Zooma in på fysik 7–9

Centralt innehåll

Kapitlet handlar om:

• olika typer av vågor
• våglängd och frekvens
• ljuset som en vågrörelse
• reflexion i plana, konvexa och konkava speglar
• linser och prismor 
• olika sorters strålning.

Undervisningstips och tilläggsinformation

s. 59 Vågor i en kaffekopp

Beroende på gruppstorlek kan man göra laborationen tillsammans eller i mindre grupper. I en stor grupp kan man också använda en dokumentkamera eller filma laborationen med en pekplatta eller telefon, så att man enkelt kan studera resultatet på storskärm och diskutera tillsammans. Fundera tillsammans på hur en våg ser ut, vad måste finnas för att man ska kalla något en våg.

Titta på simuleringen av vågor från vatten, ljud och ljus. Jämför och diskutera med eleverna hur detta hör ihop med vågorna i kaffekoppen. Låt sedan eleverna testa att ändra olika faktorer och utforska de olika vågorna.

s. 61 Vågen 1

När man gör den traditionella vågen, som på idrottstävlingar, liknar det en transversell våg. När man däremot knuffar till varandra blir det som en longitudinell våg.

s. 61 Vågen 2

Försök få tag i en riktigt lång metallfjäder av modell slinky. Var noga med att inte tappa taget så att fjädern åker iväg. Den är mycket svårt att reda ut om man tappar greppet. Om man har en lång fjäder kan man med fördel göra laborationen tillsammans så att en elev håller i den ena änden medan läraren gör vågorna och visar olika frekvenser och våglängder. Sedan kan eleverna få turas om. Gemet kan bytas ut mot en rosett. Passa på att visa även longitudinella vågor och låt en ensam longitudinell våg bli ett eko när den kommer tillbaka från andra änden av fjädern. Longitudinella vågor och eko behandlas senare i kapitlet om ljud.

s. 65 Mät våglängden på mikrovågor

Mikrovågorna bildar stående vågor som förstärker varandra i noderna, d.v.s. där vågen går genom viloläget. Därför blir våglängden två gånger avståndet mellan de smälta punkterna.

Bild: Jan Holmgård

Man kan byta ut osten mot medwurst eller choklad (och låta eleverna äta upp chokladen efteråt – då blir det riktigt minnesvärt).

Video:
Titta på videon om hur man mäter ljusets hastighet med mikrovågsugn. 

s. 67 Vad påverkar en pendels svängningstid?

Förklara först för eleverna vad som menas med en svängning: när pendeln gör en svängning fram och tillbaka igen till sitt ursprungsläge, och med svängningstid: tiden det tar för pendeln att göra en svängning. Diskutera tillsammans och låt eleverna komma fram till olika sätt att mäta svängningstiden. Testa de olika metoderna och fundera vilken metod som är mest exakt. Ni kan t.ex. använda följande metoder:

1. Börja mätningen efter att pendeln gjort en svängning och kommit tillbaka till ursprungsläget. Det här minskar reaktionstiden.
2. Mät inte bara en svängning, utan mät t.ex. 10 svängningar och dividera resultatet med 10. Då blir mätfelet som beror på reaktionshastigheten bara en tiondedel så stort.
3. Låt alla eleverna mäta samma svängning och räkna ut medeltalet för alla elevernas mätningar. På det sätter repeterar ni samtidigt uträkningen av medeltal och visar hur viktigt det är att göra många mätningar.
4. För ett riktigt bra resultat: Kombinera alla metoderna.

Låt eleverna själva komma med förslag, hypoteser, som de sedan testar. De kan exempelvis variera hur tungt föremålet är, hur högt uppifrån de släpper föremålet, hur långt snöret är, hur stort föremålet är. Viktigt är att påpeka att de bara kan ändra och testa en variabel i taget. Det här kan ge upphov till en omfattande rapport.

Ni kan också göra experimentet som ett öppet sådant. För att den öppna laborationen ska fungera är det viktigt att läraren går igenom principerna för den naturvetenskapliga metoden. Poängtera att man bara kan undersöka en faktor i taget och att allt annat måste göras exakt lika när man ändrar på en faktor.

s. 68 Optik

Video:
Titta på videon som heter Gnomens guide till fysiken: Ljus. 

s. 69 Hur reflekterar olika föremål ljus?

