طرح سؤالات امتحانی2

نازنین حسن نیا

1- اسکیت بازی مانند شکل مقابل از مانعی بالا می‌رود. اگر 20% انرژی او ضمن بالا رفتن، صرف غلبه بر اصطکاک شود، در پایین مانع باید حداقل چه سرعتی داشته باشد تا به بالای مانع برسد؟
اگر سرعتش بیشتر از این مقدار باشد چه اتفاقی می‌افتد؟
اگر سرعتش کمتر از این مقدار باشد چه اتفاقی می‌افتد؟
البته سوال بالا برای دانش آموز اول دبیرستان سوال سختی است. برای راحت تر شدن، می‌توانید سطح را بدون اصطکاک در نظر بگیرید، یا حتی سوال را به صورت زیر مطرح کنید:

اسکیت بازی قصد دارد از مانع روبرو بالا رود. اگر در پایین مانع، سرعت او 5 متر بر ثانیه باشد، آیا می‌تواند به بالای مانع برسد؟
اگر نمی تواند، سرعت او حداقل چقدر باشد تا موفق شود؟
اگر سرعتش از این مقدار بیشتر باشد چه می‌شود؟

جواب:

حتی اگر سرعت اسکیت باز در بالای مانع صفر باشد هم باز داریم . در حالیکه طبق قانون بقای انرژی وقتی اصطکاک نداریم باید داشته باشیم E₁=E₂. پس اسکیت باز به بالای سطح شیب دار نمی رسد. برای اینکه اسکیت باز به بالای سطح شیب دار برسد، باید داشته باشیم E₁=E₂. پس 250m = 1/2m v^2 . در نتیجه v^2=2*250 و v^2=500.

اگر سرعت اسکیت باز بیشتر از این مقدار باشد، در بالای مانع انرژی جنبشی هم خواهد داشت و به همین دلیل از آنجا پرتاب می‌شود.

2- جداول موجود نشان می‌دهد که یک دانش آموز دختر/ پسر* در روز به طور متوسط 10000/12000 کیلو ژول انرژی نیاز دارد. اگر بدن شما تنها 25 درصد این انرژی را به کار مفید تبدیل کند و بقیه را به صورت گرما از دست بدهد، شما به چه توانی محیط اطراف تان را گرم می‌کنید؟

3- گلوله ای را مطابق شکل از نقطه A رها می‌کنیم. این گلوله از کدام یک از نقاط مشخص شده می‌گذرد؟ چرا؟

جواب:
از نقاط 1 و 2. از نقطه 3 که واضح است نمی گذرد. به نقطه 4 هم نمی رسد، زیرا نقطه 4 بالاتر از نقطه A است.

اگر بخواهید سوال بالا را سخت تر کنید، می‌توانید آن را به صورت زیر مطرح کنید، اما انتظار نداشته باشید دانش آموزان تان از پس آن برآیند:
اگر میخی را مطابق شکل سر راه آونگ قرار دهیم، این آونگ از کدام یک از نقاط مشخص شده می‌گذرد؟ چرا؟

از نقاط 1 و 2. چون آونگ در مسیر 3و2و1 حرکت می‌کند واصلاً از نقطه 4 عبور نمی کند. نقطه 3 هم چون بالاتر از مکان اولیه آونگ است، طبق قانون بقای انرژی، آونگ به آن نمی رسد.

4- به کمک جدول های داده شده و با توجه به این که شما 6 ساعت در روز، در کلاس درس هستید، حساب کنید هر روز چقدر انرژی صرف کلاس های درس می‌کنید. آیا صبحانه ای شامل 10 گرم کره، 50 گرم پنیر، 40 گرم نان و 5 گرم شکر، می‌تواند انرژی مورد نیاز شما را در مدرسه تأمین کند؟ اگر به مقدار فوق 50 گرم شکلات اضافه کنیم چه طور؟ پس بقیه انرژی مورد نیاز شما در مدرسه از کجا تأمین می‌شود؟
Kj/min 15 انرژی لازم برای نشستن در کلاس
انرژی موجود در مواد غذایی:
5kj/gr پنیر / kj/gr10 نان / kj/gr 25شکلات / kj/gr30 کره / kj/gr 20 شکر

جواب:

بقیه انرژی مورد نیاز را بدن ما، با مصرف انرژی های ذخیره شده به صورت چربی و ... تأمین می‌کند.

5- می‌دانیم که یخ رسانای ضعیف گرماست. همچنین چگالی آن از آب کمتر می‌باشد. به نظر شما این دو خاصیت در زمستان چگونه به کمک ماهی های دریاهای سردسیر می‌آید و آنها را از سرما حفظ می‌کند؟
جواب:
چگالی یخ از آب کمتر است، پس روی آب می‌ماند. آب دریاهای سردسیر در زمستان شروع به یخ زدن می‌کند، اما این یخ روی آب می‌ماند و چون رسانای ضعیف گرماست، آب های زیر خود را از سرمای هوا در امان می‌دارد. پس آب های زیر یخ، سرد نمی شوند و ماهی‌ها زنده می‌مانند.

