حل درس القياس والأدوات العلمية علوم سابع

حل درس القياس والأدوات العلمية علوم سابع

القياس والأدوات العلمية 

الوصف والشرح :كيف تصف نشاط السنجاب في الشكل 5؟ الوصف هو ملخص شفوي أو كتابي للملاحظات. قد يتضمن وصفك معلومات مثل: قيام السنجاب بإخفاء خمس ثمرات بلوط بالقرب من شجرة ضخمة. يستخدم الوصف النوعي الحواس (البصر والسمع والشم واللمس والتذوق) لوصف ملاحظة ما. شجرة ضخمة هي وصف نوعي. بيد أن الوصف الكمي يستخدم الأرقام لوصف الملاحظة. خمس ثمرات بلوط هي وصف كمي. يمكنك استخدام أدوات القياس، مثل المسطرة أو الميزان أو مقياس الحرارة، لصياغة أوصاف كمية. كيف تشرح نشاط السنجاب؟ الشرح هو تفسير الملاحظات. قد تشرح  الأمر بأن السنجاب يخزن ثمار البلوط لتناولها في وقت لاحق. عندما تصف األمر بأن السنجاب شيئا ما، فإنك تفصح عن ملاحظاتك. ولكن عندما تشرح شيئا ما فأنك تحاول تفسير ملاحظاتك وقد يؤدي هذا إلى الفرصة العلمية .

النظام الدولي للوحدات : افترض أنك لاحظت سنجابا يبحث عن طعامه المطمور وسجلت أنه قطع مسافة ft 200 تقريبا قد لا يستوعب الشخص الذي يقيس المسافات بالمتر المسافة التي قطعها السنجاب. وقد حل المجتمع العلمي هذهُ  المشكلة في العام  1960 سمى عليه دول المشكلة في العام 1960 حيث اعتمد نظام قياس متفقا عليه دوليا يسمى بالنظام الدولي للوحدات.

أسئلة توجيهية 

• ما المقصود بالنظام الدولي؟هو نظام دولي مقبول للقياس.
•  كيف يساعد وجود نظام دولي للوحدات العلماء في التواصل على مستوى العالم؟يستخدمون جميعا نفس نوع القياس مما يجعل تبادل المعلومات العلمية أسهل .

الوحدات الأساسية والبادئات في النظام الدولي :على غرار العلماء وكثيرين غيرهم في كل أنحاء العالم، قد تستخدم النظام الدولي للوحدات في غرفة الصف. إن كل وحدات النظام الدولي مشتقة من سبع وحدات أساسية طما هو مدرج في الجدول 2 .على سبيل المثال إن الوحدة الساسية للطول أو الوحدة الأكثر استخداما لقياس  الطول، هي المتر. ولكن ربما قد أجريت في الماضي قياسات باستخدام الكيلو متر أو الميللي متر .

أسئلة توجيهية 

• ما المصطلح المستخدم لوصف القياس العلمي للطول ؟المتر .
• ما الذي تقيسه الوحدات الأساسية السبع ؟المسافة والوقت والخصائص الفيزيائية للأجسام والمواد .
• كيف تغير البادئات قيمة الوحدة الأساسية ؟تظهر باستمرار جزءا من الوحدة الأساسية أو مضاعفاتها .

الضبط والدقة :افترض أن صديقك سايمون أخبرك أنه سيتصل بك بعد دقيقة واحدة، ولكنه اتصل بعد دقيقة ونصف. أخبرتك سارة أنها ستتصل بك بعد دقيقة واحدة، واتصلت بعد 60 ثانية بالضبط. ما الفرق بين الأثنين؟ إن سارة دقيقة أما سايمون فلا.. الدقة هي وصف لمدى تقارب القياس من القيمة المقبولة أو  الحقيقة ولكن إذا كان سايمون مداوما  على الأتصال متأخرا بمقدار 30 ثانية عن الوقت الذي حدده فإن مقدار تأخره يكون مضبوطا. الضبط هو وصف لمدى التشابه أو التقارب بين  القياسات, الجدول 4 يوضح الفرق بين القياسات المضبوطة و القياسات الدقيقة.ُ كّلف الطلاب بإيجاد درجة انصهار السكروز أو سكر المائدة. قام كل طالب بتسجيل ثالث قراءات لدرجة الحرارة وحساب المتوسط أو المعدل للبيانات  التي حصل عليها. وكما تبين البيانات المسجلة في الجدول، فإن الطالب أ حصل على البيانات الأكثر دقة. فمتوسط درجات الانصهار التي سجلها يبلغ C°184.7 وهو الأقرب إلى درجة الا نصهار المقبولة علميا والتي تساوي C°185 .وبالرغم من عدم دقة قياسات الطالب ج فهي تفوق الأخرى من حيث الضبط لتقارب قيمتها .

أسئلة توجيهية 

• كيف تعرف أن البيانات التي جمعها الطالب (C )في الجدول 4 هي بيانات مضبوطة؟ نقاط البيانات قريبة من القيمة نفسها باستمرار.
• التأكد من المفاهيم الأساسي ؟أوجه الأختلاف بين الدقة والضبط؟ تشير الدقة إلى مدى تقارب القياس من قيمة مقبولة، بينما يشير الضبط إلى مدى التقارب بين القياسات .
• كيف سيبدو شكل البيانات إذا كانت دقيقة ومضبوطة معا ؟ستكون قيم القياسات متقاربة فيما بينها وقريبة من القيمة المطلوبة .