För att laborationen ska fungera behöver rummet vara alldeles beckmörkt, alltså fönsterlöst eller försett med mörkläggningsgardiner. Ficklampan ska hållas mycket nära det svarta respektive det vita föremålet, t.ex. ett vitt och ett svart papper.

s. 74 Hur reflekteras ljusstrålen i en plan spegel?

Det här är en delvis öppen laboration. Eleverna ska använda sig av schemat för den naturvetenskapliga metoden som finns på insidan av pärmfliken. Be att eleverna först presenterar sin hypotes för läraren, samt ett förslag till hur de vill testa hypotesen. Utöver fickspegeln kan t.ex. en gradskiva, två pennor och ett papper underlätta undersökningen.

Video:

Titta på videon om hur en spegel fungerar. 

s. 78 Ljusets brytning

En förenklad förklaring till varför och åt vilket håll en ljusstråle svänger när den kommer in i vattnet:

Rita upp en bred ljusstråle som träffar en vattenyta snett. Låt sedan eleverna föreställa sig att strålen bromsar in först på den sidan som når vattenytan först. Jämför med när de åker pulka, ror, cyklar eller liknande. Vad händer om de bromsar med handen eller foten på den ena sidan? Åt vilket håll svänger ekipaget?

Ett annat sätt att förklara är att ljuset alltid väljer den snabbaste vägen från en punkt till en annan och därför tar en kortare väg i det tätare materialet. 

Låt eleverna testa hur ljuset bryts i olika ytor, prismor och linser och kombinera dessa med olika material och vinklar. Eleverna kan också här kontrollera att reflektionsvinkeln är lika stor som infallsvinkeln.

Låt eleverna experimentera med strålar och brännpunkter.

Videor:

Titta på videon om ljusets egenskaper. 

Titta på videon om ljusets brytning och totalreflexion. 

Titta på videon om hur regnbågen uppstår. 

Titta på videon om hur en radar fungerar. 

Tilläggsexperiment till kapitel 3

Ljusstråle

Ni behöver en peklampa eller en ficklampa med smal stråle.

1. Diskutera med eleverna om strålar syns i luft och vatten. 
2. Testa sedan genom att lysa med en smal stråle från en peklampa eller en ficklampa ut genom dörren eller t.ex. bakom katedern så att eleverna ser lampan, men inte stället strålen träffar. Då kan de förstås inte se strålen. 
3. Efter att man gjort detta kan man diskutera hur man kan få strålen att synas. I luft kan man t.ex. använda rök eller vattenånga, i vatten kan man tillsätta lite mjölk eller potatismjöl.
4. Diskutera med eleverna hur de tror att man gör för att få ljusstrålen att synas under konserter när man pekar med ljuset mot t.ex. en solist.

Spegelbild och spegelskrift

Ni behöver en spegel, papper och penna.

1. Testa först själv att skriva spegelskrift med hjälp av en liten spegel. Många elever tycker att det kan vara roligt att testa om de kan skriva spegelskrift. 
2. Be eleven hålla i spegeln med vänster hand medan hen skriver på ett papper. Spegeln behöver hållas så att eleven ser vad hen skriver i spegeln. 
3. Be eleven försöka sen skriva sitt namn så att det blir rätt i spegeln. Hur blir det på pappret?

Polariserat ljus

Ni behöver två par polariserande solglasögon och eventuellt en OH-apparat. För fortsättning behövs solglasögon som eleverna får testa om de är polariserande eller inte samt olika skärmar enligt tillgång.

1. Använd er av två par polariserande solglasögon. 
2. Testa vad som händer om ni tittar genom dem och håller dem ovanpå varandra. Först så att de ligger i samma riktning, sedan så att det ena paret ligger vinkelrätt mot det andra. 
3. Det här gör sig bra om man har en gammal OH-apparat att sätta glasögonen på. 
4. Testa sedan ett okänt par solglasögon. Är de polariserande? 
5. Testa också olika skärmar, pekplatta, telefon osv. Vad händer om ni vänder på dem i 90 grader?

