Fysikaaliset mittaukset  (5op)

Arviointiasteikko

H-5

Sisällön jaksotus

Fysiikan perusteiden opiskelua itsenäisesti, teoriatunneilla ja laboratoriossa.
Laboratoriotunneilla on pakollinen läsnäolo.

Opintojakso sisältää molemmille ryhmille yhteisiä teoriatunteja 11t sekä yhteisiä laskuharjoitustunteja 4x2t. Osalle yhteisistä teoriatunneista (valo ja säteily) on ennakkotehtäviä, joiden pohjalta perehdytään kyseisen viikon aiheeseen. Laskuharjoitustunnille opiskelijat palauttavat etukäteen laskemansa harjoitustehtävät, joiden ratkaisuja käydään yhdessä läpi kyseisellä tunnilla. Teoriatunnit (teoria ja laskuharjoitukset) ovat etänä verkossa.
Teoriaosuuden sisältö: sähköoppi (viikot 2-3), magnetismi (viikot 4-5), valo-oppi ja optiikka (viikot 6-7), säteilyoppi (viikot 9-10)

Teoriatuntien lisäksi opintojakso sisältää 6x2t fysiikan lähilabroja + 1t labraan tutustuminen. Fysiikan labroissa harjoitellaan fysiikan mittavälineiden käyttöä ja fysiikan ilmiöiden tutkimusta. Labroja varten opiskelijat jaetaan kolmeen labraryhmään ja labraryhmien sisällä 3-4 hengen työskentelyryhmiin. Välineiden riittävyyden vuoksi työskentelyryhmät suorittavat kullakin kerralla eri töitä kiertävässä järjestyksessä (tarkempi ohjeistus itslearningin kurssialustalla). Kaikki labrat ovat lähiopetuksena ICT-cityn labrassa. Jollakulla ryhmässä on tarpeen olla tietokone mukana tulosten kirjausta ja mittauspöytäkirjan täyttöä varten.

Labrat pidetään viikoilla 4-10, labran tutustumiskerta on viikolla 3.

Labrassa ei ruokailla eikä juoda. Työtakkia tai erillisiä suojavarusteita ei tarvita.

Labratöiden alustavat aiheet: metallilangan resistiivisyys, sähköenergian siirto, lämpölaajeneminen, kalorimetria, optiikan perusteet

Fyysisten labrojen lisäksi suoritetaan yksi simuloitu etälabratyö MATLAB Simulink -ohjelmistoa käyttäen työskentelyryhmän vapaasti valitsemana ajankohtana.

Opintojakson lopuksi on sekä teoriaosaamista että mittausosaamista mittaava loppukoe (lähiopetuksena viikolla 12) ja sitä edeltävä kertaustunti verkossa (viikolla 11). Kokeeseen osallistuminen on pakollista, mutta sen suoritus vastaa vain osaa kurssipisteistä (tarkemmin arviointiehdoissa).

Tavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa:
- tulkita optiikan ilmiöitä
- tunnistaa insinöörin työssä fysiikan taholta tulevat mahdollisuudet ja rajoitukset
- toteuttaa tehtävään sopivan mittausjärjestelyn ja suorittaa mittaukset
- käyttää perusmittalaitteita
- arvioida mittausten epävarmuuden ja yksinkertaisissa tapauksissa määrittää mittaushavainnoista johdetuille tuloksille luotettavuusrajat
- tehdä ja tulkita graafisia esityksiä
- pitää tutkijan työkirjaa ja raportoida tuloksista sekä kirjallisesti että suullisesti
- toimia laboratorioissa turvallisesti
- toimia turvallisesti erilaisten radioaktiivisen säteilyn lajien kanssa
- toimittaa laboratoriossa syntyneet jätteet oikeisiin käsittelypisteisiin.

