حل درس حفظ الطاقة علوم صف تاسع
القسم 3
1 التركيز
الفكرة الرئيسة
حفظ الطاقة اسأل الطلاب عما يحدث لطاقة الوضع الجذبية لنظام الكرة والأرض، عند سقوط الكرة. تتحول طاقة الوضع الجذبية إلى طاقة حركية، ماذا يحدث لطاقة الوضع الكيميائية للبنزين الذي يحترق في محركات السيارات؟ تتحول طاقة الوضع الكيميائية اللبنزين إلى طاقة حرارية ترفع درجة حرارة السيارة وطاقة حركية تدفعها إلى الحركة. هل فنت الطاقة أو استحدثت في أي من الحالتين؟ كلا أخبر الطلاب بأن الطاقة يمكن أن تنتقل أو تتحول. لكنها لا تفنى ولا تستحدث.
الربط بالمعرفة السابقة
التزلج على اللوح ناقش أشكال الطاقة المختلفة التي يتضمنها التزلج على اللوح.
استخدام المفردات اطلب من الطلاب إنشاء مخطط من ثلاثة أعمدة. في العمود الأول، يجب أن يكتب الطلاب توقعهم المعاني المفردات الجديدة. وفي العمود الثاني، سيسجل الطلاب التعريفات الفعلية كما ترد في الكتاب المدرسي. وفي العمود الأخير، يجب أن بعد الطلاب رسومات تخطيطية توضح معنى كل كلمة من المفردات.
التأكد من فهم النص الطاقة لا تفنى ولا تستحدث.
تحولات الطاقة
ربما نظن أنه ليست هناك علاقة بين مزهرية على الطاولة وبين الطاقة، إلى أن تسقط المزهرية، ومن المرجح أنك تربط الطاقة بهدير محركات السيارات التي تمر قربك على الطريق مثلا أو الشمس التي تبعث الدفء في بشرتك أيام الصيف. إن كل هذه المواقف تنطوي على تحولات للطاقة.
تحولات الطاقة الميكانيكية تقدم الدراجات والعربات الأفعوانية والأراجيح أفضل الأمثلة عند الحديث عن الطاقة الميكانيكية الطاقة الميكانيكية هي ناتج جمع الطاقة الحركية وطاقة الوضع للأجسام في نظام ما. تشمل الطاقة الميكانيكية الطاقة الحركية للأجسام وطاقة الوضع المروئية وكذلك طاقة الوضع الجذبية، لكنها لا تشمل الطاقة النووية أو الطاقة الحرارية أو طاقة الوضع الكيميائية
لكن اجمالي الطاقة ليس كله طاقة ميكانيكية، فهو يشمل أشكالا أخرى من الطاقة غير الطاقة الميكانيكية؛ ولهذا فليس بالضرورة أن تحفظ الطاقة الميكانيكية. لكن غالبا ما تبقى الطاقة الميكانيكية لنظام ما ثابتة أو شبه ثابتة. في هذه الحالة، تتحول الطاقة بين الأشكال المختلفة للطاقة الميكانيكية
الأجسام الساقطة
انظر إلى شجرة التفاح في الشكل 11. النظام الأرض والتفاحة، الذي يتكون من جسمين هما: الأرض والتفاحة، طاقة وضع جذبية. بالمقابل، ليس له طاقة حركية لأن التفاحة ساكنة طالما أنها معلقة بالشجرة.
لكن عند سقوط التفاحة تقترب تدريجيا من الأرض، فتقل طاقة الوضع الجذبية لنظام الأرض والتفاحة، بحيث تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية مع ازدياد سرعة التفاحة.
إذا كانت طاقة الوضع تتحول إلى طاقة حركية، فإن الطاقة الميكانيكية للنظام لا تتغير أثناء سقوط التفاحة إن طاقة الوضع التي يفقدها نظام الأرض والتفاحة، يعود ليكتسبها في صورة طاقة حركية. إن ما تغير هو شكل الطاقة الميكانيكية، أما إجمالي الطاقة الميكانيكية، فقد ظل ثابتا
التأكد من فهم النص
صف ما يحدث للطاقة الميكانيكية في نظام الأرض والتفاحة أثناء سقوط التفاحة من الشجرة
التعلم بالوسائل المرئية
تحولات الطاقة
اطلب من الطلاب تفحص الصورة ودراسة الثمثيلات البيانية ثم اطرح الأسئلة التالية عند التأرجح من أقصى اليسار إلى الموقع الثاني من جهة اليسار، لم يتزايد مقدار الطاقة الحركية الناتجة عن الحركة؟ بسبب تزايد السرعة المتجهة ما القوة التي تؤدي إلى التسارع خلال الانتقال من أقصى اليسار إلى النقطة الأقل ارتفاعا؟ الجاذبية ما القوة الأكبر التي تبطئ الانتقال من النقطة الأقل ارتفاعا إلى أقصى اليمين؟ الجاذبية
نشاط
نمذجة الأرجوحات تتشابه حركة الأرجوحة مع حركة البندول. وفر للطلاب قطعة من الحبل طولها m 1 ومزودة بحلقة معدنية مربوطة في طرفها. واطلب منهم محاكاة حركة الأرجوحة أو البندول باستخدام الحبل والحلقة المعدنية، ثم اطلب منهم أن يجربوا لمعرفة ما إذا كانت ثمة علاقة بين طول الحبل والزمن الذي تستغرقه الحلقة المعدنية في إكمال دورة كاملة، بدءا من أقصى اليسار الموضح في الرسم التخطيطي إلى أقصى اليمين ثم رجوعا إلى أقصى اليسار مجددا. نبه الطلاب إلى عدم أرجحة الحبل والحلقة المعدنية بقوة أو بالقرب من الطلاب الأخرين.