Förenklad förklaring: Du kan förklara det så att glasögonen har en sorts lodräta galler. Om ljusvågorna skall komma igenom gallret kan de bara svänga i lodrät riktning och alla vågor som svänger i vågrät riktning stoppas av gallret. Om du lägger solglasögonen vinkelrätt på varandra kommer de alltså att stoppa ljusvågor som svänger i alla riktningar, både lodrätt och vågrätt.

Totalreflexion i ett prisma

Ni behöver varsitt tresidigt prisma.

1. Låt eleverna hålla varsitt tresidigt prisma nära ögat, med den plana sidan uppåt. De ska titta nedåt i prismat. 
2. Kan de se taket? 
3. Kan de gå framåt i klassrummet samtidigt som de tittar nedåt i prismat?

Vattenvannan

Ni behöver en stor glasvanna, d.v.s. en låda av glas, vatten, en laserpekare, mjölk och potatismjöl.

1. Häll vatten i en stor glasvanna och ställ den på en bordskant så att du kan lysa med en laserpekare eller laserstråle underifrån och från sidan. 
2. Häll lite mjölk eller potatismjöl i vannan. Lys sedan underifrån mot ytan i olika vinklar. 
3. Vad händer när du lyser tillräckligt snett?

Tavelkrita

Ni behöver en bit tavelkrita, ett torrt provrör och ett vattenfyllt dekanterglas.

1. Sätt en bit tavelkrita i ett torrt provrör och sätt sedan provröret i ett stort vattenfyllt dekanterglas. 
2. Låt eleverna turvis titta på glaset från sidan (kritan syns tydligt) och sedan snett ovanifrån, så att provröret ses snett ovanifrån från sidan. Eleverna kommer då att uppleva att kritan har försvunnit! Fenomenet förklaras med totalreflexion.

Regnbågens färger 1

Ni behöver varsitt prisma.

1. Låt eleverna ta varsitt prisma och hålla det nära ögat. 
2. Be dem titta ut genom fönstret genom prismat och försöka upptäcka regnbågens färger. 
3. Sedan kan de titta mot taklamporna och försöka hitta regnbågens färger i lampljuset. Är det samma färger? På vilket sätt är färgerna annorlunda?

Regnbågens färger 2

Ni behöver en papperscirkel, färgpennor eller tusch i regnbågens färger och en blyertspenna.

1. Gör en liten färgsnurra genom att rita upp regnbågens färger i sex lika stora färgsektorer på en liten papperscirkel. 
2. Tryck en blyertspenna genom mitten av cirkeln så att pennspetsen sticker ut ett par centimeter. 
3. Snurra pennan på ett papper på bordet eller snurra pennan bara mellan dina händer. Hur ser färgerna ut?

Ljuset på dagen och på kvällen

Ni behöver en vattenvanna, fettfri mjölk och en ficklampa.

1. Fyll en lång, hög och smal vattenvanna, d.v.s. en låda av glas, med vatten. Tillsätt en skvätt fettfri mjölk. 
2. Mörklägg rummet. 
3. Lys med en vanlig ficklampa från långsidan genom vattnet. Då borde ljuset se blått ut som på dagen, när ljuset har en kortare väg att färdas genom atmosfären. 
4. Lys sen från ändan av vannan. Då ser ljuset gul-rött ut, som på kvällen. Nu går ljuset alltså en längre väg, snett genom atmosfären.

Bildanalysfrågor

Här finns frågor som förslag till ganska fri bildanalys. Du kan använda frågeorden på pärmen, välja bland frågorna här under eller formulera helt egna frågor och funderingar.

s. 58 Inledningsbilden

Vad tror du att bilden handlar om?
Hur uppkommer regnbågen?
Vilken tid på året ser du regnbågar?
På vilket sätt hör radiomasten ihop med den övriga bilden och kapitlet?
Vad har en kikare och ett förstoringsglas för koppling till optik?
Hur påverkar vågorna flötet?
Varför ser stegen lite konstig ut i vattnet?

