Dnr: FAK2 2008/9:24
Fakulteten för teknik- och naturvetenskap
Fysik
Kursplan
Beslut om inrättande av kursen
Kursplanen är fastställd av Fakultetsnämnden vid Fakulteten för teknik- och naturvetenskap, 2008-06-26 och
gäller från vårterminen 2008 vid Karlstads universitet. Den ersätter tidigare kursplan FYSA30.
Kurskod: FYGA03
Fysik, 30 hp
(Physics, 30 ECTS Credits)
Utbildningsnivå: grundnivå
Successiv fördjupning: G1F (Grundnivå, har mindre än 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav)
Undervisningsspråk
Undervisningen sker på svenska eller engelska.
Behörighetskrav
För tillträde till kursen fordras kunskaper motsvarande matematik 30 hp.
Huvudområde
FYA (Fysik)
Lärandemål
Kursens mål är att studenten skall kunna beskriva fysikaliska lagar och lösa problem inom mekanik, vågfysik,
ellära och modern fysik.
Mål för delkursen Mekanik är att studenten efter genomgången kurs ska kunna:
- konstruera och bedöma giltigheten för en matematisk modell av ett mekaniskt system
- redogöra för mekanikens grundbegrepp och lagar samt kunna tillämpa dessa vid relevanta problem för
mekaniska system såsom jämviktsproblem för stela kroppar och rörelseförlopp för partiklar, partikelsystem och
stela kroppar.
Mål för delkursen Inledande Fysik är att studenten efter genomgången kurs ska kunna:
- utifrån en öppen frågeställning planera, konstruera och genomföra enkla experiment inom fysik, välja teoretisk
modell, utföra modellering/simulering med hjälp av dator och bedöma modellens giltighet
- tillämpa matematik vid formulering, analys och lösning av problem inom optik och vågrörelselära
- skriva och tolka tekniska instruktioner och laborationsrapporter
- arbeta laborativt enligt gällande säkerhetsbestämmelser
- redogöra för vilka risker som finns vid laborativt arbete
- skriva och använda enkla program i MatLab.
Mål för delkursen Inledande Modern Fysik och Vågor är att studenten efter
genomgången kurs ska kunna:
- identifiera egenskaper hos vågor, som våglängd, frekvens och fas och tillämpa på vågfenomen
- identifiera och matematiskt beskriva vågfenomen, som interferens och diffraktion, och tillämpa dem i nya
sammanhang
- beskriva atomens och kärnans struktur med hjälp av kvantfysikaliska begrepp som kvantisering, sannolikhet,
energitillstånd och kvanttal och använda kvantmodellen för att beskriva specifika experiment och instrument
- tillämpa kunskap om vågbeteende och partikelbeteende för att beskriva våg-partikeldualismen och uppskatta
dess konsekvenser för fysikaliska fenomen.
- analysera enklare kvantmekaniska modellsystem
- analysera effekten av relativistisk hastighet på fysikaliska fenomen
- tillämpa centrala begrepp inom modern fysik och vågor på enkla fysikaliska problem, matematiskt formulera
problemet, beräkna ett resultat och kritiskt bedöma storleksordning på resultatet
- redogöra för bakgrunden till kvantteorins tillkomst och sätta upptäckterna i modern fysik i ett
vetenskapshistoriskt sammanhang.
Mål för delkursen Ellära och Elektriska Kretsar är att studenten efter genomgången
kurs ska kunna:
- redogöra för grundläggande begrepp och komponenter inom elektricitetsläran
- analysera enkla elektriska nät med hjälp av Ohms lag, Kirchoffs lagar, nod- och slinganalys,
superpositionssatsen och tvåpolssatsen
- utföra beräkningar på enkla växelströmskretsar med visardiagram och j-omega-metoden
- utföra enkla kopplingar med passiva komponenter
- mäta ström, spänning och resistans.
Mål för delkursen Fönster mot Forskning är att studenten efter genomgången
kurs ska kunna:
- använda bibliotekets informationsresurser och hitta i det fysiska och virtuella biblioteket
- identifiera och beskriva det egna informationsbehovet och formulera sökfrågor.
- använda relevanta sökverktyg (webben, databaser, kataloger) och grundläggande söktekniker (boolesk logik,
trunkering, maskering osv.)
- begränsa, vidga eller revidera en sökning samt kritiskt granska sökresultatet.
- tolka och skriva referenser
- redogöra för juridiska och etiska begränsningar vid användning av olika typer av material
- sammanfatta och på ett populärvetenskapligt sätt presentera forskningsverksamheten i ett pågående
forskningsprojekt.
Kursens huvudsakliga innehåll
Kursen utgör en teoretisk bas för beskrivningen av fysikaliska fenomen i mekanik, vågfysik, ellära och modern
fysik som studenten behöver för fortsatta studier i fysik och dess tillämpningar. Vidare ger kursen, med
fysikaliska teorier och fenomen som utgångspunkt, verktyg och tillfällen till träning i problemlösning,
projektarbete, laborativt arbete, informationskompetens och såväl muntlig som skriftlig presentation.
