Naturfag Vg1 gir en oversiktlig og kortfattet framstilling av faget. Boka dekker alle hovedområdene i læreplanen i naturfag. Den er godt egnet for elever og privatister som ønsker en rask oversikt over faget. kortfortalt.cdu.no
Å lykkes med Naturfag Vg1 Heskestad / Liebich / Lerstad / Engan
Å lykkes med
BOKMÅL
o_A-lykkes-med-naturfag.indd 1
Per Audun Heskestad / Harald Liebich / Ivar Karsten Lerstad / Agnete Engan
Å lykkes med
Naturfag
Vg1
27/11/14 10:22
o_A-lykkes-med-naturfag.indd 2 27/11/14 10:22
Periode 4
3
2
1
2 8 8 1
2 8 1
2 1
1
2 2
Kalium
K
19
5 6 7
2 3 4
1
2 8 3
2 3
III
13
5
Aluminium
Al
Bor
B
13
2 8 4
2 4
IV
C
14
Silisium
Si
Karbon
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Kalsium
Ca
20
Magnesium 2 8 8 2
Natrium
12
Beryllium
Mg
11
2 8 2
Be
4
Na
Litium
Li
3
Hydrogen
H
Elektronfordeling
Atomnummer = protontall
2
1
II
I 1
14
6
2 8 5
2 5
Fosfor
P
7
15
Nitrogen
N
15
V
PERIODESYSTEMET for de 20 første grunnstoffene
2 8 6
2 6
VI
Svovel
S
8
16
Oksygen
O
16
2 8 7
2 7
Klor
Cl
Fluor
F
17
VII
17
9
2 8 8
2 8
2
Argon
Ar
Neon
Ne
Helium
He
18
VIII
18
10
2
Gruppe
Hovedgruppe
Per Audun Heskestad / Harald Liebich / Ivar Karsten Lerstad / Agnete Engan
Ă… lykkes med
Naturfag
Naturfag for yrkesfaglige og studieforberedende utdanningsprogram
Vg1
v4_A-lykkes-med-naturfag.indd 1
27/11/14 10:05
FORORD
Å lykkes med naturfag Vg1 dekker læreplanen i naturfag for yrkesfaglige og studieforberedende utdanningsprogram på en oversiktlig og kortfattet måte. De seks hovedområdene i læreplanen for studieforberedende er dekket med hvert sitt kapittel, der kompetansemålene er gjort tydelige. Elever som tar yrkesfag, skal ha deler av læreplanen for studieforberedende. Kompetansemål til yrkesfag er merket . Yrkesfagsstoff finner du på sidene 5–8, 14–45 og 84–90. Nøkkelbegreper i naturfaget er framhevet som kursiverte ord. På nettstedet finner du supplerende og utdypende lærestoff som ordforklaringer, varierte oppgaver, forslag til øvinger og fordypningsstoff; dessuten animasjoner, filmer og lenke til læreplanen. www.alykkesmed.cdu.no Lykke til!
©CAPPELEN DAMM AS, 2015 ISBN 978-82-02-45838-6 1.utgave, 1. opplag 2015 Hovedillustratør: Bjørn Norheim Frihåndstegninger: Øyvind Sang Hanssen Omslagsdesign: Kristine Steen, 07 Media – 07.no Omslagsfoto: Getty Images/Jupiterimages Grafisk formgiving: Kristine Steen, 07 Media – 07.no Forlagsredaktør: Eva Irgens Trykk og innbinding: UAB Balto-print, Litauen 2015 Satt i Berling 11 punkt og trykt på 100 g G-print.
