Eksamensoppgave i LGU14021 Naturfag 1 1-7

Transkript

1 Fakultet for lærer- og tolkeutdanning Eksamensoppgave i LGU14021 Naturfag Faglig kontakt under eksamen: Trude TN Rakvåg Tlf.: Eksamensdato: 6. desember 2016 Eksamenstid (fra-til): kl. 09:00-15:00 (6 timer) Hjelpemiddelkode/Tillatte hjelpemidler: Kunnskapsløftet (2013) - læreplanen i naturfag hentet fra nettsidene til Utdanningsdirektoratet Lommeregner med tomt minne Tabeller i fysikk og kjemi, uten notater, tusjmarkeringer tillatt. Annen informasjon: Deleksamen i fysikk og kjemi, teller 51 % av 30 studiepoeng. Studenten skal svare på alle oppgavene. Begynn fysikk- og kjemidelen på nye sider da de skal sensureres separat. Husk å beregne tid til både fysikk- og kjemidelen, siden begge må være bestått for at eksamen i emnet skal være bestått (minimum 40% rett på hvert delemne). Målform/språk: Bokmål Antall sider (uten forside): 9 Antall sider vedlegg: 6 Informasjon om trykking av eksamensoppgave Originalen er: 1-sidig x 2-sidig sort/hvit farger x skal ha flervalgskjema Dato Kontrollert av: Sign Merk! Studenter finner sensur i Studentweb. Har du spørsmål om din sensur må du kontakte instituttet ditt. Eksamenskontoret vil ikke kunne svare på slike spørsmål.

2 FYSIKK Oppgavesettet i fysikk starter med tre kortere oppgaver. Husk å vise alle utregninger med benevninger også i mellomregningene. Du skal ha med forklaring som viser at du har forstått oppgavene. Oppgave 1 (5%) Potensiell energi og kraftmoment: I denne oppgaven skal du velge det svaralternativet du mener er riktig for hver av de to deloppgavene og begrunne svaret ditt. a. Hva har størst potensiell energi når vi regner golvet som nullnivå? 1. En bok med masse 0,5 kg som ligger på et 85 cm høyt bord. 2. En vase med masse 210 g som står på en hylle 1,8 m over golvet. b. Hva har det største kraftmomentet? 1. En kule som veier 6 kg og holdes strakt ut 48 cm fra skulderleddet. 2. En hånd som skrur ut en mutter med en kraft på 220 N i enden av en 12 cm lang fastnøkkel. Oppgave 2 (5%) Lyd: I denne oppgaven bruker vi at lydfarten i luft er 340 m/s. a. Grunntonen til en trompet har frekvensen 224 Hz. Hva er bølgelengden i luft? b. I skriket til flaggermus finner vi blant annet en tone med bølgelengden 3,4 mm. Hva er frekvensen? Oppgave 3 (5%) Lysbrytning og refleksjon: Se for deg at lys treffer en diamant. a. Forklar hva vi mener med begrepene Innfallende stråle, innfallslodd og brytningsvinkel. b. Innfallsvinkelen er 25 0 og brytningsindeksen til diamant er 2,417. Hva blir refleksjonsvinkelen og brytningsvinkelen? Oppgavesettet i fysikk fortsetter med fordypningsoppgaver med flere delspørsmål på hver oppgave. Husk å vise alle utregninger med benevninger også i mellomregningene. Ha med forklaring som viser at du har forstått oppgavene. Oppgave 4 (10%) Linser og briller: Du skal ha undervisning om linser og briller. Det er flere i klassen du underviser for som har briller og du tenker derfor at det blir spennende for dem og få forklart hvordan brillene deres fungerer. a. Tegn opp et diagram som viser en konveks linse og hvordan lysstråler brytes i denne når man sender inn parallelle lysstråler. b. Tegn opp et diagram som viser en konkav linse og hvordan lysstråler brytes i denne når man sender inn parallelle lysstråler. c. Forklar slik du ville gjort det til elevene dine hvordan man finner brennpunktet til de to linsene. Vis gjerne med hjelp av en tegning.

