee snoertjes en twee krokodillenklemmen - Een kompasnaald - Busje ijzervijlsel - Dik stuk karton 37

-

Bij deze proef meet je de Lorentzkracht met een weegschaal. Neem wel een nauwkeurige weegschaal. Mochten leerlingen bij N1 nog niet Fz = mg hebben gehad, dan verdient het aanbeveling dit even toe te lichten. Neem ook hier een spanningsbron die behoorlijk wat stroom kan leveren. Nodig per opstelling: Nauwkeurige weegschaal Spanningsbron Hoefmagneet Koperdraad Twee snoertjes met twee krokodillenklemmen in een statief. Magneetsensor en computer toebehoren (zie practicum 19)

45 Je kunt het elektromotortje uit de opening van deze paragraaf heel eenvoudig bouwen. Gebruik twee paperclips die je verbuigt en in de klei prikt. Deze ondersteunen het spoeltje. Rol het koperdraad op tot een spoeltje met een diameter van ca. 2 cm. Zorg ervoor dat er ongeveer 1,5 cm koperdraad aan beide kanten overblijft om op de paperclips te leggen. Schraap met een mesje aan de uiteinden van het spoeltje het isolatiemateriaal aan één kant weg. Maak vier paperclips vast aan de uiteinden van de twee stroomdraadjes. Verbind de polen van de batterij met de twee steunen. Leg het spoeltje erop en geef het een zetje.


11

55 -

59

I.p.v. paperclips kun je natuurlijk ook krokodillenklemmen gebruiken. Nodig per opstelling: Batterij van 9 V Dun stuk geïsoleerd koperdraad Zes paperclips Beetje klei Twee geïsoleerde stroomdraadjes Voorbeelden van proefjes met statische elektriciteit: Stukjes papier, watten of haar aantrekken met een geladen plastic of glazen. Waterstraal afbuigen met een geladen buis. Een gewreven ballon aan het plafond “plakken”. Twee geladen plastic buizen elkaar laten afstoten en een plastic buis een glazen buis laten aantrekken. (er zijn dus twee soorten lading) Met de Van de Graaff generator: Papiersnippers of watten in de buurt van de kap houden en loslaten. De snippers en watten worden aangetrokken, maar na een korte tijd weer afgestoten. Een staaf met lange papierreepjes op de kap plaatsen. Een leerling opladen door hem of haar de kap vast te laten pakken, terwijl ze geïsoleerd staat. Een tl-buis laten branden door hem met een kant tegen de kap houden. Zelf moet je dan niet geïsoleerd staan. Denk erom dat je eerst de kap vastpakt en dan pas de generator aanzet. Anders krijg je een schok. Op de kap een stapel aluminium wegwerpbordjes plaatsen. Bij het opladen van de kap zweven de bordjes elegant door het lokaal. Deze proef kun je goed uitvoeren met een Van de Graaff generator of met een elektriseermachine. Deze proef is het best geschikt als demonstratie. Gebruik bijvoorbeeld slaolie of vloeibare paraffine om de griesmeelkorrels in te strooien.


12

Practicumbenodigdheden hoofdstuk opdracht omschrijving 16 10 busje ijzervijlsel staafmagneet hoefmagneet ringmagneet stuk karton plakband 16 18 spanningsbron schakelaar dik stuk koperdraad snoertjes krokodillenklemmen kompasnaald busje ijzervijlsel stuk karton 16 19 PC met coachlab2 magneetsensor 024BT weestand van 3 ohm variabele spanningsbron spoelen snoertjes 16 37 digitale weegschaal spanningsbron hoefmagneet koperdraad snoertjes krokodillenklemmen (in statief) magneetsensor 16 45 batterij van 9 V dun stuk geisoleerd koperdraad paperclips klei geisoleerd stroomdraadje 16 55 plastic buis glazen buis Van de Graaff generator papiersnippers en watten tl-buis 16 59 Van de Graaff generator griesmeel slaolie/paraffine-olie verschillend gevormde elektroden overheadprojector


aantal per opstelling opmerking 1 2 eventueel 4 1 eventueel 2 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 3 (verschillend aantal windingen) 5 1 1 1 1 2 2 1 1 6 1 2 2 2 1 1 1

demonstratie

demonstratie

13

Hoofdstuk 17 Elektrische energie Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 17.1 Inductiespanning 17.2 Wisselspanning 17.3 Transformator 17.4 Energietransport Onderzoek Afsluiting

