Hoofdstukken
- 01. Energie
- 02. Elektriciteit
- 03. Deeltjesmodel van materie
- 04. Atoomstructuur
- 05. Krachten
- 06. Golven
- 07. Magnetisme en elektromagnetisme
- 08. Ruimtefysica
- 09. Voorbeeld Examenvragen
In Nederland en België kunnen middelbare scholieren kiezen uit een breed scala aan (eindexamen)vakken, zoals biologie, techniek, Engelse literatuur, geschiedenis, wiskunde, religieuze studies en fysica.
Studenten kiezen die (eindexamen)vakken best zo zorgvuldig mogelijk, aangezien de kennis en diploma’s die ze eraan overhouden belangrijk zijn voor hun verdere studies in het hoger onderwijs, aan een universiteit of hogeschool.
In deze blog hebben we het de acht onderwerpen die aan bod komen in de eindtermen van het vak Fysica. Daarmee willen we (potentiële) studenten inzicht geven in deze wetenschappelijke discipline.
Energie
In het eerste onderwerp Energie leren studenten over veranderingen in energiereserves en krijgen ze verdere uitleg over de zeven belangrijkste energieopslagplaatsen, zoals magnetisch, kinetisch, chemisch, intern of thermisch, elektrostatisch, elastisch potentieel en gravitatiepotentieel.
Er zijn verschillende soorten energievormen, waarvan deze vier soorten de belangrijkste zijn:
- mechanische energie,
- elektrische energie,
- warmte,
- straling.
Energie kan van de ene naar de andere energievorm overgebracht worden.
Wanneer een kracht een lichaam in beweging brengt, is er sprake van energie. Wanneer energie van de ene bron naar de andere overgebracht wordt kan die gemeten worden. De maateenheid is de joule (J). Dit kan dus op een zeer eenvoudige manier beschreven worden: overgedragen energie = verricht werk.
De leerlingen raken vervolgens vertrouwd met het concept kracht: een grootheid die een voorwerp in beweging kan brengen of van vorm kan veranderen. Hoe krachtiger een apparaat is, hoe meer energie het per seconde zal overdragen worden. De vergelijking die onderwezen wordt is vrij eenvoudig:
F (kracht) = m * a (massa vermenigvuldigd met a, versnelling of verandering van snelheid)
Efficiëntie wordt bepaald door hoe goed een apparaat is in het omzetten van energie-input in nuttige energie-output. Apparaten zoals koelkasten, televisies en wasmachines zijn ontworpen om zo efficiënt mogelijk te zijn en dus om geen energie te verspillen. Er bestaan bepaalde wiskundige vergelijkingen rond het begrip energie-efficiëntie.
Energie-eisen
Iedereen verbruikt energie. Er zijn fossiele en hernieuwbare energiebronnen om in onze behoeften te voorzien. Huizen, privébedrijven, overheidsbedrijven, industrie en transportsystemen verbruiken dagelijks allemaal energie.
Studenten leren in dit onderdeel van het onderwerp Energie, meer over de meest gebruikte energiebronnen zoals fossiele brandstoffen, windenergie, nucleaire brandstof, waterkracht en geothermie en hun impact op onze planeet.
Elektriciteit
Het tweede onderwerp van de eindtermen van het vak Fysica – elektriciteit - behandelt subonderwerpen als elektrische circuits, lichtnetelektriciteit en statische elektriciteit.
Het spanningsverschil tussen twee punten op een elektrisch circuit is het potentiaalverschil. Er is een eenvoudige formule die gebruikt kan worden om het potentiaalverschil te berekenen:
- schakelaars,
- lampen,
- vaste weerstand,
- variabele weerstand,
- thermistoren.
Er bestaan twee soorten elektrische stroom zijn: gelijkstroom en wisselstroom.
