Samenvatting natuurwetenschappen 1 semester 1.
ENKEL HET DEEL FYSICA, alles staat hier in. Ook de voorbeeldvragen staan er in. Op het examen werden veel vragen uit de voorbeeldvragen gesteld.
Lerarenopleiding secundair onderwijs vak natuurwetenschappen 1
HoGent
2021_2022
SAMENVATTING FYSICA
Inhoud
1.1 wat bedoelen we met “natuurwetenschappen”? ....................................................................... 6
1.1.1 wat is “wetenschap” ............................................................................................................ 6
1.1.2 hoe gaan wetenschapper te werk? ..................................................................................... 6
1.1.3 Een classificatie van wetenschappen .................................................................................. 8
1.1.3.1 Wat is “natuur”? .............................................................................................................. 8
1.1.3.2 natuur versus cultuur ...................................................................................................... 8
1.1.3.3 Natuurwetenschappen binnen wetenschaP ................................................................... 8
1.1.4 Natuurwetenschappen op school ....................................................................................... 9
1.2 Waarom natuurwetenschappen op school? ............................................................................... 9
1.2.1 Doelstellingen van wetenschap op schoOL ......................................................................... 9
1.2.2 Wetenschappelijke geletterdheid ..................................................................................... 10
1.3 Goed wetenschapsonderwijs .................................................................................................... 11
2.1 Systemen ................................................................................................................................... 12
2.1.1 Wat is een systeem? .......................................................................................................... 12
2.1.2 Een systeem bestaat uit componenten ............................................................................. 12
2.1.3 Processen........................................................................................................................... 12
2.1.4 Complexiteit en emergentie .............................................................................................. 12
2.2 Wat is energie? .......................................................................................................................... 13
2.2.1 Een definitie van energie ................................................................................................... 13
2.2.2 Energie en verandering ..................................................................................................... 13
2.3 Energievormen .......................................................................................................................... 13
2.3.1 bewegingsenergie.............................................................................................................. 13
2.3.2 interactie-energie .............................................................................................................. 13
2.3.3 Energievormen in natuurwetenschappen ......................................................................... 14
2.4 Energie-omzettingen ................................................................................................................. 15
2.4.1 energie omzettingen visualiseren met een E-flowchart ................................................... 15
2.4.2 Arbeid ................................................................................................................................ 15
2.4.3 Vermogen .......................................................................................................................... 16
2.4.4 Alternatieve eenheden ...................................................................................................... 16
2.4.5 Warmte.............................................................................................................................. 16
2.4.6 Efficiëntie ........................................................................................................................... 17
2.5 Behoud en spreiding van energie .............................................................................................. 17
, 2
2.5.1 behoud van energie........................................................................................................... 17
2.5.2 Spreiding van energie (entropie) ....................................................................................... 17
2.6 Elektrische energie .................................................................................................................... 18
2.6.1 basiscircuits en de wateranalogie ..................................................................................... 18
2.6.2 geleiders en isolatoren ...................................................................................................... 18
2.6.3 Een model voor een stroomkring: de water-analogie....................................................... 18
2.6.4 Spanning, stroomsterkte en vermogen ............................................................................. 19
2.6.5 Mogelijke misconcepties bij het vergelijken met het watersysteem ................................ 19
2.6.6 De generator: omzetten van bewegingsenergie naar elektrische energie ....................... 20
3.1 wanneer “leeft” iets? ................................................................................................................ 21
3.2 organismen hebben energie nodig ........................................................................................... 21
3.2.1 waarvoor hebben organismen energie nodig ................................................................... 21
3.2.2 hoe komen organismen aan energie ................................................................................. 21
3.2.3 Hoe komen organismen aan de nodige complexe, hoog-energetische moleculen? ........ 21
3.3 hoe gebruiken organismen hun energie? ................................................................................. 22
3.3.1 bruto- en surplus energie .................................................................................................. 22
3.3.2 Energy Return on Investment (EROI) ................................................................................ 22
3.3.3 metabolisme en handhaving ............................................................................................. 22
3.3.4 thermoregulatie ................................................................................................................ 23
3.4 energie flow in ecosystemen..................................................................................................... 23
3.4.1 voedselketens .................................................................................................................... 23
3.4.2 voedselwebben en voedselpiramides ............................................................................... 24
3.4.3 biodiversiteit, veerkracht en robuustheid ......................................................................... 24
4.1 bronnen en omzetters ............................................................................................................... 25
4.2 de vraag naar energie ................................................................................................................ 25