20 slu (24 slu) 4 slu 4 slu 4 slu 4 slu (4 slu) 4 slu

ICT In opdracht 16 wordt met een simulatie duidelijk gemaakt hoe een magnetische zweeftrein met behulp van inductiespoelen gedragen en geleid kan worden. In het tweede deel een simulatie van de werking van een (elektrodynamische) microfoon. Aan de hand van beide simulaties worden de beginselen van het verschijnsel inductie nogmaals belicht. Inclusief de werkblokopdracht duurt dat ongeveer 20 minuten. Dit hoofdstuk bevat nog enkele practica waarbij de computer als meetinstrument gebruikt kan worden. Zie de toelichting bij de proeven: 28, 34 en 37.


14


17.2

17.3

17.4

Opmerkingen

SLU teller 1

-Doe pulsje 1 klassikaal. -Doe eventueel eerst proef 7; De verschillende proeven kunnen ook gedemonstreerd gebruik je werkblok. worden. 2 - Maak opdracht 2 t/m 6 en gebruik daarbij bron 1 t/m 4. -Maak opdracht 8 t/m 14. Gebruik de bronnen. 3 -Doe proef 15. Als je moet wachten voor je een -Doe ict-opdracht 16. -Maak opdracht 17 tot en met computer kunt gebruiken ga je gewoon verder met de volgende 4 19; lees daarbij bron 5. opdrachten. Deze opdracht kun -Doe proef 20. -Maak opdracht 21 t/m 23. je ook thuis doen of in je eigen Controleer je antwoorden met tijd op een computer ergens op het uitwerkingenboek. school. 5 -Maak opdracht 24 -Maak opdracht 25 t/m 27 en gebruik daarbij bron 6 t/m 8. 6 Als je voor practicum op je -Doe proef 28; gebruik je beurt moet wachten ga je werkblok. -Maak de opdrachten 29 t/m gewoon verder met de volgende 7 opdracht en doe je het practicum 33. later. De proeven kunnen ook in 8 -Doe proef 34 m.b.v. het een andere volgorde worden werkblok. gedaan of gedemonstreerd -Maak opdracht 35 en 36. -Doe proef 37 in je werkblok. worden. -Maak opdracht 38 en 39; lees daarbij bron 9. Controleer je antwoorden met het uitwerkingenboek. 9 -Maak opdracht 40. -Doe eventueel eerst proef 43; Als je moet wachten om dit gebruik je werkblok. practicum uit te kunnen voeren 10 - Maak opdracht 41 en 42 en ga je eerst verder met de 11 gebruik daarbij bron 10 t/m 12. opdrachten. -Maak opdracht 44 t/m 51 en 12 lees daarbij ook bron 13. Controleer je antwoorden met het uitwerkingenboek. -Maak opdracht 52 tot en met 55 en bestudeer bron 14 en 15 13 goed. -Maak opdracht 56 tot en met Als je lang moet wachten om dit 58. practicum uit te kunnen voeren, 14 -Doe practicum 59 in je ga je gewoon verder met de werkblok. opdrachten. -Maak opdracht 60. 15 -Doe practicum 61 in je Practicum 61 kan ook werkblok gedemonstreerd worden. Als je 16 -Maak opdracht 62-64 moet wachten, ga je gewoon


15

-Controleer je antwoorden met verder met de opdrachten. behulp van het uitwerkingenboek. afsluiting - Maak een keuze uit Stel een groepje samen van 3-4 onderzoek A of B leerlingen en verdeel de taken 17 om de opdrachten goed uit te 18 kunnen voeren. 19 onderzoek - Bestudeer het overzicht. -Bestudeer de proefwerkvoorbereiding - Maak de ‘test jezelf’ op de Ipuls. - Leer het hoofdstuk. - Maak de het voorbeeldproefwerk. - Maak het proefwerk. Neem Binas mee.