Fotografier: Norsk telemuseum s. 9 NTB Scanpix/Janis Smits s. 12 Øvrige bilder: Getty Images/Thinkstock
Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med Cappelen Damm AS er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel. alykkesmed.cdu.no cdu.no
2
v4_A-lykkes-med-naturfag.indd 2
27/11/14 10:05
Innhold Kapittel 1 Forskerspiren . . . . . . . . . . . . . . 5
Kapittel 3 Ernæring og helse . . . . . . . . . . 30
Den naturvitenskapelige metoden . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Feilkilder og usikkerhet i forsøket . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Rapportskriving . . . . . . . . . . . . . 8 Naturvitenskapen og medie samfunnet . . . . . . . . . . . . . . . 9 Naturfaglig kunnskap kan forklare fenomener i naturen 11 Spørreundersøkelser som arbeid med naturfag . . . . . . 12
Energi i mat . . . . . . . . . . . . . . . 30 Næringsstoffene . . . . . . . . . . . . 31 Proteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Karbohydrater . . . . . . . . . . . . . 34 Fett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Vitaminer, mineraler og sporstoffer . . . . . . . . . . . . . . 36 Vann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Fordøyelse . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Transport av næringsstoffer . . . 40 Trening og livsstil . . . . . . . . . . . 40 Kosthold og helse . . . . . . . . . . . 42 Spiseforstyrrelser . . . . . . . . . . . 44 Kosmetikk . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Kapittel 2 Bærekraftig utvikling . . . . . . . 14 Økologi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Suksesjon . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Vær og klima . . . . . . . . . . . . . . 17 Populasjonsforandringer . . . . . . 18 Menneskenes populasjonsvekst 20 Bærekraftig utvikling . . . . . . . . 21 Global interessekonflikt . . . . . . 22 Global oppvarming . . . . . . . . . 22 Biologisk mangfold . . . . . . . . . . 25 Vann som ressurs . . . . . . . . . . . 26 Forbruksvalg . . . . . . . . . . . . . . . 27
Kapittel 4 Bioteknologi . . . . . . . . . . . . . . 46 DNA er arvestoffet . . . . . . . . . 46 Proteinsyntesen . . . . . . . . . . . . 48 Gener og kromosomer . . . . . . . 51 Celledeling . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Nedarving . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Arv og miljø . . . . . . . . . . . . . . . 54 Epigenetikk . . . . . . . . . . . . . . . 56 Bioteknologi og genteknologi . . 56 Foredling av levende organismer: avl og genmodifisering . . . . . 57 Genmodifisering av mikroorganismer . . . . . . . . . 58 Genmodifisering av planter og dyr . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3
v4_A-lykkes-med-naturfag.indd 3
27/11/14 10:05
Kloning . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Avl, genteknologi eller kloning? 61 Bioteknologi på mennesker . . . 61 Etiske sider ved bruk av b ioteknologi . . . . . . . . . . . . . 63
Kapittel 5 Stråling og radioaktivitet . . . 64 Elektromagnetisk stråling . . . . . 64 Hvordan oppstår e lektro agnetisk stråling? . . . . . . . 66 m Jordatmosfæren beskytter . . . . 68 Drivhuseffekten . . . . . . . . . . . . 68 Den menneskeskapte d rivhuseffekten . . . . . . . . . . 69 Ultrafiolett stråling og ozonlag . 71 Nordlys . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Tolking av stråling fra v erdensrommet . . . . . . . . . . 74 EM-stråling: linjespektre . . . . . 76 Beregning av temperatur og avstand til et himmellegeme 77 Bevegelser – dopplereffekten . . 78 Stråling fra radioaktive stoffer . 80 Halveringstid og måling av r adioaktivitet . . . . . . . . . . . . 81 Bakgrunnsstråling . . . . . . . . . . . 82 Ioniserende stråling . . . . . . . . . 82 Nytte av energirik stråling . . . . 82 Aldersbestemmelse med karbon 14-isotopen . . . . . . . 83