4.3 energieproductie ....................................................................................................................... 26
4.3.1 beschikbaar vermogen en maatschappelijke evoluties .................................................... 26
4.3.2 diversiteit in energiebronnen ............................................................................................ 26
4.3.3 fossiele brandstoffen ......................................................................................................... 26
4.3.4 nucleaire energie ............................................................................................................... 27
4.3.5 zon en wind ....................................................................................................................... 27
5.1 wat is materie? .......................................................................................................................... 28
5.1.1 een poging tot definitie ..................................................................................................... 28
5.1.2 wat is massa en hoe deze te bepalen ................................................................................ 28
5.1.3 massa als hoeveelheid materie ......................................................................................... 28
, 3
5.1.4 massa versus gewicht ........................................................................................................ 29
5.1.5 soorten materie: stoffen en stofeigenschappen ............................................................... 29
5.1.6 fasen van de materie ......................................................................................................... 29
5.2 materie bestaat uit deeltjes ...................................................................................................... 29
5.2.1 het deeltjesmodel in één zin ............................................................................................. 29
5.2.2 over welke deeltjes gaat het hier? .................................................................................... 30
5.2.3 modellen van deeltjes ....................................................................................................... 30
5.2.4 mengsels en zuivere stoffen .............................................................................................. 30
5.3 interactie tussen deeltjes .......................................................................................................... 31
5.3.1 aantrekken en afstoten ..................................................................................................... 31
5.3.2 cohesie en adhesie ............................................................................................................ 31
5.3.3 interactie-energie .............................................................................................................. 31
5.3.4 interactie in verschillende fasen........................................................................................ 32
5.3.5 merkwaardige fenomenen in samenhang......................................................................... 32
5.3.5.1 oppervlaktespanning ..................................................................................................... 32
5.3.5.2 capillaire werking........................................................................................................... 32
5.3.5.3 NIET-NEWTONIAANSE VLOEISTOFFEN .......................................................................... 32
6.1 deeltjes bestaan uit atomen...................................................................................................... 33
6.2 opbouw van het atoom ............................................................................................................. 33
6.2.1 atoommodel van Thompson ............................................................................................. 33
6.2.2 model van Bohr ................................................................................................................. 34
6.2.3 opbouw van de atoomkern ............................................................................................... 34
6.2.4 soorten atomen: over elementen, isotopen en ionen ...................................................... 34
6.3 elektronenconfiguraties ............................................................................................................ 35
6.4 patronen in eigenschappen: het PSE......................................................................................... 35
6.4.1 wat kan ik allemaal terugvinden in het Perodiek Systeem der Elementen (PSE) ............. 35
6.4.2 perioden en groepen ......................................................................................................... 35
6.4.3 groepsvorming op grond van orbitalen ............................................................................. 36
6.4.4 metalen, halfgeleiders en niet metalen ............................................................................ 36
6.4.5 atoomstralen ..................................................................................................................... 36
6.4.6 ionisatie-energie ................................................................................................................ 36
6.4.7 elektro-negativiteit ............................................................................................................ 37
6.5 hoe atomen deeltjes vormen .................................................................................................... 37
6.5.1 edelgasstructuren .............................................................................................................. 37
6.5.2 metaalbindingen................................................................................................................ 37
, 4
6.5.3 ionenbindingen.................................................................................................................. 38
6.5.4 covalente bindingen (atoombinding) ................................................................................ 38
6.5.5 polariteit ............................................................................................................................ 39
6.5.6 Lewis structuur en resonantie ........................................................................................... 39
6.6 interactie nader bekeken: hoe deeltjes samenhangen ............................................................. 40
6.6.1 vooral een kwestie van lading ........................................................................................... 40
6.6.2 ion-dipool .......................................................................................................................... 40
6.6.3 dipool-dipool krachten ...................................................................................................... 40
6.6.4 Van Der Waalskrachten ..................................................................................................... 41
6.6.5 waterstofbruggen .............................................................................................................. 41
7.1 continu bewegende deeltjes ..................................................................................................... 42
7.2 temperatuur, warm en koud ..................................................................................................... 42
7.3 thermische uitzetting ................................................................................................................ 42