Efter att ni har läst kapitlet:
Vilka olika typer av vågrörelser hittar du i bilden?
Förklara transversell vågrörelse med hjälp av bilden.
Var i bilden hittar du brytning, speglingar och linser? 
Vilka nya ord och begrepp som du lärt dig hittar du i bilden?

s. 78 Ljusets brytning i vatten

Vad ser du på bilden?
Vilket fenomen tror du att vi vill att du känner igen på bilden?
Har du sett detta fenomen i verkligheten?
Är brytningen likadan hela dagen eller ändrar den med solen?
Varför är det svårt att plocka upp något som ligger på botten av t.ex. en sjö även om du ser föremålet?

Efter att ni har läst kapitlet:
Förklara bilden och använd så många begrepp som du kan från kapitlet.

s. 84–85 Elektromagnetisk strålning

Vilken strålning har längst våglängd och vilken strålning har kortast?
Var i bilden hittar vi elektromagnetisk strålning med kort våglängd?
Vilken typ av strålning handlar det då om?
Jordens atmosfär skyddar oss mot kortvågig strålning. Vilka yrkesgrupper är då mer utsatta än andra? (Tips: flygplansbesättning.)
Hur kan vi skydda oss mot ultraviolett strålning?
Varför går personalen på röntgenavdelningen ut ur rummet medan de tar röntgenbilden?
Var t.ex. finns det gammastrålning?
Diskutera med en kompis om radiovågor och mikrovågor är farliga för oss människor.
Vilka typer av elektromagnetiska vågor används i tekniska apparater i din närmiljö?

Efter att ni har läst kapitlet:
Ge exempel på var de olika typerna av elektromagnetisk strålning används.

Facit till uppgifterna på sidorna 88–89

1.
A) Glasögonlins, kikarlins, ögats lins, förstoringsglas och en flaska fylld med en vätska fungerar som en lins.
Ljusets brytning syns på bryggans pelare, stegen och regnbågen.

2.
A) En våglängd är avståndet mellan två vågtoppar eller två vågdalar.

B) En transversell vågrörelse är en vågrörelse där vågen svänger vinkelrätt mot vågens rörelseriktning. Vågor i vatten och radiovågor är exempel på transversella vågrörelser.

C) En oscillator är ett föremål som upprepar samma svängande vågrörelse utan att föra materia med sig t.ex. en pendel eller en vibrerande telefon.

D) En normal är en tänkt linje, en påhittad linje, som går vinkelrätt mot t.ex. en plan spegel då vi skall rita hur ljuset reflekteras.

3. 
En konkav lins är smal på mitten och tjock i kanten, medan en konvex lins är tjock på mitten och smal i kanten. Den konkava linsen förminskar medan den konvexa linsen förstorar. Vi brukar ha minnesregeln ”konkav går av”.

4.
Konkava speglar kan användas i solugn, bakom lampan på en bil, som sminkspeglar, av tandläkare som undersöker tändernas baksida och på gym.
Konvexa speglar kan användas som trafikspeglar som finns i t.ex. korsningar där sikten är dålig. De kan också användas i butiker där man vill ha sikt över en större yta.

5.
Laser används bl.a. inom kirurgi, för att korrigera synfel, vid ärrborttagning, hårborttagning, hudslipning, för att stimulera den läkande processen och för att ta bort ytliga åderknutor.

Ordförklaringar

• Brännpunkt 
• Brännvidden 
• Elektromagnetiska vågor 
• Extremläge 
• Frekvens 
• Glasögonlinser 
• Hertz 
• Infallsvinkeln
• Konkav 
• Konvex 
• Linser 
• Ljus 
• Mekaniska vågor 
• Normal 
• Oscillera 
• Prisma 
• Reflektera
• Reflektionsvinkeln 
• Spektrum 
• Svängning 
• Svängningstid 
• Totalreflexion 
• Transversell vågrörelse 
• Våghöjd
• Våglängd 
• Vågrörelse

Pdf-dokument att skriva ut. Kontrollera inställningarna på din skrivare så att korten skrivs ut rätt. Ordet ska finnas på kortets ena sida och förklaringen på andra sidan.