6- دمای طبیعی بدن شما 37 درجه سانتی گراد است. وقتی بیمار هستید و به تب دچار می‌شوید، دمای بدن تان به 39 درجه سانتی گراد می‌رسد. اگر ظرفیت گرمایی ویژه متوسط بدن تان را یک ژول بر گرم-درجه سانتی گراد در نظر بگیریم، چقدر انرژی گرمایی باید از دست بدهید تا دمای بدن تان عادی شود؟ جرم خود را 55/45 کیلوگرم* فرض کنید. )
اگر بخواهید با کمک مقداری آب با دمای 17 درجه سانتی گراد تب خود را از بین ببرید، چقدر آب لازم است؟ ( ظرفیت گرمایی ویژه آب = یک ژول بر گرم - درجه سانتی گراد )
جواب:

7- یک اتاق نشیمن معمولی را در نظر بگیریم. 5 مورد از کارهایی که برای بهینه سازی مصرف انرژی در آن در نظر گرفته شده است را نام ببرید.

این سؤال بدون اینکه جواب خیلی دقیقی داشته باشد، توجه دانش آموز را به اهمیت " بهینه سازی مصرف انرژی " جلب می‌کند. شما می‌توانید برای دانش آموزانی که به جوابی جالب و درست اشاره می‌کنند، نمره امتیازی در نظر بگیرید. برای مثال اشاره به پرده یا عدم استفاده از شومینه و ...

8- درکدام یک از حالت‌ها بار الکتریکی میان دو کره شارش می‌کند؟ وضعیت بار کره‌ها را بعد از گذشت چند دقیقه مشخص کنید. دقت کنید که همه کره‌ها هم اندازه هستند.

هر دو بی بار

9- چرا موهای این دانش آموز سیخ شده است؟ مختصر توضیح دهید.
جواب:
وقتی دانش آموز به کره باردار رسانا دست می‌زند، قسمتی از بار کره به بدن او منتقل می‌شود. این بارها می‌خواهند در بیشترین فاصله از هم قرار گیرند، پس بارهای روی موهای او، باعث سیخ شدن موها می‌شوند.

سوالات زیر نمونه ای از سؤالات الکتریسیته جاری هستند که دانش آموزانی که مفهوم جریان، مدار، اختلاف پتانسیل و ... را به خوبی فهمیده اند، به راحتی از پس آن بر می‌آیند. هر کدام از این سوالات نکته ای کلیدی در مدارهای الکتریکی را شامل می‌شود، بدون اینکه محاسبات سخت و حل مدارهای عجیب غریب را همراه داشته باشد.

10- اگر سیم های رابط مدار را به صورت جاده، الکترون های که از سیم می‌گذرند را دونده و هر مقاومت را یک پل باریک در جاده در نظر بگیریم، به نظر شما چرا مقاومت معادل مدار 2 کمتر از مدار 1 است؟

جواب:
در مدار 2 الکترون‌ها برای عبور از سمت چپ به سمت راست مدار، می‌توانند از روی هر کدام از دو پل موجود عبور کنند، در حالی که در مدار 1، تنها یک پل وجود دارد و در نتیجه عبور الکترون‌ها در مدار 1 سخت از مدار 2 است.

11- در کدام حالت اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت 1 بیش تر است؟ در کدام حالت جریان بیشتری از مقاومت 1 می‌گذرد؟
جواب:

در هر دو مدار، اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت1، همان اختلاف پتانسیل دو سر باتری، یعنی 3 ولت است. و چون مقاومت یکسان است، پس طبق قانون اهم داریم I=V/R. پس شدت جریان عبوری از مقاومت 1 هم در هر دو حالت یکسان است.

اگر بخواهید صورت سؤال را سخت تر کنید، می‌توانید یکباره بپرسید: لامپ شماره 1 در کدام حالت پر نورتر است؟
جواب:
دقیقاً مثل حالت قبل است و در هر دو حالت نور لامپ یکسان است.

12- در کدام مدار اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت 1، همان اختلاف پتانسیل دو سر باتری است؟
جواب:
در هر سه مدار. چون ابزارهای اندازه گیر. تأثیری در مدارد ندارند.

13- به دو شکل زیر نگاه کنید. چند شباهت بین آن‌ها پیدا کنید و نام ببرید.

این سؤال نمونه ای از سوالات " کتاب کار و راهنمای مطالعه دانش آموز " می‌باشد.