3 d. Forklar også slik du ville gjort til elevene dine hvilken linse som brukes i briller til langsynte og nærsynte og hvorfor denne linsene korrigerer synet i hvert tilfelle. e. Gi en faglig forklaring på hvordan en konkav linse kan korrigere synsfeil hos nærsynte når øyet til den nærsynte er for langt. Bruk figur. Husk å ha med linsa i øyet også. Du skal skrive slik du ville gjort i en faglig innleveringsoppgave på universitetet. (Du skal altså vise at du har avansert forståelse for temaet i oppgave e og at du kan tilpasse nivået til barn i oppgave d) Oppgave 5 (15%) Krefter, oppdrift og massetetthet: a. Et lodd henger i en vekt. Loddet veier 350 g. Hvilke krefter virker på loddet? Tegn kreftene som virker på loddet når loddet henger i ro. Skalaen på fjærvekta er i Newton, hva viser vekta? b. Loddet blir så senket ned i et kar med vann. Hvilke krefter virker på loddet? Tegn kreftene som virker på loddet når det er nedsenket i vann. c. Hvilken av newtons lover vil du bruke i situasjonene i oppgave a og b når loddet henger i ro? Hva sier denne loven? d. Har tallverdien på vekta endret seg etter at vi senket loddet ned i vannet? Viser den i så fall mer eller mindre enn før? Forklar hvorfor. e. Loddet har volumet 150 cm 3. Regn ut massetettheten til loddet. f. Bruk Arkimedes lov til å regne ut oppdriften på loddet. Massetettheten til vannet er 1, kg/m 3. Hva blir oppdriften? Regn også ut hva vekta vil vise når loddet er nedsenket i vann. Oppgave 6 (10%) «Flyte og synke» I vedlegg 2 ligger det et utdrag fra kapittelet «flyte og synke» fra læreboka Regnbuen på 3. trinn. a. Bruk utdraget i vedlegg 2 og 5E modellen som inspirasjon til å skissere et undervisningsopplegg du vil bruke i første time om flyte og synke for å introdusere temaet. Ha gjerne med forsøk men du kan ikke velge et forsøk som er identisk med forsøket på s 157 i utdraget. Forklar hvorfor du har valgt dette undervisningsopplegget og hvordan du mener det vil engasjere elevene. Undervisningsopplegget skal ha klare læringsmål og du skal beskrive hvordan ditt undervisningsopplegg oppfyller læringsmålene. b. Vi så en video fra forskerfabrikken hvor de gjør forsøket på side 157 i utdraget i vedlegg 2. Da så vi at plastelinaen sank når den var formet som en ball og fløt når den var formet som en båt. Se på forsøket på side 157. Forklar om tusjstrekmerket med nummer 2 vil bli høyere eller lavere enn tusjstrek merket med nummer 4 og hvorfor du mener dette. c. Fortell hvordan du ville ha forklart for elevene hvordan plastelinaen flyter i det ene tilfellet og synker i det andre. Husk at elevene er på 3. trinn når de bruker denne boka. d. Svar så på samme spørsmål slik du ville gjort det i en innleveringsoppgave ved universitetet ved å bruke begreper som oppdrift og massetetthet. (Du skal altså vise at du har avansert forståelse for temaet i oppgave d og at du kan tilpasse forklaringen til 3. trinn i oppgave c.)