20 (4 optioneel)

16

Eindtermen Hoofdstuk 17 Elektrische energie Subdomein B4: Inductie en wisselstromen (SE) De kandidaat kan het principe van elektromagnetische inductie toepassen, het gedrag van wisselspanningen en –stromen beschrijven en analyseren. Toelichting De kandidaat kan 1 het principe van elektromagnetische inductie kwalitatief toepassen: - bewegende magneet in een spoel; - draaiend draadraam in homogeen magneetveld; - dynamo; - in- en uit-schakelverschijnselen. 2 stroom door en spanning over de spoelen van een transformator berekenen: - formules voor de ideale transformator; - creëren van zeer hoge spanningen of stromen; - energietransport over lange afstand; - scheiden van circuits met het oog op veiligheid en ontkoppeling. 3 wisselspanningen en wisselstromen meten en gelijkrichten: - oscilloscoop, multimeter en computer; - diodebrugcel; - maximale waarde van de wisselspanning; - effectieve waarde van de wisselspanning; - periode en frequentie. 4 de volgende formulestoepassen: Φ = Bn A, U ind = N

ΔΦ Δt

,

Up Us

=

Np Ns

I (t ) = I max sin(2πft ), U eff =

1 2

, Pp = Ps , U (t ) = U max sin(2π ft ), 2 U max , I eff =

1 2

2 I max , η =


Pnuttig Pin

⋅100%, .

17

Aanwijzingen

Pulsje B. In het aluminium ontstaan kringstromen door de draaiende magneet, die stromen ondervinden lorentzkrachten van de magneet. In een dynamo ontstaat ook stroom door het draaien van een magneet, maar dan in een spoel met koperdraad. In plastic kan geen stroom lopen dus met plastic lukt het niet. Met ijzer ook niet want dan wordt de plaat tegen de magneet aan getrokken.

1

Practica 7

-

15

-

Inductieverschijnselen onderzoeken. Hier wordt kwalitatief onderzocht onder welke omstandigheden inductiespanningen ontstaan en waar die spanning van afhangt. Voor wie dat liever kwantitatief onderzoekt is er de extra proef. De metingen kunnen ook met een stroommeter i.p.v. een spanningsmeter, maar dan moet de inwendige weerstand groot zijn, anders klopt de vergelijking van verschillende spoelen niet vanwege hun verschillende weerstand. Wie bij het laatste onderdeel een voedingskast gebruikt moet nagaan of die snel genoeg in- en uitschakelt. Als de spanning een beetje traag opbouwt of wegvalt gebeurt er weinig; dan kan beter een losse schakelaar gebruikt worden. Nodig per opstelling: verschillende spoelen, sterke en zwakke staafmagneet, gevoelige analoge spanningsmeter met de nulstand in het midden, batterij of andere gelijkspanningsbron, minstens vier aansluitsnoeren, schakelaar, ijzeren staafje (bv. ijzeren statiefpen; een stalen schaar kan ook) weekijzeren kern. De proef duurt ongeveer 20 minuten, als de proef alleen kwalitatief wordt uitgevoerd. Enkele klassieke proeven die de krachtwerking ten gevolge van inductiestroom duidelijk maken. De eerste leent zich ook voor een ‘verrassende’ demonstratie met twee ringen. Uiteraard moet dan niet te zien zijn dat één van de ringen doorgezaagd is. De ringen moeten zó opgehangen zijn dat ze wel kunnen slingeren maar niet kunnen draaien. De vierde proef is niet zo bekend. Een snel draaiende magneet uit een fietsdynamo kan een aluminiumstrook in beweging brengen, bijvoorbeeld op een luchtkussenvoertuig. Natuurlijk kan zo’n voertuig ook magnetisch afgeremd worden, bijvoorbeeld met een staafmagneet. Nodig per opstelling: staafmagneet, twee aluminiumringen waarvan er één doorgezaagd is (ca 4 cm middellijn is handig), garen of dun touw, statief met horizontale staaf erin, lichtlopende fietsdynamo met aansluitsnoeren fietsvóórlampje in fitting, PVC buis waar staafmagneet doorheen kan, precies even lange en dikke aluminium of koperen buis, opvangkussen voor de magneet, luchtkussenbaan met blazer luchtkussenglijder met aluminiumstrook erop, (accu)boormachine, ronde magneet uit fietsdynamo.