7.3.1 een gevolg van thermische beweging ............................................................................... 42
7.3.2 lineaire uitzetting van vaste stoffen .................................................................................. 42
7.3.3 anomale expansie van water............................................................................................. 42
7.4 warmte en temperatuur............................................................................................................ 43
7.4.1 warmte en thermische energie: verwant, maar duidelijk verschil.................................... 43
7.4.2 het verband tussen warmte en temperatuurverschillen: warmte-capaciteit................... 43
7.5 hoe warmte wordt overgedragen ............................................................................................. 44
7.5.1 de Tweede Hoofdwet ........................................................................................................ 44
7.5.2 conductie ........................................................................................................................... 44
7.5.3 convectie ........................................................................................................................... 44
7.5.4 radiatie............................................................................................................................... 44
7.6 fase-overgangen ........................................................................................................................ 45
7.6.1 de verschillende fase-overgangen ..................................................................................... 45
7.6.2 de fysische versus chemische processen .......................................................................... 45
7.6.3 energie-aspecten bij fase-overgangen .............................................................................. 46
7.6.4 temperatuursverloop bij fase-overgangen ....................................................................... 46
7.6.5 verdampen en koken ......................................................................................................... 46
7.6.6 kook- en smeltpunt ........................................................................................................... 47
7.7 thermo-regulatie bij organismen .............................................................................................. 47
7.7.1 aanpassingen van organismen aan hun omgeving............................................................ 47
7.7.2 aanpassing aan omgeving – evolutie................................................................................. 48
8.1 broeikaseffect in de atmosfeer ................................................................................................. 49
, 5
8.2 CO₂ als broeikasgas.................................................................................................................... 50
9.1 Eenvoudige chemische reacties ................................................................................................ 51
9.2 Stochiometrie: hoeveel verdwijnt en verschijnt? ..................................................................... 52
9.2.1 Stochiometrie en oplossingen ........................................................................................... 52
9.3 Reactie-energie ......................................................................................................................... 52
9.3.1 Bindingen breken en bindingen maken............................................................................. 52
9.3.2 Exotherme en endotherme reacties ................................................................................. 53
9.3.3 Spontaan of niet spontaan? .............................................................................................. 53
9.3.4 Hydrolyse van ATP ............................................................................................................. 54
9.4 reactie-snelheid ......................................................................................................................... 54
9.4.1 Reactiesnelheid ................................................................................................................. 54
9.4.2 Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden ................................................................... 54
9.4.3 Biokatalysatoren (enzymen) .............................................................................................. 55
9.5 Evenwichten .............................................................................................................................. 56
9.5.1 Evenwichten ...................................................................................................................... 56
9.5.2 Evenwichtsconstante......................................................................................................... 56
9.5.3 Factoren die het evenwicht beïnvloeden .......................................................................... 56
9.6 Zuren en basen (zie cursus) ....................................................................................................... 57
10. voorbeeldvragen Fysica ............................................................................................................. 58
11. Cursus: Denkvragen en Oefeningen .......................................................................................... 70
, 6
1. NATUURWETENSCHAPPEN EN
ONDERWIJS
Op het eind van dit hoofdstuk zou je het volgende moeten kunnen:
• Aangeven wat wetenschap is, en afwegen in welke mate een uitspraak wetenschappelijk
onderbouwd is.
• Schetsen hoe wetenschappers in het algemeen te werk gaan, en dit vergelijken met hoe dit
in het onderwijs wordt naar voor gebracht.
• Aangeven waarover natuurwetenschappen gaat, en de relatie tussen natuurwetenschappen
en toegepaste, formele en sociale wetenschappen beschrijven.
• Beschrijven wat de doelen zijn van het geven van natuurwetenschappen op school.
• Een visie op goed wetenschapsonderwijs kunnen schetsen en kenmerken aangeven van
effectief wetenschapsonderwijs.
1.1 WAT BEDOELEN WE MET “NATUURWETENSCHAPPEN”?
1.1.1 WAT IS “WETENSCHAP”
• Verzameling kennis dat verifieerbaar is + proces verzamelde verifieerbare kennis
• → Uitspraken moeten bevestigd (geverifieerd) worden door observeerbare feiten
• “Verifiëren” betekent niet “bewijzen” in de zin van “altijd waar” (denk aan de zwanen)
• Indien een uitspraak door een waarneming of experiment wordt bevestigd, dan wordt deze
uitspraak betrouwbaarder, maar ze is niet “bewezen”
• Karl Popper spreekt over “falsifieerbare uitspraken”
o Wil een uitspraak “wetenschappelijk” zijn, dan moeten criteria aangegeven kunnen
worden op grond waarvan de uitspraak als “vals” kan worden bestempeld.
• Uitspraak niet bevestigd door observeerbare feiten → hypothese
• Een uitspraak met zeer grote graad van betrouwbaarheid → wet
• Een verzameling wetten rond een bepaald onderwerp → theorie
1.1.2 HOE GAAN WETENSCHAPPER TE WERK?
ER BESTAAT NIET 1 WETENSCHAPPELIJKE METHODE, iedere wetenschapper werkt anders, Einstein
heeft nooit data verzameld
Model voor onderwijs
• De wetenschappelijke methode/denkcirkel
o Onderzoeksvraag formuleren
o Analyse van de vraag/probleem
o Uitvoeren en formuleren van een antwoord
o Kritisch reflecteren over onderzoek
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur celine1020. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €8,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