القياس والدقة :إن الأدوات المستخدمة لأخذ القياسات يمكن أن تحد من دقة القياسات. افترض أنك تقيس درجة حرارة انصهار السكر، وأن قياسات مقياس الحرارة منقسمة بين عددين صحيحين. إذا كانت عينة السكر تذوب بين درجة حرارة C°183 وC°184 ،فيمكنك عندها تقدير درجة الحرارة بين هذين العددين. ولكن إذا كانت قياسات مقياس الحرارة منقسمة بين أجزاء من عشرة، وكانت العينة تذوب بين درجة حرارة C°2.183 وC°3.183 ،فإن تقديرك بين هذين العددين سيكون لأكثر دقة .

أسئلة توجيهية 

• ما سبب أهمية الدقة في وقت ساعتك؟ حتى أتمكن من الوصول إلى الأماكن في الوقت المحدد.
• ما سبب أهمية معايرة أداة القياس لتصبح مضبوطة ودقيقة؟ حتى يكون قياسها مضبوطا ودقيق.
•  كيف تكون الساعة مضبوطة وليست دقيقة ؟ أن الساعة التي تلف بسرعة أو ببطء تعطي وقتا غير صحيح بتناسق معين لذلك فهي مضبوطة ولكن نظرا إلى أن الوقت غير صحيح، فهي ليست دقيقة.

الأرقام المعنوية :في المثال الثاني المذكور أعلاه، أنت تعلم أن درجة الحرارة تتراوح بين. 183.3°Cو 183.2°C يمكنك تقدير أن درجة الحرارة تبلغ C°25.183 .عندما تأخذ أي قياس، فإنك تكون على يقين من بعض الأرقام  بينما تقدر أرقام أخرى. الأرقام المعنوية في عدد يمثل قياسا ما هي الأرقام التي تتميز بدرجة من الموثوقية. وتتضمن الأرقام معنوية في القياس كل الأرقام التي أنت على يقين منها بالإضافة إلى الأرقام المقدرة ومن ثم فإن قياس C°25.183 يتضمن خمسة أرقام المعنوية، كما هو موضح في الجدول 5 .إن استخدام الأرقام معنوية يجعل الأخرين يدركون مدى موثوقية قياساتك.

أسئلة توجيهية

• لماذا يجب أن تستخدم الأرقام المعنوية؟للتعبير عن ضبط الأداة المستخدمة في إجراء القياس.
• كم عدد الأرقام المعنوية التي يتضمنها العدد 01.4؟3؛ تعتبر كل الأعداد غير الصفرية ذات معنى وتعتبر الأصفار بين الأرقام الصفرية ذات معنى أيضا.
• ما سبب أهمية أخذ القواعد الأربعة كلها بعين الأعتبار عند تحديد الأرقام المعنوية ؟ لضمان الدقة في الأجابة.

الأدوات العلمية 

الموازين :يمكنك استخدام ميزان ثلاثي الأذرع أو ميزان كهربائي لقياس الكتلة. عادة ما تقاس الكتلة بالكيلوجرام (kg) أو الجرام (g )عند استخدام  الميزان، احرص على عدم إسقاط الأجسام بقوة عليه. وارفع الجسم برفق بعد تسجيل كتلته .

مقياس الحرارة :ُيستخدم مقياس الحرارة لقياس درجة حرارة المواد. وبالرغم من أن الكلفن (K) هو الوحدة المعتمدة في النظام الدولي لقياس درجة الحرارة، إلا أنك في حصَّة العلوم تقيس درجة الحرارة بالدرجة المئوية (C °)توخ الحرص عند وضع مقياس الحرارة في مادة ساخنة حتى لا تتعرض للحرق. تعامل مع مقاييس درجة الحرارة الزجاجية برفق حتى لا تنكسر. وإذا انكسر أحد مقاييس درجة الحرارة، فأخبر المعلم على الفور. لا تلمس الزجاج المكسور أو سائل مقياس درجة الحرارة .

الأدوات الزجاجية :ُتستخدم الأدوات الزجاجية الموجودة في المختبر للاحتفاظ بالسوائل وسكبها وتسخينها وقياسها. معظم المختبرات مجهزةُ بأنواع كثيرة من الأدوات الزجاجية. على سبيل المثال،ّتستخدم الدوارق والكؤوس وأطباق بتري وأنابيب الأختبار وأوعية العيناتُ  كحاويات ولقياس  حجم السائل تستخدم أسطوانة مدرجة.أن وحدة قياس حجم السائل هي اللتر أو الميليلتر .

أسئلة توجيهية

• ما الغرض من الميزان؟قياس كتلة الأجسام.
• ما سبب أهمية وضع الأجسام على الميزان بروية؟حتى لا يسقط الجسم فوق كفة الميزان،  مما قد يؤثر سلبا على ضبط ودقة الميزان .
• ما الذي يقيسه مقياس الحرارة؟درجة حرارة المواد.
• لُماذا يجب ألا يستخدم مقياس الحرارة  كأداة تحريك؟ لأنه ربما قد ينكسر. وألنه ربما يعطي قراءة غير دقيقة.
• ما الذي تقيسه المخابير المدرجة؟حجم  السوائل .
• ما الوحدة التي تستخدم لقياس الحجم ؟عادة اللتر والميليلتر .