طرح درس اول دبیرستان (فصل 1)

 انرژی جنبشی

دانش آموزان از قبل آشنایی کلی با مفهوم انرژی جنبشی دارند. پس می توانید با مجموعه سؤالات زیر درس را شروع کنید:

• انرژی جنبشی چیست؟ اجسام به واسطه ی حرکت خود دارای انرژیی هستند که به آن انرژی جنبشی می گوییم. پس حتماً توپ در حال حرکت هم انرژی دارد؟ بله.

• وقتی در حیاط مدرسه استراحت می کنید و دوستانتان به بازی بسکتبال، والیبال و پینگ پونگ مشغول هستند، از توپ بسکتبال بیش تر واهمه دارید یا توپ پینگ پونگ؟

• اگر توپ به سر شما برخورد کند، حرکت توپ کند می شود. در واقع بخشی از انرژی جنبشی توپ صرف دردآوردن سر شما شده است. حال بگویید انرژی جنبشی کدام یک از توپ ها بیش تر بوده است ؟

• از توپ بسکتبالی که سریع تر به سمت شما می آید، بیش تر وحشت دارید، یا توپ با سرعت کم تر؟ چرا؟ توپ سریع تر؛ چون توپ سریع تر، محکم تر به سر بر خورد می کند! پس به نظر می رسد هر چه جرم توپ بیش تر باشد، انرژی جنبشی آن بیش تر است. هم چنین هر چه سرعت توپ بیش تر باشد، باز هم انرژی جنبشی آن بیش تر است.

می توانید مشاهده ی زیر را ضمن درس در کلاس انجام دهید:

 

مشاهده ی انرژی جنبشی

وسایل لازم: چند تکه یونولیت یا کارتن مثل هم، 2 وزنه یا 2 سنگ با وزن های مختلف (50 تا 100 گرم)

 

شرح 

یکی از تکه های یونولیت را هدف قرار دهید و وزنه یا سنگ را به آرامی به سوی آن پرتاب کنید. یونولیت دیگری را هدف قرار دهید و وزنه را از همان محل قبلی ولی بسیار محکم تر از پیش به سمت آن پرتاب کنید. تخریب یونولیت ها را با هم مقایسه کنید.

• وقتی سنگ را محکم تر پرت می کنید، سرعت آن بیش تر می شود.

• در این حالت، تخریب یونولیت بیش تر از حالت اول است.

• انرژی ای که سنگ در هنگام حرکت خود داشت، در برخورد با یونولیت صرف تخریب آن می شود.

 

بنابراین

هر چه سرعت جسم بیش تر باشد، انرژی جنبشی آن  بیش تر است.حال سنگ های مختلف را با سرعت های تقریباً یکسان به سمت یونولیت های مختلف پرتاب کنید و باز آثار تخریب سنگ های مختلف را با هم مقایسه کنید.

• سنگ سنگین تر اثر تخریبی بیش تری روی یونولیت دارد. هر چه جرم جسم بیش تر باشد، انرژی جنبشی آن بیش تر  است.

 

با توجه به آن چه در فعالیت بالا دیدیم، انرژی جنبشی را به صورت زیر تعریف می کنیم : K= 1/2 mv2 . در این رابطه اگر جرم را بر حسب کیلوگرم و سرعت را بر حسب متر بر ثانیه قرار دهیم، انرژی بر حسب واحد استاندارد آن یعنی "ژول" به دست می آید. مسائل زیر می تواند مهارت دانش آموزان را در حل موارد مربوط به انرژی جنبشی و به دست آوردن شهودی از واحد ژول کمک کند.

 

1- جرم اتومبیل پیکان 1100 کیلوگرم است. اگر این ماشین با سرعت 100 کیلومتر بر ساعت در حال حرکت باشد، انرژی جنبشی آن چه قدر است؟ (به واحد ها دقت کنید) این اتومبیل از گاز طبیعی (CNG ) برای سوخت استفاده می کند. برای به دست آوردن این مقدار انرژی جنبشی چند گرم گاز نیاز دارد؟ ( فرض کنید بازده اتومبیل 20% باشد)

 

2- معلم ورزش از شما می خواهد که در امتحان دو سرعت، مسافت 65 متر را در زمان کم تر از 10 ثانیه طی کنید. انرژی جنبشی خود را در طول امتحان به دست آورید. (می دانید که برای حل این مسئله وزن خود را نیاز دارید.)

طرح درس اول دبیرستان فصل 1

3- پرستوهای مهاجر هنگام کوچ سالیانه ی خود می توانند با سرعت 150 کیلومتر بر ساعت پرواز کنند. اگر جرم یک پرستو 500 گرم باشد، انرژی جنبشی هر پرستو هنگام پرواز چه قدر است؟

طرح درس اول دبیرستان فصل 1

پس از حل این مثال ها توجه دانش آموزان را به اعدادی که به دست آورده اند، جلب کنید. از آن ها بخواهید قدرت پرستو را با قدرت خودشان که تنها مدت بسیار کوتاهی می توانند با سرعت مشابه بدوند، مقایسه کنند. این پرستوهای مهاجر حدود 2 ماه در سفرند.