Het spanningsverschil tussen twee punten op een elektrisch circuit is het potentiaalverschil. Er is een eenvoudige formule die gebruikt kan worden om het potentiaalverschil te berekenen:
V (potentiaalverschil) = E/Q (energie gedeeld door lading)
Hoofdstroom
In Nederland en België is de frequentie van het elektriciteitsnet 50 Hz (hertz) en is de netspanning in woningen 230 V (volt). Zoals we allemaal weten, worden apparaten op het elektriciteitsnet aangesloten. Hier zijn de onderdelen van een stekker:
- buitenisolatie: draden zijn omwikkeld met kunststof om ze te beschermen,
- kabelgreep: draden worden stevig op hun plaats gehouden,
- live draad: een koperdraad die bedekt is met bruin plastic,
- zekering: gemaakt van glas of keramiek. De zekering bevat een dunne draad die smelt als de stroom oververhit raakt. Dit is een zeer essentieel onderdeel van de stekker,
- neutrale draad: een koperdraad bedekt met blauw plastic die de kabel in de muur verbindt,
- aardingsdraad: een koperdraad die omhuld is met plastic.
Statische elektriciteit
Beweging van geladen deeltjes kan onder meer een gevolg zijn van het tegen elkaar wrijven van twee dingen. Dit veroorzaakt elektrische effecten, zoals kleine vonken of schokken.
De wetten van wrijving kunnen studenten proefondervindelijk vaststellen tijdens dit gedeelte van het onderwerp Elektriciteit. Er is bijvoorbeeld sprake van wrijving wanneer isolatiematerialen tegen elkaar worden gewreven.
Deeltjesmodel van materie
Materie bestaat uit kleine deeltjes, atomen genaamd. Alle materie bevat deeltjes. Dichtheid is een grootheid die wordt gebruikt om te beschrijven hoe dicht die deeltjes samengepakt zijn in een vaste stof, vloeistof of gas.
De deeltjes in vaste toestand zijn bijvoorbeeld dicht opeengepakt, de deeltjes in vloeistoffen hebben meer ruimte om te bewegen, en in gassen bevinden de deeltjes zich op nog grotere afstand van elkaar en bewegen ze willekeurig.
De dichtheid van materie kan worden berekend met behulp van een eenvoudige vergelijking:
ρ (dichtheid) = m/V (massa gedeeld door volume)
Wanneer het volume onbekend is, bijvoorbeeld omdat het voorwerp een onregelmatige vorm heeft, wordt tijdens dit onderdeel van de fysicalessen in plaats daarvan vaak de verplaatsing van deeltjes bestudeerd.
Temperatuurveranderingen
Veranderingen van de toestand van een gas, vloeistof of vaste stof kunnen ontstaan als gevolg van een verandering van de interne temperatuur. Door energie aan een materiaal toe te voegen of te verwijderen, kan de temperatuur en dus ook de toestand ervan veranderen. Denk aan het smelten van ijs bij het toevoegen van warmte.
In dit subonderwerp leren leerlingen ook dat interne energie overeenkomt met alle energie van alle deeltjes in een object of stof, en dat temperatuur een maat is voor de gemiddelde bewegingsenergie van de deeltjes.
Deeltjes in gassen
Het is bewezen dat gassen meer ruimte innemen dan vaste stoffen en vloeistoffen, wanneer ze dezelfde hoeveelheid deeltjes bevatten. Aangezien de bewegingen van de deeltjes in gassen zeer snel en willekeurig zijn, zijn er veel botsingen tussen de gasdeeltjes.
Studenten leren in dit cursusonderdeel meer over de vergelijkingen van onder andere gasdruk en gasvolume.
Atoomstructuur
Atomen zijn extreem klein. Een atoom heeft een kern met protonen en neutronen waarrond kleinere elektronen cirkelen.
Protonen en neutronen zijn de zwaarste deeltjes van atomen. De som van neutronen en protonen in een element is het massagetal.
In dit lesonderdeel leren studenten meer over isotopen en ionen. Isotopen zijn vormen van eenzelfde chemisch element, met hetzelfde aantal protonen, maar een verschillend aantal neutronen. Ionen zijn kleine deeltjes die ontstaan door het verlies of de toename aan elektronen na een botsing. Ze kunnen zowel positief als negatief geladen zijn.
