حل وحدة الشغل والطاقة والآلات فيزياء تاسع متقدم فصل أول : نقدم اليكم في هذا الملف حلا شاملا ودقيقا للدرس بكل ما تضمن من أسئلة وتدريبات ، من منهج الفيزياء الصف التاسع المتقدم
نظرة عامة على الوحدة
حددت العلاقات بين القوة والإزاحة والشغل والطاقة من خلال الأنشطة العملية والمخططات التوضيحية والمعادلات.
الشغل : نقل الطاقة باستخدام وسائل ميكانيكية ويعرف بأنه ناتج مقدار القوة والإزاحة في اتجاه القوة، تعمل الآلات على نقل الطاقة بأكبر فائدة خلال التبادل المتزن للقوة والإزاحة تعتبر الآلات المثالية والحقيقية متمايزة ويتم تحليل الكفاءة وحسابها للآلات البسيطة والمركبة
قبل أن يدرس الطلاب المادة الواردة بهذه الوحدة، يجب عليهم دراسة ما يلي
- الحركة المتسارعة في بعد واحد
- الحركة الدائرية
- قوانين نيوتن للحركة
- القوة العمودية
- الحركة المنتظمة في بعد واحد
- المتجهات في مقابل الكميات القياسية
لحل المسائل الواردة في هذه الوحدة، سيحتاج الطلاب إلى استيعاب ما يلي جيدا :
- الترميز العلمي
- الأرقام المعنوية
- جيب الزاوية وجيب التمام والمماس
- حل المعادلات الخطية
تقديم الفكرة الرئيسة
اعرض للطلاب مقطع فيديو لمحترف في الكاراتیه یکسر قطعة من الخشب بيده، ماذا حدث للطاقة الحركية ليد محترف الكاراتیه؟ لقد انطلقت لكسر ألياف الخشب.
1 مقدمة
نشاط محفز
تحذير : يجب ارتداء نظارات واقية.
نقل الطاقة يمكنك تثبيت عجلة ومحور على منضدة العرض التوضيحي. الخطوة التالية تتمثل في إمساك العجلة عند ربط كتلة تبلغ و 500 بحبل موجود حول جزء المحور الواقع خارج العجلة. اطلب من الطلاب استنتاج ما سيحدث عند ربط كتلة تبلغ g 100 أو 200 9. فكرة جيدة أن يكون لديك المزيد من الحبل على العجلة حتى يمكن للكتلة الأصفر أن تسقط لمسافة كبيرة. تزداد سرعة العجلة عند ربط كتلة تبلغ و 500 وبشكل أكثر بطئا مع كتلة تبلغ g 200 وأشد بطئا مع كتلة تبلغ g 100.
اشرح للطلاب أنه تم بذل المزيد من الشغل (وبمقدار أكبر للطاقة الحركية النهائية للعجلة) عند سقوط أجسام ذات کتل أكبر خلال المسافة نفسها.
الربط بالمعرفة السابقة
القوة والحركة تضم هذه الوحدة مفاهيم القوة والحركة وتبدأ الوحدة باقتراح أن الكمية، غير کمية الحركة، مهمة عند تفاعل الأجسام. طور مفهوم الطاقة الحركية من خلال تطبيق معادلات الحركة على تعريف كمية جديدة تسمى الشغل.
2 التدريس
الشغل والطاقة
تطوير المفاهيم
الفكرة الرئيسة اطلب من الطلاب جمع علب الصودا وجلب علب فارغة إلى الفصل. قم بإنشاء آلة بسيطة لدق الركائز لسحق العلب باستخدام كتلة كبيرة قد تنزلق على مجموعة من القضبان العمودية. اطلب من الطلاب استكشاف ما سيحدث لعلبهم عند سقوط الكتلة عليها من ارتفاعات مختلفة. حدد الحد الأدنى للارتفاع اللازم لسحق العلبة بشكل كامل.
أسأل الطلاب عن سبب سحق العلبة. قوة الكتلة الساقطة اسأل الطلاب عن المسافة التي أثرت خلالها قوة "السحق" هذه في العلبة. حول ارتفاع العلبة أخبر الطلاب أن الكتلة الساقطة بذلت شغلا على العلبة لأن القوة المطبقة نتج عنها حدوث إزاحة، اسأل الطلاب كيف تغير ارتفاع الكتلة العملية سحق العلبة. كلما ارتفعت الكتلة انسحقت بدرجة أكبر، أوضح للطلاب أن مستوى السقوط الأعلى أعطى للكتلة الساقطة مزيدا من الطاقة الحركية ومن ثم، يمكن تحويلها إلى مزيد من الشغل لسحق العلبة.
