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 :
- یک الکترود
- یک قوطی کنسرو
- 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:
- 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 )
- 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 .
- 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 .
- 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 :
- آزمایش با قل دادن قوطی کنسرو انجام می شود
- قوطی را باید رها کرد تا قل بخورد. نباید قوطی را با پیزی هل بدهید یا به طرف خود بکشید
- 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