استراتيجية القراءة
مخطط التعلم اطلب من الطلاب أن يرسموا خطا رأسيا أسفل ورقة الإنشاء مخطط تعلم وتسجيل الملاحظات الخاصة بالبحث أو المحاضرات أو مصطلحات المفردات في العمود الأيسر. وفي العمود الأيمن، يجب أن يحلل الطلاب النقاط الواردة في العمود الأيسر أو يفسروها أو يكونوا أسئله عنها أو يجيبوا عنها
التعلم بالوسائل المرئية
الجدول 1 اطلب من الطلاب مراجعة ما قاموا به خلال مدة ال 24 ساعة المنصرمة وإعداد قائمة بالأنشطة التي قاموا بها. وأطلب منهم استخدام الجدول المعرفة عدد سعرات الطاقة التي حولوها۔
بعد القراءة
مهمة الكتابة اطلب من الطلاب تأليف إجابة مكتوبة لهذه المهمة افترض أنك تدفع طفلا صغيرا على أرجوحة، صف الأدوار التي يؤديها كل من تحولات الطاقة وقانون حفظ الطاقة في هذه الحالة.
3 التقويم
التأكد من الفهم
القدرة والسعرات أعرض على الطلاب صورا لأشخاص يؤدون مجموعة متنوعة من الأنشطة كتلك الموضحة في الجدول 1، واطلب منهم ترتيب الصور وفقا للقدرة التي يبذلها الأشخاص في كل صورة. كما يجب أن يحدد الطلاب أنواع تحولات الطاقة في كل نشاط
إعادة التدريس
الشغل والقدرة اطلب من الطلاب تسمية بعض الأنشطة التي يستمتعون بها. واطلب من الصف مناقشة مقدار القدرة المستخدمة ومقدار الشغل المبذول أثناء القيام بكل نشاط من الأنشطة.
التقويم
ملف الإنجاز اطلب من الطلاب إعداد بعض الملصقات التي تعرف القوة والشغل والطاقة والقدرة في النظام الدولي للوحدات. مع توضيح العلاقات بينها.
حلل بياناتك
1. يجب أن تتطابق الإجابات مع البيانات
2. تكون الطاقة الحركية الناتجة عن
حركة البندول في أعلى قيمة لها عندما يبلغ نقل البندول الجزء السفلي من فوسه وتكون طاقة الوضع الجدية في أعلى قيمة لها عندما يبلغ البندول الجزء العلوي من قوسه
3 قد يلاحظ الطلاب الصعوبة في
قياس الارتفاع النهائي بدقة مع حركة البندول
استنتج وطبق
1. ستتنوع الإجابات. يجب أن توضح
النتائج أن البندول بنأرجع إلى الارتفاع نفسه الذي انطلق منه، ما لم يمنع موقع مشبك الذراع وطول الحيل حدوث ذلك.
2. يجب أن تكون قيم ارتفاعات البداية
قريبة من قيم ارتفاعات النهاية في
كل الحالات
3. ستتنوع الإجابات. إذا كانت قيم
ارتفاعات البداية قريبة من في ارتفاعات النهاية، تدعم حينئذ النتائج قانون حفظ الطاقة. وبالنسبة إلى كلا الارتفاعین، تخزن كل الطاقة الموجودة في النظام تقريبا في شكل
طاقة الوضع الجذبية. في كلتا الحالتين، يكون لكل من الارتفاع وكتلة نقل البندول وقوة جاذبية الأرض القيمة نفسها. بالتالي، يبقى إجمالي الطاقة ثابتا. وإذا كانت بيانات الطالب لا تدعم هذه النتيجة، يجب مناقشة هذا التباين
4. لا يؤثر موقع مشبك الذراع في
الارتفاع النهائي لحركة تأرجح البندول ما دام الحبل طويلا بالدرجة الكافية التي تسمح للبندول بالوصول إلى ذلك الارتفاع. أما إذا لم يكن الحبل طويلا بدرجة كافية، فسيلف
البندول حول مشبك الذراع
5. ستتنوع الإجابات. لا يعتمد سلوك
البندول البسيط، مثل البندول المستخدم في هذه التجربة، بدرجة كبيرة على كتلة نقل البندول .
العلوم والتكنولوجيا
الهدف يناقش المقال سباق الدراجات العالمي World Human Powered Speed
Challenge وهو سباق سنوي يحصل في ولاية نيفادا۔
الخلفية
لا تعد الدراجات أجهزة للترفيه فحسب، بل هي أمثلة مهمة توضح مدى تأثير التكنولوجيا في حياتنا اليومية.
استراتيجيات التدريس
ساعد الطلاب على تحليل الأمور التي تجعل الدراجة اختيازا جيدا للمواصلات وتحقق من الدراجة في ما يتعلق بالجهد والحمل. فگر في ما سيحدث إذا لم تحتوي دراجة معينة على تروس. على سبيل المثال، لا تحتوي الدراجات الثلاثية والدراجات "ذات العجلة المرتفعة الثي ظهرت في القرن التاسع عشر على تروس.
النتائج المتوقعة
يجب أن تراعي تصاميم الطلاب موقع يدي الراكب بحيث تستطيع بذل أقصى مقدار ممكن من القوة، ويجب أن تمثل التصاميم الفائدة الميكانيكية التي تكون أقل من 1 وتعالج المخاطر المتعلقة بمقاومة الهواء.