 

طرح درس اول دبیرستان (فصل 1)

طرح درس اول دبیرستان فصل 1

 

 انرژی درونی

این بخش را مطابق کتاب پیش ببرید. فقط از مثال های آن غافل نشوید!

 

 قانون پایستگی انرژی

داستان کتاب برای پول احمد، داستان مناسبی برای بیان مفهوم بقای انرژی است، فقط باید آن را کامل تر کنید. در این داستان، جا به جایی و انتقال انرژی به خوبی بیان شده است، اما مسأله ی تبدیل انرژی از صورتی به صورت دیگر در آن دیده نمی شود. داستان را به صورت زیر ادامه دهید: احمد می‌خواهد به چند کشور همسایه سفر کند. اما پول ایران را نمی تواند در هیچ کدام از این کشورها خرج کند. (چون واحد پول آن‌ها با واحد پول ایران فرق دارد) به همین دلیل به یک صرافی می‌رود و پول ایرانی خود را با پول کشور های همسایه تعویض می‌کند. اما ارزش پول های جدید معادل ارزش پول های ایرانی اوست. (یعنی اگر در ابتدا می‌توانست با همه ی پول ایرانی خود یک شمش طلا و 5 بشکه نفت بخرد، هنوز هم می تواند با دادن همه ی پول های جدید خود همان مقدار طلا و نفت را بخرد). می‌دانید که صراف مقداری از پول را به عنوان دستمزد می‌گیرد. در واقع پول جدید احمد کم تر از پول اولیه است. این اتفاق در تبدیل انرژی از صورتی به صورت دیگر هم رخ می‌دهد، زیرا همیشه مقداری از انرژی به صورت گرما تلف می‌شود. به عبارت دیگر می‌دانیم که هیچ ماشینی بازده 100% ندارد. حال برای این که فضای کلاس را تغییر دهید و نیز مطمئن شوید دانش آموزان مفهوم بقای انرژی را درک کرده اند، پوستر زیر را به آن ها نشان دهید.

 

به آن ها 10 دقیقه زمان دهید تا نحوه ی کار کردن ماشین را دنبال کنند، یا حتی از آن ها بخواهید آن را توضیح دهند.

 

• چگونه ممکن است افتادن روزنامه در سینی باعث انجام این همه کار شود؟

• در واقع انرژی داده شده به ماشین، فقط انرژی روزنامه نیست. بلکه با کمی دقت معلوم می‌شود که ماشین از قبل کوک شده است. یعنی انرژی زیادی از قبل در ماشین ذخیره شده است. مثلاً گلوله‌ها از قبل در بلندی قرار گرفته اند، که برای این کار انرژی مصرف شده است. فقط این انرژی در ماشین ذخیره شده است و با افتادن روزنامه در سینی شرایطی پیش می‌آید که این انرژی آزاد شود.

 

اگر می‌خواهید در مورد بقای انرژی مطالب بیش تری بدانید، کتاب سرگرمی های فیزیک، نوشته ی پرلمان، و نیز کتاب "تاریخ صنایع و اختراعات" تألیف پیر روسو، انتشارات امیرکبیر، منابع مفیدی هستند.

 

 انرژی پتانسیل گرانشی

این قسمت از درس را نیز با مشاهده ای بسیار ساده و پرسش و پاسخ کلاسی ارائه کنید.

خودکار یا گچی را که در دست داریدرها کنید (فقط رها کنید، نه پرتاب).

 

• خودکار به حرکت درآمد. حرکت خودکار یعنی این که انرژی جنبشی دارد.

• وقتی در دست شما بود هم انرژی داشت؟ در دست ما انرژی جنبشی نداشت، چون حرکت نمی کرد.

• شما به آن انرژی دادید؟ نه، ما فقط آن را رها کردیم.

• پس خودکار این انرژی را از کجا آورده است؟ این انرژی نمی تواند ناگهان به وجود آمده باشد. پس حتماً خودکار در دست ما نیز انرژی داشته است، اما نوع آن جنبشی نبوده است.

• اگر دست شما از ابتدا روی زمین بود و خودکار را رها می‌کردید، خودکار حرکت می‌کرد؟ نه. سیبی که به سر آقای نیوتن برخورد کرد هم ابتدا روی شاخه درخت بود.

 

در مثال های بالا به نظر می‌رسد چیزی که باعث افتادن سیب می‌شود، بالا بودن آن از سطح زمین است.