4 KJEMI Oppgave 7 (10%) «Definisjoner og begreper»: a. Forklar følgende begreper med eksempler: (i) Gruppe (i periodesystemet) (ii) Grunnstoff (iii) Kjemisk forbindelse (iv) Rent stoff (v) Blanding b. Hvordan er en fysisk forandring forskjellig fra en kjemisk reaksjon? Gi eksempler. Oppgave 8 (20%) «Stoffer i endring»: Elever på 5. trinn har begynt å jobbe med kompetansemålet: «forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler.» En elev er nysgjerrig og spør: «Hva er det som holder atomene sammen?» a. Hva er svaret for stoffer som vann, salt og jern? Her er det forventet at du svarer med bruk av kjemiske begreper, formler og navn til partiklene som disse stoffene består av (du skal altså ikke gi et svar til eleven her). b. Hva ville du svart eleven på 5. trinn? Her er det forventet at du viser hvordan du tilpasser svaret til elevens kunnskapsnivå. c. Gi en forklaring med ord som erstatter symbolene i denne likningen: 2Na (s) + Cl 2 (g) 2NaCl (s) d. Gi et eksempel på et forsøk som du kunne hatt med elevene i 5. trinn for å få de til å forstå at stoffer kan være i forskjellige faser. Begrunn hvorfor du mener forsøket du har valgt er bra i denne sammenhengen og nevn 3 sikkerhetstiltak du vil nevne for klassen før du starter. e. Forklar hvorfor det er viktig at elever får en god forståelse av partikkelmodellen før de går videre og jobber med kjemiske reaksjoner. Oppgave 9 (20%) «Kjemiske reaksjoner»: Elever på 7. trinn skal eksperimentere med forskjellige kjemiske reaksjoner. Kompetansemålet de jobber med er under «Fenomener og stoffer» og lyder: «Gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse reaksjonene.» a. Hvilke typer kjemiske reaksjoner finner du i punkt (i)-(iii) under? Begrunn. (i) 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O (g) (ii) 6CO 2 (g) + 6H 2 O (l) C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g) (iii) CH 3 COOH + NaHCO 3 CO 2 + CH 3 COO - + Na + + H 2 O b. Du vil at elevene skal bli kjent med alle de kjemiske reaksjonene i punkt (i)-(iii) over. På hvilken måte vil du introduserer elevene for reaksjonene? Ha med utstyrsliste, plan for gjennomføring, og presiser hvilke(n) elevaktivitet(er) du inkluderer til denne økten. c. Nysgjerrigperlærer Frode Skjold (gjesteforeleser i uke 43) anbefaler «å logge på» elevene før gjennomføring av forsøk, og 5E modellen snakker om å engasjere elevene før utforskende aktivitet. Hvordan ville du planlagt «å logge på» elevene for å skape engasjement i forkant av elevaktivitet(ene) du har beskrevet i b. d. Hvilke faglige utbytter planlegger du å oppsummere med etter at økten(e) er ferdig? e. Kan du nevne to spørsmål som elevene kan komme til å stille etter oppsummeringen?

5 Vedlegg 1: Formelark i fysikk s v = t aa = vv vv 0 tt Σ F = m a G = mg E k = 2 1 mv 2 E p = mgh W = F s W = Ek µ = R N Kraftmoment Massetetthet: m v M = a F Brytningsindeks: nn = cc 0 cc Snells lov: n 1 sin( α1) = n2 sin( α2) Brytningsindeks fra luft til et stoff Trykk og temperatur: p1v T 1 1 K = o C F = p A 1 N/m 2 = 1 Pa Bølger: v = λ. f f = T 1 p2v = T 2 2 sin( α1) n = sin( α ) 2 Oppdrift: O = mm vv gg = ρρ vv VVVV Lydintensitet: II = PP AA Lydintensitetnivå: LL = llll II II 0 = llll II II 0 10dddd Med II 0 = W/m 2 Konstanter: Protonmasse er 1, kg Elektronmasse er 9, kg Protonladning: +e = +1, C Elektronladning: e = 1, C Plancks konstant: h = 6, J s Lysfartskonstant: c = m/s Lydfarten i luft: 340 m/s Gravitasjonsfeltstyrke ved jordas overflate: g = 9,81 N/kg = 9,81 m/s 2 Jordmasse er 5, kg Jordradius er 6371 km Konversjonsfaktorer: 1 u = 1, kg = 931,49 MeV/c 2 1 ev = 1, J Noen enhetsdefinisjoner: Newton (N): 1 N = 1 kg m/s 2 Joule (J): 1 J = 1 N m

6 Tabellen under angir brytningsindeksen for noen stoffer Stoff Brytningsindeks Vakuum/luft 1,00 Vann 1,33 Øyelinsa 1,41 Vegetabilsk olje 1,47 Glyserol 1,473 Pyrexglass 1,474 Pleksiglass 1,488 Kvarts 1,544 1,553 Diamant 2,417 Trigonometri: sin x = a, da er x = sin -1 (a) cos x = a, da er x = cos -1 (a)

7 Vedlegg 2: Utdrag fra kapittel 12 flyte og synke fra regnbuen 3

8

9

10