ماشین مسابقه قرقره ای

چكیده

در این طرح درس بچه ها با ساختن دو وسیله خیلی جالب مفاهیم انرژی را کشف خواهند کرد.

توضیح اولیه

این درس با تفریح و اکتشاف، این سؤال ها را ذهن بچه ها ایجاد می کند که انرژی چیست؟ چطور استفاده می شود؟ دو نوع متفاوت آن کدامند؟

دانش آموزان به این توضیحات علمی پی خواهند برد: انرژی قابلیت انجام کار است. انرژی برای انجام کار استفاده می شود. کار زمانی انجام می شود که نیرو برای حرکت یک شیء استفاده شود. دو نوع خاص انرژی، انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی است. انرژی پتانسیل، انرژی ذخیره شده و انرژی جنبشی، انرژی حرکتی است. در آزمایش قرقره. انرژی پتانسیل با پیچاندن یک نوار لاستیکی نشان داده می شود و انرژی جنبشی زمانی که نوار لاستیکی یا انرژی ذخیره شده آزاد می شود و قرقره روی زمین حرکت می کند.

معلومات قبلی مورد نیاز: جهت یابی، استفاده از مواد ساختمانی

اهداف

دانش آموزان:

1. با مفهوم کلی انرژی آشنا می شوند. انرژی به عنوان قابلیت انجام کار برایشان تعریف می شود.
2. مفهومی را که از دو نوع انرژی: انرژی پتانسیل و جنبشی فهمیده اند، نشان خواهند داد. انرژی پتانسیل، انرژی ذخیره شده و انرژی جنبشی در حرکت است.
3. یاد می گیرند که چطور دو نوع انرژی به یکدیگر ارتباط دارند. ارتباطشان این است که انرژی پتانسیل برای تولید انرژی جنبشی لازم است.

دانش آموزان درک خود از علوم را به این ترتیب نشان خواهند داد:

1. توضیح این که چطور انرژی به ساخت ماشین مسابقه قرقره ای ارتباط دارد.
2. دادن فرضیه ای که توضیح دهد چطور " قوطی برگشتنی " و انرژی های پتانسیل و جنبشی آن عمل می کند.
3. پاسخ به سوالهای خبرنگاری

وسایل لازم

• دو قوطی کوچک با درپوش پلاستیکی
• یک کش لاستیکی ( باید امتحان کنید و ببینید کدام نوع کش بهتر عمل می کند. )
• یک مهره فلزی ( مثل پیچ و مهره )
• دو خلال دندان
• قرقره
• چند کش لاستیکی
• واشر
• چند خلال دندان
• نوار چسب
• متر
• ماژیک
• مجله
• چسب
• قیچی
• کاغذ کاردستی
• دوبرگه کاغذ دفتر
• مداد

روش تدریس

مرحله تمرکز:

سؤال های تشخیصی

1. یک توپ را نشان دهید و از بچه ها بپرسید: فکر می کنید این توپ انرژی دارد؟ جواب ها را روی تخته بنویسید. چرا بچه هافکر می کنند انرژی دارد و چرا فکر می کنند انرژی ندارد. بعد بپرسید اگر آن را بیندازم یا پرت کنم چطور؟فکر می کنید الان انرژی دارد؟ جواب ها را روی تخته بنویسید. بعد بپرسید فکر می کنید انرژی توپ وقتی که آن را نگه داشته ام به اندازه وقتی است که آن را می اندازم یا پرت می کنم؟ جواب ها را روی تخته بنویسید. حالا توضیح دهید.
2. دانش آموزان را وادار کنید تئوری هایی درباره انرژی توپ ارائه دهند. آن ها را روی تخته بنویسید تا بعداً به آنها بپردازید.

مرحله تلاش:

1. به دانش آموزان اجازه دهید هم گروهی خود را انتخاب کنند. به آنها یادآوری کنید که استفاده نادرست از وسایل نشان می دهد که آنها نمی خواهند در این فعالیت همکاری کنند. تمام وسایل را بین آنها پخش کنید ( وسایل را قبلاً در سبد بگذارید تا برای توزیع راحت تر باشد و دانش آموزان بتوانند هر وقت خواستند یکی را بردارند. ) و به آنها نشان دهید چطور ماشین مسابقه را سرهم کنند. از آنها بخواهید ماشین مسابقه خودشان را درست کنند.
   ساخت ماشین مسابقه قرقره ای
   1- یک کش را از میان قرقره بگذرانید، طوری که در هر طرف یک حلقه درست شود.
   2- یک خلال دندان میان یکی از این حلقه ها بگذارید. آن را محکم بکشید و با نوار چسب، بچسبانید. دو طرف خلال دندان را بشکنید تا از انتهای قرقره آویزان نشود.
   3- حلقه دیگر کش را از میان سوراخ واشر فلزی بگذرانید.
   4- خلال دندان دیگر را میان حلقه چسب نخورده بگذارید.
   5- کش را بچرخانید. قرقره را روی زمین بگذارید و بگذارید برود!
   6- ( بگذارید دانش آموزان این مرحله را کشف کنند )
2. بگذارید دانش آموزان با ماشین مسابقه بازی کنند و کشف کنند چه کار می کند. آنها را راهنمایی کنید تا راه حلی پیدا کنند که ماشین مسابقه قرقره ای بدون کمک دست، روی زمین راه برود. ( یعنی با فشار انگشت یا پرتاب کردن )
3. دانش آموزان را تشویق کنید در این باره فکر کنند که کش لاستیکی چطور روی حرکت قرقره اثر می گذارد.
4. از آنها بخواهید فکر کنند و برای دوستانشان توضیح دهند چطور عملکرد ماشین مسابقه قرقره ای را فهمیده اند. چنین سؤالهایی از آنها بکنید: اولین مرحله روش حرکت قرقره را توضیح دهید. این مرحله چه تأثیراتی روی حرکت قرقره دارد؟ آیا بدون مرحله اول هم قرقره به همان ترتیب روی زمین حرکت می کند؟
5. به دانش آموزان فرصت دهید با یکدیگر در ماشین مسابقه قرقره ای رقابت کنند تا کشف کنند که متغیرهایی مانند اندازه قرقره، وزن واشر یا کشش کش لاستیکی چه قدر روی مسافت و سرعت قرقره تأثیر می گذارند.