Sisältö

- Sähkömagneettinen spektri (näkyvä valo, UV, IR, röntgen, gamma)
- Valon taittuminen, sironta, polarisaatio, absorptio, luminesenssi, fluoresenssi
- Coulombin laki
- sähkökenttä, sähköpotentiaali
- kapasitanssi, varauksen ja magneettikentän vuorovaikutus
- Faradayn induktiolaki, induktanssi
- Ionisoiva säteilyn käyttö ja säteilysuoja
- työturvallisuus laboratoriossa
- fysikaalinen mallintaminen
- mittaaminen, luotettavuusarviointi, mittaustulosten käsittely ja tulkinta
- graafiset esitykset, raportointi
- laboratoriojätteiden käsittely

Oppimateriaalit

- Oppikirja: Inkinen, Manninen, Tuohi, Momentti 2, Otava tai Insinöörin (AMK) Fysiikka II tai vastaava materiaali, josta voi opiskella sähkö- ja magnetismiopin, valo-opin ja säteily-/ydinfysiikan teoriaa.
- Oppimisympärisössä oleva ja sinne linkitetty materiaali

Opetusmenetelmät

Teoriaopetusta, tehtäviä ja laboratoriotöitä

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Viikolla 12

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

aktiiviset opetusmenetelmät: learning by doing ja flipped learning, yksilö- ja ryhmätehtäviä

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

-

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

5 op = 134t opiskelijan työtä jakautuen
- 11t teoriaopetusta
- 8t laskuharjoituksia
- 13t laboratoriotyöskentelyä
- 2t koe
- 100t itsenäistä/ryhmätyöskentelyä

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Opintojakso arvioidaan numeerisesti 0-5 kerättyjen pisteiden avulla (max 100p). Pisteitä saa seuraavista tehtävistä:
- Itsenäiset ennakkotehtävät labrakerroille (yksilötyö) 6x2p = 12p
- Itsenäiset ennakkotehtävät valo- ja säteilyopin teoriatunneille (yksilötyö) 2x3p = 6p
- Perusmittauksien labratyön ohjattu mittauspöytäkirja (ryhmätyö) 2p
- Kuuden muun labratyön mittauspöytäkirjat (ryhmätyö) 6x5p = 30p
- Kahden labratyön raportit (ryhmätyö) 2x5p = 10p
- Laskuharjoitukset (yksilötyö) 4x5p = 20p
- Loppukoe ja osaamisen itsearvionti (yksilötyö) 20p

Opintojakson hyväksytty suorittaminen arvosanalla 1 edellyttää vähintään 50p.

Työturvallisuuden ennakkotehtävä, labratöihin osallistuminen, niihin liittyvien mittauspöytäkirjojen palautus ja loppukokeeseen osallistuminen ovat kaikille pakollisia, vaikka läpipääsypisteet muutoin täyttyisivätkin.

Aktiivinen osallistuminen ja osaamisen osoittaminen labrassa voidaan huomioida arvosanaa korottavasti. Vastaavasti passiivinen osallistuminen, myöhästyminen tai asiaton käytös voi vaikuttaa arvosanaa alentavasti.

Laskutehtävähyvityksen (4x5p) saaminen edellyttää laskutehtävien palautusta etukäteen, läsnäoloa ja aktiivista osallistumista laskuharjoitustunnilla (poissaolosta on sovittava opettajan kanssa etukäteen) sekä laskuharjoitustunnin jälkeen palautettua itsearviointia. Itsearvioinnin yhteydessä väärin laskettuja/puutteelliseksi jääneitä harjoituksia on vielä mahdollista täydentää pistehyvityksen korottamiseksi.

Hylätty (0)

vähemmän kuin 50% pisteistä = 50p tai puuttuvia pakollisia osia.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)

Numeroon 1 vaaditaan noin 50 % kurssipisteistä = 50p
Numeroon 2 vaaditaan noin 60 % kurssipisteistä = 60 p

Arviointikriteerit, hyvä (3-4)

Numeroon 3 vaaditaan noin 70 % kurssipisteistä = 70 p
Numeroon 4 vaaditaan noin 80 % kurssipisteistä = 80 p

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Numeroon 5 vaaditaan noin 90 % kurssipisteistä = 90 p

Lisätiedot

Käytettävät ohjelmistot: MS Excel, MS Word ja MATLAB