18

Alle proeven samen duren wel 50 minuten, zeker als er wordt stilgestaan bij de verklaring van de proeven tijdens de uitvoering. 20

-

28

-

34

Enkele zelfinductieproeven met in- en uitschakelverschijnselen en het effect van een smoorspoel. Het is zaak de combinatie spoel-lampjes zo te kiezen dat het lampje in serie met de spoel nog goed brandt en het inschakeleffect toch goed te zien is. (Uitschakeleffecten zijn moeilijk te zien omdat het lampje toch al nagloeit.) Het lukte ons het best met een spoel met 200-400 windingen en twee fietsvóórlampjes. De spanningspiek bij het uitschakelen is goed voelbaar als de kring eerst gesloten wordt door twee stekkers tegen elkaar te houden en ze dan weer van elkaar te halen terwijl je het metaal van beide stekkers vasthoudt. Bij een flinke zelfinductie (gesloten kern, spoel met veel windingen) kan dat zelfs bij een paar volt voedingsspanning al stevig aankomen. Wie dat de leerlingen wil laten voelen moet eerst zelf proberen of het verantwoord is. De proef met wisselspanning kan eventueel uitgebreid worden door met een toongenerator de frequentie-afhankelijkheid te onderzoeken. Nodig per opstelling: spoel met passende U-kern en sluitstuk, minimaal vijf aansluitsnoertjes, twee lampjes in fitting, schakelaar, gelijk- en wisselspanningsvoeding. eventueel toongenerator met instelbare frequentie. De proef duurt ongeveer 15 minuten. Onderzoek aan een fietsdynamo door de geleverde spanning te bestuderen en eventueel door demontage. Natuurlijk kunt u ook een reeds gedemonteerde dynamo klaarleggen. Tenslotte kan de leerling zijn of haar creativiteit tonen door zelf een originele(?) dynamo te ontwerpen en bouwen. De dynamo kan in draaiing gebracht worden met een rubber wieltje in een accuboormachine, maar gewoon het wieltje over je arm of been rollen gaat ook prima. De tafelrand is meestal te glad en kan beschadigd raken door het metalen wieltje! Een zelfbouwdynamo kan werken met draaiende magneten, maar ook met trillende of slingerende magneten of spoelen. Of een golfslagdynamo??? Enige zorg voor een juiste behandeling van de magneten is wel aan te bevelen. Dit zou ook een prima onderzoeks- of ontwerpopdracht kunnen zijn. Ook een vergelijkend onderzoek naar verschillende fietsdynamo’s is mogelijk. Nodig per opstelling: fietsdynamo, oscilloscoop of computer met spanningssensor, fietsvóórlampje in fitting, schakelaar, aansluitsnoeren (minstens 5). Als de dynamo ook gedemonteerd wordt: gereedschap, staafmagneet of kompasje. Voor het zelf maken van een dynamo: (staaf)magneten, spoelen of wikkeldraad, spijkers, veren, draaitafel, statiefmateriaal… Afhankelijk van de keuze tussen de verschillende mogelijkheden duurt de proef 15 minuten tot zeker een hele les. (wanneer dynamo’s worden vergeleken of ontworpen en gebouwd) Zelf uitzoeken wanneer gelijk- en wisselspanning hetzelfde effect hebben. Daarbij wordt een klassieke methode gebruikt om de lichtsterkte van twee lampjes te vergelijken: de ‘vetvlekfotometer’.