 

این نوع انرژی که جسم صرفاً به علت ارتفاعش از سطح زمین دارد، انرژی پتانسیل گرانشی نام دارد.

در این جا بحث انرژی پتانسیل گرانشی به اتمام رسید. فقط باید با طرح مسایل جالب و مناسب، از یادگیری کامل آن‌ها مطمئن شوید. مسائلی که در آن‌ها بحث نسبی بودن انرژی پتانسیل مطرح شده را نیز فراموش نکنید.

 

هم چنین مبحث انرژی کشسانی فنر را مانند کتاب پیش ببرید.

 

طرح سؤالات امتحانی 1

پاسخ گویی به سؤالات امتحانی

طرح سؤالات امتحانی همیشه یکی از کارهای وقت گیر بوده است. در عین حال که وجود سؤالات جالب و کاربردی ( مسائل واقعی ) در میان سؤالات می تواند برای دانش آموزان جالب باشد، اما این سؤالات باید مطابق مطالب  تدریس شده باشند. 

اگر روش تدریس شما در طول ترم به گونه ای بوده است که به مسائل روزمره و زندگی واقعی اشاره داشته اید، می تواند به مسائل زیر هم توجه داشته باشید:

1- کدام سیب ها محکم تر به سر آقای نیوتن بر‌خورد می کنند؟ چرا؟

جواب: سیب 1 و 2. چون اختلاف ارتفاع این دو سیب از سر نیوتن بیش تر از سیب 3 است.

 

2- اجسامی با جرم های 20، 25 و 30 کیلوگرم، از بالای سطح شیب داری به ارتفاع 3 متر به پایین می‌لغزند. سرعت کدام یک در هنگام رسیدن به زمین، بیش تر است؟

 

M1=20 kg

M2=25 kg

M3=30 kg

برای جسم اول داریم:

E نهایی = E اولیه

 M1.g.h=1/2M1v2 ====> g.h=1/2v2

 یعنی سرعت اجسام، مستقل از جرم آن هاست. پس هر سه جسم با سرعت یکسان به پایین سطح می‌رسند.

 

3- سه گلوله ی یکسان و مشابه را مشاهده می‌کنید که با سرعت اولیه ی یکسان از یک سطح پرتاب می‌شوند. یکی از گلوله‌ها مستقیماً به بالا حرکت می‌کند. گلوله ی دیگر با زاویه ای بسیار کوچک نسبت به قائم پرتاب می‌شود و سومی روی سطح شیب دار بدون اصطکاکی پرتاب می‌شود. گلوله‌ها را به هنگام رسیدن به خط چین افقی، برحسب بیش ترین سرعت طبقه بندی کنید.

( این سؤال در واقع همان سؤال 7 کتاب درسی ( فصل انرژی)  است که به صورتی دیگر بیان شده است ).

طرح سؤالات امتحانی

برای هر گلوله طبق قانون بقای انرژی داریم:

انرژی نهایی = انرژی اولیه

چون v0 و h برای هر سه گلوله یکسان است، پس v ( سرعت گلوله هنگام رسیدن به سطح افق ) نیز برای هر سه گلوله یکسان می باشد.

 

4- یک بسکتبالیست توپی را با سرعت اولیه ی 2m/s از ارتفاع70cm به زمین می‌کوبد. اگر فرض کنیم این برخورد هیچ اتلافی نداشته باشد، توپ تا چه ارتفاعی بالا می‌آید؟
طرح سؤالات امتحانی
طرح سؤالات امتحانی

از اصل بقای انرژی داریم:

E1= E2

E1= m.g.h1+1/2mv2

هم چنین توپ تا جایی بالا می‌رود که سرعت آن صفر شود، پس

E2=m.g.h2+1/2m(0)2===> m.g.h1+1/2mv2= m.g.h2

10*0/7+1/2*4=10*h2
7+2=10 h2====> h2=0/9 mیا 90 سانتی متر

 

5- از آبشاری به ارتفاع 100 متر در هر ثانیه 1200m3 آب فرو می‌ریزد. مولدی که در پایین آبشار قرار گرفته است، 4/3 از انرژی آبشار را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این مولد با چه آهنگی انرژی الکتریکی تولید می‌کند؟ ( هر متر مکعب آب 1000 کیلوگرم جرم دارد. ) آب در بالای آبشار انرژی پتانسیل دارد و هنگام سقوط این انرژی پتانسیل گرانشی، به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود. در واقع مولد انرژی جنبشی آب را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. پس باید انرژی آبشار را در هر ثانیه به دست آوریم. در هر ثانیه 1200 متر مکعب یعنی 1200000 کیلوگرم آب از ارتفاع 100 متری سقوط می‌کند.