1 مقدمة
نشاط محفز
ألعاب تعمل بالزنبرك حاول الحصول على عدة ألعاب صغيرة تعمل بالزنبرك أو بالبطارية، اعرضها على منضدة العرض التوضيحي، يمكنك تشغيل كل واحدة ومطالبة الطلاب بوصف كيفية استفادة كل لعبة من مصدر طافتها، وضح كيفية دفع آلية الزئيرك أو المحرك الذي يعمل ببطارية للأجزاء المتحركة باللعبة إن أمكن ذلك ستفنيد الإجابات على أنواع الألعاب المعروضة، بوجه عام. يجب أن يتمتع الطلاب بالقدرة على ملاحظة وجود ارتباط میکانیکی بین مصدر الطاقة والأذرع أو السيقان أو الأجزاء المتحركة الأخرى باللعبة. تسمح هذه الارتباطات بتحرك الأجزاء.
الربط بالمعرفة السابقة
القوة والمسافة والشغل تقوم هذه الوحدة على استيعاب العلاقة بين هذه الكميات الثلاث المحددة في القسم 1 في الحالة المثالية، يكون الشغل المبذول مساويا للشغل الناتج، يجب أن يعرف الطلاب الآن أن الشغل يساوي مقدار القوة مضروبا في المسافة، تعمل الآلات البسيطة على مبادلة عوامل مقدار القوة والمسافة هذه لصالحها عند تنفيذ مهمة ميكانيكية، تفيد أيضا المفاهيم التي تمت تغطيتها أثناء دراسة الطلاب لحركة الدوران المحوري في وصف الجوانب الفيزيائية في العديد من الآلات البسيطة
2 التدريس
فوائد الآلات
تطوير المفاهيم
الفكرة الرئيسة قسم الطلاب إلى مجموعات مكونة من أربعة طلاب واطلب منهم القيام ببحث على الإنترنت وإعداد رسومات للآلات التالية، الرافعات والتروس والأسطح المسننة والتروس الدودية والمفتاح الإنجليزي والعجلات المسننة والسلاسل والأحزمة والجريدة المسننة والترس والبكرة والسفاطة والكامة والوتد والعجلة والمحور، لكل آلة، يجب أن تحدد المجموعات ما إذا كانت الآلة تغير مقدار القوة المبذولة و/أو أتجاهها، اطلب من الطلاب إجراء عصف ذهني لتجاربهم الحياتية التي ربما يكونون قد استخدموا هذه الآلات فيها
عرض توضيحي سريع
أدوات القرص
الوقت المقدر 5 دقائق
المواد مقص أسلاك أو قطاعة براغي أو أداة أخرى طويلة المقبض أو أسلاك خردة أو مواد أخرى لاختبار الأداة
الإجراءات يمكنك البدء بإمساك إحدى هذه الأدوات وتوضيح مدى سهولة قطعها لمواد النفايات. يمكنك سؤال الفصل عن كيفية استخدام هذه الأجهزة التطبيق مزيد من القوة، تبلغ مسافة الحركة في طرف المقبض عدة أضعاف مسافة حركة طرف القرص لذلك فإن قوة المقاومة تكون أكبر بكثير من قوة الجهد. إذا كانت الأداة الجاري توضيحها هي أداة قطع فيمكنك سؤال الطلبة إذا كان بإمكانهم تحديد آلة بسيطة أخرى على الأداة غير الرافعات التي شكلتها المقابض، رؤوس القطع في الأداة هي الأوتاد، وذلك لإنها عبارة عن أسطح منحدرة صغيرة تزيد من القوة عند قطع المواد.
مناقشة
مسألة كماشة التثبيت هي أداة يقوم فيها المقبض الطويل وذراع تحرير ثاني بتشغيل نظام رافعة آخر متصل بالفك المتحرك للكماشة. (احصل على هذه الأداة واعرضها يشكل توضيحي إن أمكن ذلك)، ما ميزات وفوائد هذه الأداة؟
الإجابة مجموعة الرافعات التي تحرك الفكين في زوج الكماشة يمكن دفعها بواسطة المقبض الأساسي إلى موقع تستقر فيه بإحكام" تحت تأثير الشد، لن تتزحزح الرافعات مما يقلل من حاجة المستخدم إلى الحفاظ على القوة المطبقة على المقبض، يدفع المستخدم رافعة التحرير لدفع رافعة الفك خارج موقع القفل.
التدريس المتمایز
المعاقون بصريا
يمكن إجراء قياسات مسافات الجهد والمقاومة باللمس معظم الوقت. يجب أن يكون لدى الطالب المعاق بصريا مسطرة برايل أو مسطرة بلاستيكية مزودة بعلامات بارزة. يوجد بالخطوط الموجودة في معظم عصوات القياس قطع مسننة كافية للاستخدام بحاسة اللمس. يمكن تكييف الموازين الزئيركية على نحو مماثل لقياسات القوة. اطلب من الطلاب تصميم أنظمة بكرات باللمس وتنفيذها كنشاط لهم، قد يستلزم الأمر بعض التوجيه حتى يبدأ الطلاب. يمكن أن تتضمن البيانات والتحليل قياسات المسافة والقوة تحت کتل أحمال مختلفة عديدة، يجب أن يكون لدى الطلاب القدرة على الإحساس بعدد الحبال التي تثبت الحمولة وعد هذه الحبال لتحديد الفائدة الميكانيكية المثالية