Een essentieel onderdeel van het onderwerp atomaire structuur gaat over radioactief verval, dat optreedt wanneer kernen een onjuist aantal neutronen hebben en daardoor snel uit elkaar kunnen vallen. De fundamentele kennis van verschillende soorten nucleaire straling zoals alfa, bèta en gamma is iets wat je voor je eindexamen moet weten.
Gebruik en gevaren van straling
Straling kan nuttig zijn voor bepaalde toepassingen, maar kan ook nefaste gevolgen hebben. We geven een paar voorbeelden.
Fruit wordt soms bestraald om het te steriliseren, met als doel het te bewaren en het te verkopen in de supermarkten. Daarnaast is bestraling een medische behandeling met straling, om bijvoorbeeld kanker te bestrijden. Men spreekt in dat geval ook van radiotherapie. Het is belangrijk om op te merken dat geen van deze procedures objecten of personen radioactief maakt.
Andere soorten stralingen worden gebruikt om lekken op te sporen in ondergrondse leidingen. Daarnaast heb je ook röntgenstraling, bekend van het gebruik in de medische beeldvorming en -verwerking.
Studenten leren in dit lesonderdeel ook meer over achtergrondstraling en de effecten dat dit heeft op het menselijk lichaam.
Krachten
Het onderwerp Krachten in de eindtermen van het vak Fysica is zeer belangrijk, maar ook lastig. Studenten verwerven essentiële kennis over de meest elementaire concepten, zoals zwaartekracht, contact- en niet-contactkrachten, elasticiteit en druk in vloeistoffen. Om er maar een paar te noemen.
In dit lesonderdeel bestuderen leerlingen de twee soorten fysische grootheden die door wetenschappers kunnen worden gemeten: scalaire en vectoriële grootheden.
Het leukste onderdeel van dit onderwerp is ongetwijfeld zwaartekracht. De vergelijking voor de zwaarteveldsterkte wordt doorgaans aangeleerd aan de hand van voorbeelden.
De drie bewegingswetten van Newton worden in het laatste deel van dit onderwerp onderwezen, samen met de eindsnelheid.
Golven
Golven kunnen zorgen voor energieoverdracht tussen verschillende dragers. Ze bestaan uit verschillende onderdelen en kunnen met de volgende termen en eigenschappen beschreven worden:
- rustpositie,
- verplaatsing,
- top,
- trog,
- amplitude,
- golflengte,
- tijdsperiode.
Bij de karakteristieken van golven, zoals golfperiodes en -snelheden, horen bepaalde vergelijkingen, die deze begrippen voor leerlingen begrijpelijker maken.
Er zijn twee basistypen golven: transversale en longitudinale golven. Voorbeelden van longitudinale golven zijn onder meer geluid, ultrageluid en seismische P-golven. Transversale golven zijn bijvoorbeeld rimpelingen op wateroppervlakken, trillingen van gitaarsnaren en microgolven, die in microgolfovens geproduceerd worden.
Studenten leren in dit lesonderdeel ook meer over reflectie en refractie. Reflectiegolven van geluid veroorzaken bijvoorbeeld echo's, terwijl spiegelende objecten bijvoorbeeld reflecteren. Refractie is dan weer de verandering van richting van een golf op de grens tussen twee mediums.
Geluidsgolven zijn longitudinale golven en kunnen zich verplaatsen doorheen vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. Ultrasone golven zijn geluidsgolven die een zeer hoge frequentie hebben, die het menselijk oor niet kan waarnemen. Ze worden onder meer gebruikt voor het breken van nierstenen, het schoonmaken van sieraden en het zichtbaar maken van zaken die het blote oog niet direct kan waarnemen.
Lenzen hebben een breed scala aan toepassingen en kunnen worden onderverdeeld naar vorm. Zo heb je convexe en concave lenzen.
Vergroting, absorptie en transmissie van licht kunnen allemaal worden waargenomen met behulp van verschillende soorten lenzen, afhankelijk van het doel van die lenzen.
Zwarte lichamen of objecten zijn perfecte absorbeerders van elektromagnetische straling. Verdere instructie over dit onderwerp maakt deel uit van het onderwerp Golven binnen de eindtermen van het vak Fysica.