مقدمه یادگیری

1. از دانش آموزان بخواهید نتایج مرحله تلاش را با یکدیگر در میان بگذارند. از آنها بخواهید توضیح دهند و نشان دهند که ماشین مسابقه قرقره ای شان چطور کار می کند.
2. از نتایج و یادگیری های دانش آموزان از مرحله تلاش استفاده کنید و مفاهیم انرژی، انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی را تعریف کنید و توضیح دهید. دوباره سراغ تئوری های اولیه دانش آموزان که روی تخته نوشته بودید، بروید و آنها را با این تعریف ها مطابقت دهید.
3. در این مورد بحث کنید که چطور تعریف ها و ارتباط بین دو نوع انرژی به ماشین مسابقه قرقره ای ربط پیدا می کند. از دانش آموزان بخواهید به این سه سؤال خاص، پاسخ های خبرنگاری بدهند.

• انرژی پتانسیل ماشین مسابقه قرقره ای را توصیف کنید.
• انرژی جنبشی ماشین مسابقه ای قرقره ای را توصیف کنید.
• ارتباط بین دو نوع انرژی را با توصیف این که چطور انرژی پتانسیل بر انرژی جنبشی تأثیر می گذارد، توضیح دهید.

کاربرد یادگیری

ساخت "قوطی برگشتنی"

1. سر و ته یکی از قوطی های کوچک پلاستیکی را ببرید.
2. سوراخی وسط هر کدام از درپوش آن ایجاد کنید.
3. انتهای یکی از کشها را از میان سوراخ یکی از این درپوش ها قرار دهید.
4. کش را با یک خلال دندان در قسمت بیرونی سرپوش، محکم کنید.
5. مهره را وسط کش محکم کنید.
6. درپوش شماره یک را روی قوطی بگذارید.
7. کش را از میان قوطی به طرف درپوش دیگر بکشید.
8. انتهای کش لاستیکی را از میان سوراخ سرپوش دوم بکشید.
9. کش را با یک خلال دندان، بیرون قوطی محکم کنید.

حالا قوطی را روی زمین بگذارید و یک ضربه به آن بزنید. به جلو می رود، می ایستد و دوباره به عقب برمی گردد! وقتی به جلو می رود، کش لاستیکی پیچیده می شود و وقتی به عقب برمی گردد،کش باز می شود. چنین کاری به خاطر وزن مهره ممکن می شود. بامزه است که به دانش آموزان بگویید "حدس بزنید درون قوطی چیست" و بعد به آنها نشان دهید که حدسشان درست بوده یا نه.

1. " قوطی برگشتنی" را ارائه دهید و بگذارید دانش آموزان حرکت قوطی را چند بار نگاه کنند.
2. به دانش آموزان بگوئید روی یک تکه کاغذ " قوطی برگشتنی" را رسم کنید یا به آنها فرصتی بدهید تا "قوطی برگشتنی " خودشان را با مواد مختلف درست کنند.
3. درباره فرضیه هایشان بحث کنید. آزمایش هایی ترتیب دهید که ببینید کدام یک از ایده ها کاربردی است. با توجه به حرکت " قوطی برگشتنی" واقعی از دانش آموزان بپرسید: " با یادآوری عملکرد ماشین مسابقه قرقره ای، فکر می کنید چه چیزی باعث شروع حرکت " قوطی برگشتنی" می شود؟ چه موادی باعث این حرکت می شوند؟ با یادآوری تعریف های ما از انرژی جنبشی و پتانسیل، آیا می توانیم تصور کنیم در طول حرکت چه اتفاقی درون قوطی می افتد؟ کاری که " قوطی برگشتنی" می کند اما در ماشین مسابقه قرقره ای انجام نمی شود، چیست؟ فکر می کنید درون قوطی چیست که باعث می شود قوطی کار متفاوتی انجام دهد؟ "
4. به دانش آموزان درون "قوطی برگشتنی" را نشان دهید تا فرضیه ها را امتحان و تأئید کنید. مطالبی را که درباره انرژی پتانسیل و جنبشی یاد داده اید خلاصه کنید.

ارزشیابی

تکلیف: به دانش آموزان بگویید از عکس های مجله ها کلاژی درست کنند که هم انرژی جنبشی و هم انرژی پتانسیل داشته باشد. تمام موارد خبرنگاری و کلاژها باید برای بررسی درک دانش آموزان جمع آوری شود.

مترجم: فاطمه وفایی