حل وحدة مدخل إلى علم الفيزياء فيزياء صف تاسع متقدم فصل أول

حل وحدة مدخل إلى علم الفيزياء فيزياء صف تاسع متقدم فصل أول 

مدخل إلى علم الفيزياء 

ما الفيزياء؟

الفكرة الرئيسة أعط مجموعات الطلاب صناديق سوداء صغيرة مغلقة بحجم صناديق الأحذية وبها أغراض غير معلومة، مثل كرات مطاطية وكتل مشقوقة وحبوب وجوز وسدادات ومناديل ورقية وحبوب من الفلين، وما إلى ذلك. وينبغي أن يكون بالصناديق ثقوب صغيرة تسمح بدخول أعواد يمكن بها لمس الشيء الموجود داخل الصندوق. يجب أن يكتشف الطلاب ما بداخل الصندوق بناءا على الملاحظات، مثل الأصوات والإحساس بحركة  العناصر داخل الصندوق ودحرجته أو انزالقه ولمسه من خلال الثقب، وما إلى ذلك. ثم اطلب من الطلاب وضع عدة فرضيات عما يمكن أن يكون العنصر باستخدام الملاحظات لدعم استنتاجهم. أخبر الطلاب أنه رغم أن الخطوات التي اتبعوها غير متماثلة، فقد اتبعت كل المجموعات طرقا متشابهة لتحديد العنصر المخفي داخل الصندوق. بعد أن تنتهي المجموعات من وضع تخميناتها، اكشف عن العناصر الموجودة في الصناديق. وأخبر الطالب أن الفيزياء تستخدم طريقة مشابهة في التجريب والملاحظة تسمى الطريقة العلمية لدراسة الطاقة والمادة.

الضوء والخلايا الشمسية 

المواد خلية شمسية ومقياس متعدد ويوم مشمس الإجراء اسأل الطلاب عن العلاقة التي تربط بين الطاقة الكهربائية الناتجة عن خلية شمسية وكمية ضوء الشمس الذي يسقط على سطح الخلية. وبعد أن يطرح الطلاب بعض النظريات، اسألهم عن كيفية اختبار هذه النظريات. قم بإعداد المقياس المتعدد لقياس التيار الذي تولده الخلية الشمسية وضع الخلية الشمسية تحت ضوء الشمس المباشر، بحيث تكون موجهة نحو الشمس سجل التيار.  قم بتغطية أجزاء متعددة من سطح الخلية وسجل التيارات المتولدة اشترك مع الطلاب في إجراء تحليل موجز للبيانات ومناقشة العملية المستخدمة وتحديد الخلاصات التي يمكنهم استنتاجها بشكل منطقية. سيكتشف الطلاب أنه من الممكن أن تختلف طرق التحقيق لكن النتائج ستكون دوما واحدة  زيادة ضوء الشمس ينتج عنه زيادة في التيار.

المعادلات 

المعادلات اضرب مثالا للطلاب على كيفية استخدام المعادلات لنمذجة ظاهرة معينة. واشرح لهم أن المعادلات v=d/t تصف العghقة التي تربط بين السرعة المتجهة (v) والمسافة (d )و الزمن (t) فإذا عرفنا أي كميتين من هذه الكميات الثالثة، يمكننا إيجاد الثالثة بسهولة. اطلب من الطالب أن يصوغوا معادلة لإيجاد d وأخرى لإيجادt.

القياس عن بعد 

 استطاع جاليليو، بمساعدة تلسكوب تقدير ارتفاع الجبال على سطح القمر عن طريق تقدير أطوال الظلال. اطلب من أحد الطلاب أن يمسك بصندوق أحذية ومسطرة طولها cm 30 في وضع قائم بعدmeter 1 تقريبا من شاشة عرض بيضاء.استخدم مصباح يدويا لتكوين ظلال للجسمين في وقت واحد على الشاشة. اطلب من الطلاب أن يشيروا إلى الجسم الذي له ظل أطول. الجسم الأطول اطلب من الطلاب أن يستخدموا النسب لمقارنة الأبعاد المقيسة للجسمين والظل الناتج. ينبغي أن يكتشف الطلاب أن ظل كل جسم يتناسب طردا مع ارتفاعه.

وحدات النظام الدولي 

السؤال لماذا يستخدم العلماء النظام المتري بدلا من استخدام الوحدات الإنجليزية أو غيرها من أنظمة القياس؟ الإجابة في النظام المتري  ذي الأساس عشرة، يسهل التحويل من مستوى قياسات إلى مستوى آخر. على سبيل المثال من الأسهل كثيرا أن تحول السنتيمتر (centimeter )إلى المتر (meter )عن أن نحول من الإنش (inches )إلى الياردة (yards ).

أنظمة الوحدات

 اسأل الطالب عن سبب أهمية وجود نظام وحدات متفق عليه. لأن ذلك يسهل  المقارنات بين المجموعات المختلفة . كما يساعدنا على إدراك أحجام القياسات المختلفة. على سبيل المثال، سيدرك معظم الطلاب ما تعنيه السرعة 25 mph .لكن هل سيعرف الطلاب ما تعنيه السرعة 10 فراسخ (furlongs )في أسبوعين؟ مع التقدم في الدراسة، سيدرك الطلاب ما تعنيه السرعة s/m 25 .