19

-

37

-

43

-

59

De gebruikte gelijkspanningsbron moet goed afgevlakt zijn; de gelijk- óf de wisselspanningbron moet regelbaar zijn. Een ‘schakelbord’ waarop de lampfittingen vastgezet kunnen worden is hier handig. Voor deze proef hoeft het niet pikdonker te zijn maar de verlichtingsomstandigheden moeten wel constant zijn. Nodig per opstelling: twee gelijke lampjes (niet te zwak, bv. fietsvóórlampjes) fittingen, gelijk- en wisselspanningsbron (één van beide regelbaar), tweekanaals oscilloscoop of computer met twee spanningssensoren, aansluitsnoeren (minstens 4), papiertje in stabiele verticale houder, olie, bv. in pipet De proef duurt met uitwerking ongeveer 15 minuten. Een diodebrug met lichtgevende diodes, aangesloten op een toongenerator. Bij een frequentie van 1 Hz kun je goed zien wat er gebeurt. Gebruik twee kleuren diodes met ongeveer dezelfde drempelspanning, anders heeft de gelijkgerichte spanning verschillend hoge ‘toppen’. Het is handig als de leds al op componenthouders zitten, met het diodesymbool erop in de juiste richting. Wie tijd wil besparen kan ook de hele brug op één houder maken, met vier stekerbusjes én de symbolen van de diodes erop. Maar het helemaal zelf in elkaar zetten heeft natuurlijk wel meerwaarde voor de leerling. Gebruik een lampje dat niet veel stroom nodig heeft, bijvoorbeeld een fietsachterlampje. De stroommeters moeten een daarbij passend meetbereik hebben, en analoog zijn met de nulstand in het midden. Bij het meten van twee spanningen in één schakeling met een oscilloscoop of computer kunnen ‘nulproblemen’ (kortsluiting t.g.v. een gemeenschappelijke nuldraad) ontstaan. Het kan natuurlijk ook met twee oscilloscopen, maar dan nog kunnen via de randaarde problemen optreden. Gebruik in dat geval een ongeaard stopcontact, als dat verantwoord is in de betreffende ruimte. Nodig per opstelling: vier leds in houder (2 kleuren), lampje in fitting, toongenerator, snoertjes (aantal afhankelijk van de montage van de leds), twee stroommeters (analoog, nulstand in het midden), tweekanaals oscilloscoop of computer met twee spanningssensoren De proef duurt ongeveer 20 minuten als de schakeling nog opgebouwd moet worden. De werking van een transformator en onderzoek naar de primaire en secundaire spanningen en stromen. Het is handig te beginnen met een spoel met niet teveel windingen. De proef kan ook met één spanningen stroommeter maar dan kost het wat meer tijd. Nodig per opstelling: verschillende spoelen (minstens drie, bv. 100, 200, 400 windingen), bijpassende U-kern met sluitstuk, aansluitsnoeren, waaronder één lange, regelbare wisselspanningbron, 2 wisselstroommeters, 2 wisselspanningsmeters, lampje in fitting. Deze proef duurt ongeveer 20 minuten. Het rendement van een zonnecel.


20

Dit is een aardige proef om de leerlingen te laten zien dat het rendement van een zonnecel laag is en dat je dus veel zonnecellen nodig hebt om een behoorlijk elektrisch vermogen te kunnen leveren. Bij de proef wordt aangenomen dat 100 lux overeen komt met een zonneinstralingsvermogen van 1 W per m2. Dat is misschien voor de ware kenner wat discutabel, maar het werkt op leerlingen niveau prima. Nodig per opstelling: zonnecel luxmeter statiefmateriaal 2 verschillende kleine weerstanden Spanningsmeter Stroommeter minstens 5 snoertjes geodriehoek

61

-

Het energieverlies in een luidsprekersnoer beperken door onder een hogere spanning te transporteren. Dit is een variant op proef 43 in hoofdstuk 11. Ook hier geldt dat er niet overdreven getransformeerd moet worden omdat wisselspanningen boven 40 V gevaarlijk kunnen zijn. Een transformatieverhouding van ongeveer 1:25 voldoet prima. Nodig per opstelling: toongenerator, versterker, luidspreker, wisselspanningsmeter, dun luidsprekersnoer (minstens 25 m), twee identieke transformatoren (oude luidsprekertrafo’s uit een buizenversterker zijn geschikt) muziekbron (CD-speler, MP3-speler…) De proef duurt 10 minuten.

Een klassieke proef met de transformator is het doorsmelten van een fietsspaak. Die is niet in het boek opgenomen omdat dan de verrassing er al af is, en omdat lang niet iedereen een daarvoor geschikte transformator heeft. Laat u niet weerhouden de proef te demonstreren, bijvoorbeeld als introductie op paragraaf 3. Natuurlijk laat u dan ook zien dat de secundaire spanning slechts enkele volts is en dat aanraken ongevaarlijk is.


21

Practicumbenodigdheden Hoofdstuk opdracht omschrijving 17 7 verschillende spoelen staafmagneet batterij of andere (gelijk)spanningbron spanningsmeter schakelaar aansluitsnoeren ijzeren staafje 17

weekijzeren kern 15 staafmagneet aluminium ringen garen of dun touw statief met horizontale staaf fietsdynamo lampje in fitting pvc of perspex buis aluminium of koperen buis opvangkussen luchtkussenbaan met blazer luchtkussenglijder met aluminiumstrook erop (accu)boormachine ronde magneet uit fietsdynamo

17

20 spoel passende U-kern en sluitstuk aansluitsnoeren

aantal per opstelling opmerking minstens 2 1 sterke en 1 2 zwakke 1 analoog, nulstand in het 1 midden 1 minimaal 4 1 bv. statiefpen passend door twee spoelen 1 ca 4 cm middellijn; één 2 doorgezaagd ca 1 m 1 1 1 1 1 1

lichtlopend; liefst met vaste aansluitsnoeren fietsvoorlampje karton kan ook precies even groot als de pvc buis

