به من انرژی بده

چكیده

این طرح درسی ساده است که با روشی تعاملی بچه ها را به کشف انرژی پتانسیل و جنبشی دعوت می کند.

اهداف

• دانش آموزان می توانند مفاهیم انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل را توضیح دهند و مثال هایی برای آن بیاورند .

وسایل لازم

برای هر گروه :

• اسکیت
• تخته بزرگ و پهن ، آن را برای ساختن سراشیبی کج قرار دهید .
• فنر
• دو قطعه چوب
• تعدادی وزنه برای اضافه کردن به اسکیت
• خط کش ِ چوبی
• کاغذ برای ثبت اطلاعات

برای آزمایش دوم:

• یک قوطی پر کنسرو
• یک قوطی خالی کنسرو
• تخته (برای ساختن سراشیبی )
• سه آجر
• سه جعبه پودر یا برشتوک

روش تدریس

از دانش آموزان بپرسید که فکر می کنند اجسام زیر در چه چیزی مشترک هستند و به آنها این اجسام را نشان دهید :

1. یک الکترود
2. یک قوطی کنسرو
3. فردی که از نردبان بالا می رود

این تصویرها را تا پایان درس نمایش دهید. در پایان درس و بعد از اینکه همه فرضیاتشان را گفتند، به بچه ها بگویید که همه این اجسام انرژی دارند.

حالا این ماجرا را برای بچه ها تعریف کنید: یک روز بعد از ظهر من به پیک نیک رفته بودم . می خواستم آتش روشن کنم و رفتم که دنبال چوب بگردم و یک کنده خیلی خوب پیدا کردم ولی فقط مشکل این بود که کنده بسیار بلند بود و من برای سوزاندن آن باید آن را می شکستم و چوب شکسته نمی شد .( یک قطعه چوب ِ بلند بیاورید و با ایستادن بر روی آن به دانش آموزان نشان دهید که نمی شکند .) آیا روشی هست که من بتوانم پتانسیل خود را افزایش دهم تا بتوانم چوب را بشکنم ؟ (تمام پاسخ های بچه ها را بر روی تخته یادداشت کنید )

آزمایش:

1. به وسیله یک تخته بلند و پهن یک سرازیری بسازید . ارتفاع سراشیبی را اندازه بگیرید و آن را یادداشت کنید .یک فنر را به انتهای یک اسکیت ببندید و وزن آن را نیز اندازه بگیرید . اسکیت را بالای سراشیبی بگذارید و آن را رها کنید . مقدار مسیری که اسکیت از انتهای سراشیبی طی می کند را اندازه بگیرید . (از پای سراشیبی تا چرخ عقب اسکیت )
2. ارتفاع سراشیبی را با گذاشتن آجر به زیر آن افزایش دهید . ارتفاع جدید را اندازه بگیرید و یادداشت کنید . مراحل رها کردن اسکیت و اندازه گیری فاصله دور شدن آن را دوباره تکرار کنید .
3. به اسکیت وزنه اضافه کنید . وزن جدید اسکیت را اندازه بگیرید و آن را ثبت کنید . دوباره اسکیت را از بالای سراشیبی رها کنید و فاصله را اندازه بگیرید .
4. نتایجی را که یادداشت کرده اید را بخوانید و به سوالات زیر پاسخ دهید :
   آیا به اجسام ساکن می توان انرژی داد ؟
   در کدام آزمایش اسکیت انرژی بیشتری داشت ؟
   شما به آن اسکیت چگونه انرژی بیشتری دادید ؟

به فرض اولیه باز می گردیم و می خواهیم ببینم که آیا اضافه کردن وزن و ارتفاع به من کمک می کند تا من کنده ام را بشکنم ؟

فرمول پتانسیل گرانشی را بررسی کنید  :

وزن x ارتفاع = نیروی گرانشی

بر روی پله نردبان بیستید . از بچه ها بپرسید: " چگونه می توانم انرژی پتانسیل خود را افزایش دهم ؟"

راجع به انواع دیگری از انرژِی پتانسیل بحث کنید : یک تیر کمان که کمان را تا انتها کشیده ایم ، چتر بازی که از هوا پیما پایین می پرد ، فنری که فشرده شده باشد و ....

دانش آموزان را به گروه های سه نفری تقسیم کنید و به آنها بگویید که به ازای هر سه مثالی که از انرژی پتانسیل بیاورند ، یک امتیاز نصیب آنها می شود . با سوالات زیر به افکار بچه ها کمک کنید:

"اگر من از نردبان به زمین بیفتم ، انرژی پتانسیل خود را از دست می دهم؟ " انرژی به کجا می رود ؟ قانون بقای انرژی چه نقشی دارد ؟ در مورد انرژی جنبشی چه می دانید ؟ در کلاس مثال هایی از قبیل ِ : " سقوط کتاب از ارتفاع ، ریختن آب از بالای آبشار ، تاب خوردن ِ تاب ، و ...." را مطرح کنید

آزمایش دو :

هدف از انجام این آزمایش ضربه زدن و انداختن قوطی های پودر یا برشتوک به وسیله قوطی کنسرو است .باید به دانش آموزان این موضوع را یاد آوری کرد که انرژی جنبشی ، انرژی اجسام در حال حرکت است . از دانش آموزان بخواهید حالت های مختلف را برای رها کردن قوطی از بالا به پایین امتحان کنند .

قوانین آزمایشگاه :

1. آزمایش با قل دادن قوطی کنسرو انجام می شود
2. قوطی را باید رها کرد تا قل بخورد. نباید قوطی را با پیزی هل بدهید یا به طرف خود بکشید
3. هر بار که آزمایش را انجام می دهید ، اطلاعات به دست آمده را ثبت کنید

نتایج به دست آمده از گروه ها را با یکدیگر مقایسه کنید . به دانش آموزان فرمول انرژی جنبشی را بدهید .

انرژی جنبشی = 2/1 x جرم x(سرعت)به توان 2

با توجه به این فرمول می توان فهمید که کدام عامل تاثیر بیشتری در مقدار انرژی جنبشی دارد ، افزایش وزن یا افزایش سرعت .

ارزشیابی

دانش آموزان با توجه به موارد زیر ارزش یابی می شوند:

• تلاشی که نشان می دهند.
• دقتی که در اندازه گیری و ثبت نتایج دارند.
• منطقی که برای اثبات درستی نظراتشان به کار می برند.

در ضمن از بچه ها خواسته می شود که مثالی تصویری از انرژی پتانسیل و جنبشی و تفاوت بین آنها ارائه دهند.

مترجم: بهنام تهرانی