Magnetisme en elektromagnetisme
Magnetisme gaat over de magnetische velden die magneten omringen. Elke magneet heeft twee verschillende polen: een noordpool en een zuidpool.
Het magnetisch veld is altijd sterker bij de polen. Het is belangrijk op te merken dat bepaalde polen elkaar afstoten en andere elkaar aantrekken.
Er zijn twee soorten magneten: permanente en geïnduceerde magneten. Permanente magneten produceren hun eigen magnetisch veld en kunnen niet uitgeschakeld worden, terwijl geïnduceerde magneten pas magnetisch worden wanneer ze in een magnetisch veld terechtkomen.
Een magnetisch veld kan niet met het blote oog gezien worden, maar kan gedetecteerd worden met een eenvoudig hulpmiddel zoals een kompas.
Studenten leren de basisprincipes van elektromagneten, het motorisch effect en de linkerhandregel van Fleming's in meer detail tijdens de cursussen die hen voorbereiden op de eindtermen van het vak Fysica.
De stroom van geïnduceerd potentieel en de richting van de beweging, samen met een basiskennis van AC-generatoren, DC-generatoren en transformatoren worden verder behandeld in dit onderdeel over magnetisme en elektromagnetisme.
Ruimtefysica
Het onderwerp ruimtefysica in belangrijk voor wie zich interesseert in astronomie.
Leerlingen die dit onderwerp bestuderen, leren meer over de belangrijke elementen in ons zonnestelsel, zoals de zon, de planeten, de manen, de dwergplaneten, asteroïden en kometen.
Leerlingen bestuderen in dit cursusonderdeel onder meer wat en hoe belangrijk de rol van zwaartekracht is voor het in stand houden van de stabiele baan van planeten rond sterren, manen of kunstmatige satellieten. De baansnelheid van een planeet verandert met de afstand tot de zon.
Levenscyclus van een Ster
De levenscyclus van een ster hangt puur af van de grootte. Alle sterren starten hun levenscyclus op precies dezelfde manier: een wolk van stof en gas, ook wel een nevel genoemd, wordt een protoster die later een ster in de hoofdreeks wordt. Een ster is gedurende het grootste deel van zijn levensduur beschouwd een hoofdreeksster. De zon bijvoorbeeld zal naar verwachting nog miljarden en miljarden jaren een hoofdreeksster blijven.
Soorten sterren zijn onder meer protosterren, hoofdreekssterren, rode reuzensterren, witte dwergen, supernova’s en neutronensterren of zwarte gaten.
Het zich Uitbreidende Universum
Al jaren worden theorieën over het ontstaan en de ontwikkeling van het heelal door wetenschappers geformuleerd en bestudeerd.
Om deze theorieën te bewijzen gebruik(t)en wetenschappers het elektromagnetisch spectrum. De donkere lijnen op het spectrum worden bijvoorbeeld bestudeerd om licht van verre sterrenstelsels te observeren. Dit wordt roodverschuiving genoemd. Deze studies tonen aan dat het universum voortdurend uitdijt.
Ondersteunend bewijs voor de alom bekende bigbangtheorie wordt geleverd door de Cosmic Microwave Radiation Background (CMRB). Ook dit komt aan bod in dit lesonderdeel.
Voorbeeld Examenvragen
Vooraf weten welke soort vragen je op een examen mag verwachten, kan je helpen met je zelfvertrouwen en je resultaten verbeteren. Hier zijn enkele soorten vragen die worden gesteld tijdens de beoordeling van het eindexamen Fysica:
- meerkeuzevragen,
- markeringsvragen,
- 3 en 4-puntvragen,
- wiskundige vragen,
- praktische vragen,
- 6-puntvragen.
De fysicaexamens zitten doorgaans uitzonderlijk goed in elkaar. Tijdens de fysicalessen leren studenten op een logische manier alle basisconcepten van de fysica. Of je nu een wetenschappelijk brein hebt of gewoon meer wilt bijleren, dit vak is altijd een geweldige keuze!
Het platform dat privé leraren en leerlingen met elkaar verbindt
Vond je dit artikel leuk? Laat een beoordeling achter!
Laden...