1 strook ca 5 cm x 1 25 cm 1 1 zie de aanwijzingen bij 1 de proeven 1 minstens 5

lampje in fitting schakelaar

zie de aanwijzingen bij 2 de proeven 1

gelijk- en wisselspanningsvoeding

1


22

17

liefst met vaste 1 aansluitsnoeren

28 fietsdynamo oscilloscoop of computer met spanningssensor lampje in fitting schakelaar aansluitsnoeren

1 1 fietsvoorlampje 1 minstens 5 eventueel; zie de aanwijzingen bij de proeven

gereedschap staafmagneet of kompas

1 idem

gedemonteerde dynamo

1 idem zie de aanwijzingen bij de proeven niet te zwak, bv. 2 dezelfde fietsvoorlampjes één van beide 1 regelbaar

materiaal voor zelf maken van dynamo 17

17

34 lampje in fitting gelijk- en wisselspanningsbron tweekanaals oscilloscoop of computer met twee spanningsensoren aansluitsnoeren papiertje in houder olie

1 minstens 4 1 verticaal; stabiel bv. in pipet twee kleuren; 2 4 x2 moet niet veel stroom nodig hebben; bv. 1 fietsachterlampje 1 analoog; nulstand in het 2 midden zie de aanwijzingen bij de proeven

37 led in houder

lampje in fitting toongenerator stroommeter aansluitsnoertjes tweekanaals oscilloscoop of computer met twee spanningsensoren 17

1 verschillende; bv. 100-200-400 minstens 3 windingen

43 spoel passende U-kern en sluitstuk aansluitsnoeren

1 minstens 8


één lange (ca 1 m)

23

17

17

59

61

regelbare wisselspanningsbron wisselspanningmeter wisselstroommeter lampje in fitting zonnecel luxmeter statiefmateriaal en klemmen spanningsmeter stroommeter geodriehoek weerstand 5 ohm weerstand toongenerator audioversterker luidspreker wisselspanningmeter dun luidsprekersnoer transformator muziekbron

1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 bv. 20 ohm of 1 1 ohm 1 1 1 1 minimaal 25 m 2 dezelfde bv. 1:25 1 bv. MP3-speler


24

Hoofdstuk 18 Atoomfysica Planning 16 slu (20 slu) 18.1 Het begin van de moderne natuurkunde 4 slu 18.2 Het atoommodel van Bohr 4 slu 18.3 Golf of deeltje? 4 slu Proefwerk (met voorbereiding) 4 slu Onderzoek, optioneel (4 slu)

Studiebelasting van dit hoofdstuk

ICT Als extra oefening kan er door de leerling thuis of op school met de cd-rom geoefend worden met de eenheid extra oefening en door het maken van de ‘Test je zelf’ als proefwerkvoorbereiding.


25


18.2

Opmerkingen - Bestudeer bron 1, 2 en 3 aan de hand van de opdrachten 1 t/m 4. - Doe practicum 5 klassikaal. - Maak de opdrachten 6 t/m 15. De docent voert de proef uit. - Doe pulsje 8 klassikaal. - Doe practicum 14 klassikaal.

- Doe vraag 16 klassikaal. - Bestudeer bron 5 en 6 aan de hand van de opdrachten 16 t/m 18. - Maak de opdrachten 19 t/m 28. - Doe practicum 24 klassikaal. De docent voert de proef uit.

SLU teller 1

2

3 4 5 6

7 8

18.3

9 10

- Bestudeer bron 8 en 9 aan de hand van de opdrachten 29 t/m 31. - Maak de opdrachten 32 t/m 40.

11 12

Onderzoek - Maak een keuze uit onderzoek A of B

afsluiting - Bestudeer het overzicht. - Bestudeer de proefwerkvoorbereiding. - Maak de test jezelf op de ipuls. - Leer het hoofdstuk. - Maak het voorbeeldproefwerk. - Maak het proefwerk.