Kapittel 6 Energi for framtiden . . . . . . . . 84 Energiforbruk . . . . . . . . . . . . . . 84 Solfangere og solceller . . . . . . . 86 Varmepumper . . . . . . . . . . . . . 87 Varmefaktor . . . . . . . . . . . . . . . 89 Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Atomer, grunnstoffer og kjemiske forbindelser . . . . . . 90 Periodesystemet . . . . . . . . . . . . 91 Redoksreaksjoner . . . . . . . . . . . 93 Metaller – den elektrokjemiske spenningsrekken . . . . . . . . . 95 Elektrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Galvaniske elementer . . . . . . . . 97 Batterier . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Brenselceller . . . . . . . . . . . . . . 100 Energikilder og energibærere . 101 Energibærere for framtida . . . 102 Stikkord . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4
v4_A-lykkes-med-naturfag.indd 4
27/11/14 10:05
KAPITTEL 1
Forskerspiren DU SKAL KUNNE: planlegge og gjennomføre ulike typer undersøkelser med identifisering av variabler, innhente og bearbeide data og skrive rapport med diskusjon av måleusikkerhet og vurdering av mulige feilkilder • skille mellom resultater og påstander og diskutere kvaliteten på metoder og framstilling av egne og andres data og tolkninger • drøfte dagsaktuelle naturfaglige problemstillinger basert på praktiske undersøkelser eller systematisk informasjon fra ulike kilder • bruke enkle datasimuleringer eller animasjoner for å illustrere og forklare naturfaglige fenomener og teste hypoteser
Den naturvitenskapelige metoden Den naturvitenskapelige metoden legger vekt på systematiske undersøkelser, nøyaktige målinger og gjentatte testinger. Når et fenomen i naturen skal utforskes, begynner forskerne ofte med det de tror kan forklare fenomenet. De setter opp en tenkt forklaring, en hypotese. Hypotesene er antakelser og bygger gjerne på teorier innenfor fagfeltet, altså det allerede kjente, men går et skritt videre. Her er det rom for fantasi, oppfinnsomhet og undring. Hypotesene testes gjennom eksperimenter eller undersøkelser der forskeren for eksempel forsøker å måle noe. Målingene vi gjør, kan vi bruke til å bekrefte eller forkaste hypotesen vår. Det er viktig å ha kontroll over hva vi måler, og helst variere bare én ting om gangen. Det vi varierer og måler, kaller vi en variabel.
1 • Forskerspiren
v4_A-lykkes-med-naturfag.indd 5
5
27/11/14 10:05
? ? ?
Innsamling
Det ligger mye og nøyaktig naturvitenskapelig arbeid bak den kunnskapen vi har om verden omkring oss.
Hypoteser
Utforskning
Konklusjoner
Formidling
Figur01.01 Bak hvert av trinnene i den naturvitenskapelige metoden ligger det nøyaktig arbeid, grundig og systematisk registrering av data og bruk av kreative evner. Undersøkelsene og tolkningen av resultatene kan også ta svært lang tid. Vi kan ikke bevise at en hypotese er riktig, men vi kan teste hypotesen på mange måter og samle støtte for at den synes å være holdbar. Hypoteser som vi finner støtte for i undersøkelser – ofte over lang tid – blir til teorier eller læresetninger. Det er disse teoriene og læresetningene du møter i lærebøker i for eksempel naturfaget. Ett eneste forsøk kan også motbevise en hypotese eller en teori; vi sier at den kan falsifiseres (påvises som falsk, altså feilaktig).
6
v4_A-lykkes-med-naturfag.indd 6
27/11/14 10:05
Den naturvitenskapelige metoden legger vekt på systematiske undersøkelser, nøyaktige målinger og gjentatte testinger. Forenklet kan den natur vitenskapelige metoden framstilles slik: hypotese → undersøkelser/eksperimenter/observasjoner → resultater → analyse/tolkning → konklusjoner. DEN NATURVITENSKAPELIGE METODEN Endrede teorier Eksisterende teorier Idéer Fantasi Frie observasjoner
Hypoteser (problemstilling)
Eksperimenter, systematiske observasjoner
Resultater
Revisjoner
Analyse Tolkning
Bekreftet
Den naturvitenskapelige metoden.
Konklusjoner
Ikke bekreftet
Formidling (avhandling publisering)
Feilkilder og usikkerhet iFigur01.01b forsøket En viktig del av det vitenskapelige arbeidet er vurdering av feilkilder og måleusikkerhet. Vi kan begrense feilkilder og måleusikkerhet ved å variere bare én variabel om gangen. Dette kaller vi variabelkontroll. Til alle forsøk og observasjoner knytter det seg vitenskapelig usikkerhet, ofte kaller vi det måleusikkerhet.
1 • Forskerspiren
v4_A-lykkes-med-naturfag.indd 7
7
27/11/14 10:05