Kursen består av följande delkurser: Mekanik, 7,5 hp, Inledande Fysik, 6 hp, Inledande modern fysik och vågor,
10,5 hp, Ellära och elektriska kretsar, 4,5 hp, Fönster mot forskning, 1,5 hp
Mekanik, 7,5 hp
Dimensionsanalys; krafter och krafters moment; friläggning; statiska jämvikter i en, två och tre dimensioner;
kinematisk beskrivning av partiklar; Newtons tre lagar och deras tillämpning på rörelse i en, två och tre
dimensioner med rektangulära koordinater; polära och cylindriska koordinater med tillämpning på partikelns
rörelse i två och tre dimensioner; kinetisk och potentiell energi; krafters och kraftmomentens arbete; olika
former av energilagar; potentiell energi och stabilitet; rörelsemängd och impulslagen; impulsmoment och
impulsmomentlagen; masscentrum och tröghetsmoment för system av partiklar; Newtons lagar och
konserveringslagar applicerade på partikelsystem; stela kroppens masscentrum och tröghetsmoment: Steiners
sats; stel kropps rotation kring fix axel; stela kroppens plana rörelse; konserveringslagar vid plan rörelse;
svängningsrörelse.
Inledande Fysik, 6 hp
- Säkerhet vid laboratoriearbete
- Planläggning av experiment, experimentella metoder och strategier, presentation och analys av mätdata, mätfel
- Modellering, simulering, validering och programmering i MATLAB samt MATLAB som visualiserings- och
analysverktyg.
- Dataanvändning vid laboration och rapportskrivning.
- Experimentell problemlösning inom områdena klassisk mekanik, mekaniska vågor, geometrisk optik,
vågfenomen samt magnetism.
Inledande modern fysik och vågor, 10,5 hp
Vågfysik: Beskrivning av vågor. Egenskaper hos vågor: våglängd, frekvens och fas. Vågfenomen: reflektion,
superposition, dubbelspaltexperiment, interferens, diffraktion genom ett gitter, diffraktion genom enkelspalt,
brytningsindex.
Kvantfysik och tillämpningar: Från klassisk fysik till kvantfysik, våg-partikeldualitet, kvantmekanik, tillstånd
och kvanttal hos atomer, fasta tillståndets fysik, kärnstruktur, kärnreaktioner, radioaktivitet och
elementarpartiklar. Atomer med fler än en elektron, kemisk bindning mellan atomer.
Speciell relativitetsteori, relativistisk moment, relativistisk energi.
Ellära och elektriska kretsar, 4,5 hp
Ellära: Elektrisk laddning, Coulombs lag, permittivitet och elektriska fält. Potentialer, spänning, ström, effekt
och energi. Ledare, isolatorer, resistans och konduktans. Kort introduktion till magnetiska fält och induktion.
Elkretsteori: Passiva komponenter (resistor, kondensator, spole) och deras användning. Beräkningar med Ohms
lag, Kirchhoffs lagar, superpositionssatsen, tvåpolssatsen samt nod- och slinganalys. Effekt och
effektanpassning. Tvåpolsekvivalenter. Sinusformad ström och spänning - definitioner och samband.
Beräkningar med visardiagram och jw-metoden. Resonanskretsar.
Laborationer: Uppkoppling av enkla kretsar på kopplingsplattor. Mätning av ström, spänning och resistans.
Fönster mot forskning, 1,5 hp
Orientering om aktuell forskning i fysik, verktyg och arbetsmetoder som används i forskningsprojekt.
Användning av bibliotekets informationsresurser, sökverktyg för vetenskaplig litteratur, presentationsteknik,
populärvetenskaplig presentation av ett forskningsprojekt.
Kurslitteratur och övriga läromedel
Se separat dokument.
Examination
Examinationen sker i form av skriftlig tentamen, inlämningsuppgifter, skriftliga och muntliga
projektredovisningar samt laborationsrapporter.
Betyg
Kursen bedöms enligt betygsskalan Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG).
Kvalitetsuppföljning
Under och efter kursen sker en uppföljning av måluppfyllelse och förutsättningar för lärande i kursen. Dess
främsta syfte är att bidra till förbättringar. Studenternas erfarenheter och synpunkter är ett av underlagen för
granskningen, och inhämtas med hjälp av skriftlig kursvärdering och/eller kursvärderingsdiskussioner.
Studenterna informeras om resultaten och eventuella beslut om åtgärder.
Kursbevis
Kursbevis erhålls på begäran av studenten.
Övrigt
Studenter som påbörjat en utbildning enligt den studieordning som började gälla 1993-07-01 skall fullfölja sina
studier enligt den utbildningsplan de är antagna till.
Om de vid studiernas slut vill få ut ett kursbevis eller examensbevis enligt den nya studieordningen, som trädde
i kraft 2007-07-01, skall de prövas mot de kriterier som karaktäriserar denna studieordning.
Regler för utbildning på grundnivå och avancerad nivå vid Karlstads universitet reglerar studenters och
anställdas skyldigheter och rättigheter.
Karlstads universitet 651 88 Karlstad
Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60
[email protected] www.kau.se