Stel een groepje samen van 3-4 4 extra leerlingen en verdeel de taken om de opdrachten goed uit te kunnen voeren. 17 18 19 Neem Binas mee


20

26

Eindtermen Hoofdstuk 18 Atoomfysica Subdomein E3: Elektromagnetisch spectrum (SE) De kandidaat kan het elektromagnetisch spectrum en toepassingen daarvan beschrijven, absorptie en emissie van licht in verband brengen met de spectraallijnen van atomen, het foto-elektrisch effect en de golfdeeltje dualiteit toelichten. Toelichting De kandidaat kan 1 een overzicht geven van het elektromagnetisch spectrum met voorbeelden en toepassingen: - verband tussen stralingssoort en frequentie; - lichtsnelheid, golflengte, frequentie; - frequentie en kleur. 2 uitleggen dat emissie en absorptie van licht samenhangen met energieveranderingen in een atoom: - gloeilampen; gasontladingsbuizen (waterstof, kwik, helium, neon, natrium); - de werking van fluorescentiepoeders; - spectrum van keukenzout in gasvlam; - fraunhoferlijnen in het spectrum van de zon. 3 uitleggen hoe eigenschappen van laserlicht worden gebruikt in de gezondheidszorg, de telecommunicatie en voor de bewerking van materialen: - coherentie, intensiteit; - evenwijdige bundel; - monochromatische lichtbron. 4 de uitkomst van experimenten met de fotocel verklaren met de fotonhypothese: - fotonstroom en remspanning; - fotonenergie en de uittree-energie; - bepaling van de constante van Planck; - historische betekenis voor de moderne natuurkunde. 5 met behulp van gegeven energieschema's golflengtes en frequenties van spectraallijnen berekenen: - atoommodel van Bohr kwalitatief; - ionisatie-energie; - emissie- en absorptiespectra. 6 de dualiteit van golf en deeltje toelichten op grond van de buigings- en interferentie-verschijnselen die worden waargenomen in elektrondiffractie-experimenten: - de Broglie-golflengte; - elektronenmicroscoop. 7 ten minste de volgende formules toepassen

E f = hf = h

c

λ

, ΔE = hf


27

Aanwijzingen Tips Doet de leerling practicum 14 (De constante van Planck bepalen met LEDs) dan kan de volgende opdracht (15) eventueel worden overgeslagen. Pulsjes 8

D De energie van de vrijgemaakte elektronen is het grootst als de energie van het opvallende foton groot is (kleine golflengte) en de uittree-arbeid van het metaal klein is (kleine grensfrequentie). Het juiste antwoord is dus antwoord D.

Practica 5

Ontladen van een elektroscoop door UV-straling. Schuur de zinkplaat een beetje op zodat het oxide laagje verdwijnt. Geef de elektroscoop een negatieve lading met behulp van een buisje PVC. Doe de proef een keer zonder en een keer met een glasplaat, die het UV-licht absorbeert tussen lamp en elektroscoop. Nodig per opstelling: - UV-lamp - elektroscoop - zinken plaatje - schuurpapier - glasplaatje - Pvc-buis Duur: 15 minuten

14 Bepaal de constante van Planck met 4 LEDs. Sluit de LEDjes aan op een potentiometer die is aangesloten op een spanningsbron van 5 tot 9 Volt. Om zo precies mogelijk te meten, kun je het best gebruik maken van een precisie potentiometer met tien of meer slagen. Met een digitale voltmeter meet je de spanning over de LED waarbij de LED net licht gaat geven. De gemeten spanning in volt is de energie van de fotonen uit de LED in eV. Meet de golflengte van het licht met een tralie. De leerling kijkt door het tralie naar de LED die licht geeft door een gaatje in het midden van de liniaal. De plaats van de 1e orde bundels is af te lezen op de liniaal. Nodig per opstelling: - spanningsbron - 3 of 4 LEDs (rood, groen, geel, blauw) - tralie - potentiometer - liniaal Duur: 1 lesuur


28

24 Deze proef is als demonstratie een goede inleiding voor de theorie van emissie en absorptie. Laat het licht van een natriumlamp door een kaarsvlam gaan en je ziet wel de schaduw van de kaars maar niet van de vlam. Gooi een beetje keukenzout (NaCl) in de vlam en je ziet plotseling ook de schaduw van de vlam. De proef kan ook uitgevoerd worden met een in een zoutoplossing gedoopt metalen gaasje (bijvoorbeeld van een bunsenbrander). Nodig per opstelling: - natriumlamp - kaarsje - keukenzout - scherm Duur: 10 minuten


29

Practicumbenodigdheden Hoofdstuk opdracht omschrijving 18 5 UV-lamp Elektroscoop zinken plaatje Schuurpapier Glasplaatje Pvc-buis 18 14 spanningsbron 3 of 4 LEDs (rood, groen, geel, blauw) Tralie Potentiometer Liniaal 18 24 Natriumlamp Kaarsje Keukenzout Scherm


aantal per opstelling opmerking 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