الرياضيات في الفيزياء 

الفكرة الرئيسة أخبر الطلاب أنهم ربما سمعوا كثيرا أن الرياضيات لغة الفيزياء. واطلب من الطلاب أن يعملوا في مجموعات ثنائية لوضع تعبيرات عن السيناريوهات التالية: قطعت السيارة (B )ثلاثة أضعاف المسافة التي قطعتها السيارة (A ،)وقطعت السيارتان معا  ا.miles 120  ضع تعبيرات تسمح بإيجاد المسافة التي قطعتها السيارتان.  3dA + dA = 120و، dB = 3dA اكتشف إسحاق نيوتن أن قوة الجذب بين كتلتين تتناسب طرديا مع حاصل ضرب الكتلتين مقسوما على مربع المسافة بينهما. في تجربة خاصة بالدوائر الكهربائية، قاس أحد الطلاب التيار المار في مقاوم ووجد أنه يساوي نسبة الجهد عبر المقاوم إلى قيمة المقاوم.I=V/R.

معاملات التحويل والوحدات المكعبة 

يمكن أن يجد الطلاب صعوبة في فهم عوامل التحويل عندما ترتبط بالوحدات المكعبة. على سبيل المثال، يعرف الطلاب أن  1 m يساوي 100 cm وقد يستنتجون أن  100 cm3 يساوي m3 1 ،لكن قد يصعب عليهم أن يستنتجوا أن. 1 m3 يساوي 1,000,000( cm3 (1×106 cm3 احضر للطلاب نموذجا لمكعب حجمه m3 1 .واطلب من الطلاب أن يحددوا حجم المكعب بوحدة cm3 ووحدة mm3 .ثم اطلب منهم أن يستنتجوا معاملات التحويل من الحسابات التي أجروها.

التقريب

 قد يواجه الطلاب صعوبة في التقريب إلى العدد الصحيح من الأرقام المعنوية عندما يقع العدد في المنتصف بين عددين. ينبغي أن يتبع الطلاب القواعد الأتية. (1 )عندما يكون الرقم الذي ينبغي إسقاطه  أقصى اليسار هو 5 متبوعا بعدد غير صفري، يتم إسقاط هذا الرقم وأي أرقام أخرى تأتي بعده. ويضاف واحد  صحيح إلى الرقم الأخير في العدد المقرب. فمثلا العدد  8.7519 مقرب إلى رقمين معنويين يساوي 8.8( .2 )إذا كان الرقم على يمين آخر رقم معنوي يساوي 5 لكنه ليس متبوعا بعدد غير صفري، ننظر إلى آخر رقم معنوي فإذا كان فرديا نضيف إليه واحدا صحيحيا أما إذا كان زوجيا فلا نقرب لأعلى. فمثلا، العدد 350.92 مقربا إلى ثلاثة أرقام معنوية يساوي 92.4.

الأرقام المعنوية

 اطلب من الطلاب أن يكتبوا عددا من  أربعة أرقام به صفر واحد غير معنوي وصفر آخر معنوي. نموذج الإجابة: 1020 الصفر الأول معنوي، لكن الصفر الثاني غير معنوي. بعد حوالي s 30 ،اطلب منهم تبادل الأوراق في ما بينهم وتقييمها .

أسلوب القياس 

اطلب من اثنين من الطلاب أن يمثلوا عملية أخذ القياس. وينبغي أن يستخدم أحدهم أسلوبا جيدا وأن يقوم الأخر ببعض الأخطاء الواضحة. ثم اسأل الصف أي الطالبين ستكون نتائجه قابلة للتصديق أكثر ولماذا؟

الدقة والضبط 

ينبغي أن يكون الطلاب على دراية بهذين المفهومين، حتى لو لم يكونوا يستخدمون المصطلحين بطريقة علمية. اطلب من الطلاب أن يفكروا في جوانب من خبرات الحياة اليومية يمكنهم أن يقيسوها، مثل انتظارهم للحافلة وتنافسهم في مسار للجري وبناء أرفف الكتب.

ما القياس ومقارنة النتائج 

الفكرة الرئيسة اطلب من الطلاب أن يحضروا وصفات الكعك أو البسكويت المفضل لديهم. اطلب من كل طالب أن يصف الخصائص الفيزيائية للطعام: المذاق والملمس والقوام وما إلى ذلك. واطلب منهم أن يضعوا توقعات لما ستؤول إليه وصفاتهم المفضلة إذا لم يتبعوا خطوات الوصفة وقاموا بأشياء مثل تغيير درجة حرارة الفرن أو الزمن المستغرق أو بتقدير القياسات بدلا من استخدام أكواب القياس أو بعدم إضافة أحد المكونات. قد يتغير المذاق أو تحترق  أو يتغير قوامها أو لا ترتفع وما إلى ذلك. أخبر الطلاب أنه لكي يتم تكرار تجربة معينة، يجب أن تكون القياسات قد أخذت بعناية ويجب تسجيل خطوات الوصفة أو ملحوظات عليها. ولا يمكن مقارنة النتائج أو إعادة إنتاجها في المستقبل إلا إذا كانت القياسات مأخوذة بعناية وخطوات الوصفة مسجلة.