30

Hoofdstuk 19 Kernfysica/astrofysica Planning Studiebelasting van dit hoofdstuk 19.1 Deeltjes en antideeltjes 19.2 Kerncentrale 19.3 Kernfusie in de zon Proefwerk (met voorbereiding) Onderzoek, optioneel

16 slu (20 slu) 4 slu 4 slu 4 slu 4 slu (4 slu)

ICT Als extra oefening kan er door de leerling thuis of op school met de cd-rom geoefend worden met de eenheid extra oefening en door het maken van de ‘Test je zelf’ als proefwerkvoorbereiding.


31


19.2

Afsluiting

Onde rzoek

19.3

Opmerkingen - Bestudeer bron 1 t/m 4 aan de hand van de opdrachten 1 t/m 6. - Maak de opdrachten 7 t/m 10. - Maak de opdrachten 11 t/m 13. - Maak de opdrachten 14 en 15. - Bestudeer bron 6 t/m 10 aan de hand van de opdrachten 16 t/m 21. - Maak de opdrachten 22, 23 en 24. - Maak de opdrachten 25 t/m 27. - Maak de opdrachten 28 en 29. - Bestudeer bron 12 t/m 16 aan de hand van de opdrachten 30 t/m 35. - Maak opdrachten 36 en 37. - Maak de opdrachten 38 t/m 41. - Maak de opdrachten 42 t/m 45. - Kies opdracht A of B. Stel een groepje samen van 3-4 leerlingen. Verdeel het werk. - Bestudeer het overzicht. - Bestudeer de proefwerkvoorbereiding. - Maak de diagnostische toets op I-puls. - Leer het hoofdstuk. - Maak het voorbeeldproefwerk. Neem Binas mee. - Maak het proefwerk.


SLU teller 1 2 3 4 9 10 11 12 13 14 15 16 (4 extra) 17 18 19 20

32

Eindtermen Hoofdstuk 19 Kernfysica/astrofysica Subdomein E4: Radioactiviteit (CE) De kandidaat kan eigenschappen en ontstaan van ioniserende straling beschrijven, toepassingen daarvan verklaren en de effecten beschrijven van ioniserende straling op mens en milieu. Daarnaast kan hij kernreacties beschrijven en de werking van een kerncentrale bespreken. Specificatie De kandidaat kan 1 de verschillende soorten ioniserende straling en hun eigenschappen beschrijven: · achtergrondstraling, röntgenstraling, α-, β- en γ- straling; · ioniserend en doordringend vermogen; · isotopen; röntgenbuis; · natuurlijke en kunstmatige bronnen van straling; · detectie: GM-buis, bellenvat, dradenkamer, badge; · fotonenergie. 2 berekeningen maken waarbij de halveringstijd een rol speelt: · vervalkromme, activiteit. 3 een vervalvergelijking van een radioactieve kern opstellen als gegeven is welke straling wordt uitgezonden en reactievergelijkingen aanvullen voor beschreven kern- en deeltjesreacties door gebruik te maken van behoudsprincipes: · atoomnummer, massagetal, isotoop; · α - , β − -, β + -, γ -, n-straling, K-vangst. 4 de effecten bespreken van ioniserende straling op de mens en het milieu: · schema: bron, straling, ontvanger; · absorptie; halveringsdikte; · bestraling en besmetting; · stralingsdosis en dosisequivalent; stralingsnormen; · beschermingsmaatregelen; · afwegen van risico's. 5 de energie berekenen die vrijkomt bij kernsplijting en kernfusie: · bindingsenergie per nucleon; · equivalentie van massa en energie; · massadefect. 6 kwalitatief de werking en regeling van een kernreactor beschrijven in samenhang met veiligheidsaspecten en de invloed op natuur en milieu: · kernsplijting, kettingreactie; · moderator, regelstaven, kritische reactor; · kernafval. 7 de volgende formules toepassen: A = N + Z , N (t ) = N (0) ( 12 ) t12 , A(t ) = t

−Δ N (t ) ln 2 , A(t ) = N (t ), I ( x) = I (0) Δt t1

( 12 )

x d1

2

, E = mc 2 ,

2

H = QD, D =

Estr m

, Ef = hf .


33

Pulsar Docentenhandleiding

Recommend Documents