1200000*100*10=1/2*109j

= انرژی آبشار در هر ثانیه

1/2*109 j/s = 1/2*109w

 

= توان آبشار

= توان مولد
6- با خوردن یک گرم گوشت پخته 4/9 کیلو ژول انرژی آزاد می‌شود. اگر کوه نوردی به جرم 50 کیلوگرم، 600 گرم گوشت بخورد و بدن او 4/1این انرژی را برای بالا رفتن از کوه استفاده کند، با این انرژی کوهنورد تا چه ارتفاعی می‌تواند صعود کند؟

7- گفته می شود که "برف لباس گرم زمین است و زمین را از سرما حفظ می‌کند." آزمایش‌ها هم نشان می‌دهند که دمای قسمت هایی از زمین که با برف پوشیده شده است، تقریباً 10 درجه سانتی گراد بیش تر از قسمت های بدون برف است. چرا؟ ( سؤال پایان فصل 2 کتاب درسی ). با توجه به این قسمت می‌توانید بگویید چگونه خانه های یخی اسکیموها، آن ها را از سرمای قطب حفظ می‌کند؟

 

 برف و یخ عایق گرما هستند که مانند لایه ای روی سطح زمین قرا می گیرند و مانع انتقال گرمای زمین در روزهای سرد زمستان می شوند. خانه های یخی هم به همین ترتیب گرمای داخل خود را حفظ می‌کنند و اسکیموها را از سرما نجات می‌دهند.

 

8- اگر تا به حال فشفشه ای در دست خود گرفته باشید، می‌دانید که جرقه های آن دست شما را نمی سوزاند. جالب است بدانید که این جرقه‌ها دمایی حدود 2400 درجه ی سانتی گراد دارند. آیا می‌توانید بگویید چرا این جرقه های داغ که جرمی در حدود 1 میلی گرم دارند، دستان شما را نمی سوزانند؟

 

دمای این جرقه‌ها بسیار بالاست، اما به دلیل جرم بسیار کم آن ها، انرژی گرمایی بسیار کمی را به دستان ما منتقل می‌کنند. به همین دلیل است که دمای دست ما بالا نمی رود و نمی سوزد.

 

9- درکدام حالت پس از القا، بار دو کره با هم برابر است؟
طرح سؤالات امتحانی
طرح سؤالات امتحانی

در هر دو حالت بار دو کره پس از القا با هم برابر است. در این سؤال ممکن است دانش آموزان با توجه به آن چه درباره ی پتانسیل به خاطر دارند، حالت 1 را انتخاب کنند. در واقع تغییر اندازه ی دو کره در حالت 2، توجه آن ها را به کره های ناهم اندازه جلب می کند. اما بنابر قانون پایستگی بار الکتریکی، هر اندازه بار منفی در کره ی اول ایجاد شود، همان میزان بار مثبت در کره ی دیگر پدید آمده است. زیرا مجموع بار دو کره در ابتدا صفر بوده و صفر هم باقی خواهد ماند. دانش آموزان به دلیل ناآگاهی از اصل بر هم نهی، حضور میله با بار مثبت را نادیده می‌گیرند و تصور می‌کنند در حالت 2، پتانسیل دو کره با هم برابر نیست. در حالی که اگر این دو کره در این حالت، هم پتانسیل نبودند، بین آن ها جریان الکتریکی برقرار می‌شد تا زمانی که آن دو هم پتانسیل شوند.

 

10- با توجه به شکل‌ها، نقش سیم متصل به زمین را بیان کنید.

طرح سؤالات امتحانی

 

در حالتی که وسایل برقی سالم هستند، سیم متصل به زمین  نقشی ندارد. اما اگر در وسیله خرابی رخ دهد و مدار با بدنه ی رسانای وسیله تماس پیدا کند، در صورت تماس بدن با وسیله، بارهای روی وسیله به بدن منتقل شده و شخص دچار برق گرفتگی می شود. در این حالت سیم اتصال به زمین، بارهای روی وسیله را به زمین منتقل می کند و شخص از خطر برق گرفتگی محفوظ می ماند.

 

11-

مدار زیر را با دقت نگاه کنید و بگویید در هر حالت چه اتفاقی می‌افتد.
طرح سؤالات امتحانی

- وقتی کلید 1 بالا و کلید 2 هم بالا است: لامپ خاموش است

- وقتی کلید 1 بالا و کلید 2 پایین است: لامپ روشن است

- وقتی کلید 1 پایین و کلید 2 بالا است: لامپ روشن است

- وقتی کلید 1 پایین و کلید 2 هم پایین است: لامپ خاموش است

- وقتی لامپ خاموش است، با تغییر هر کدام از کلیدها چه اتفاقی می‌افتد؟ روشن می‌شود.

- وقتی لامپ روشن است، با تغییر هر کدام از کلیدها چه اتفاقی می‌افتد؟ خاموش می‌شود.

آیا این مدار را جایی دیده اید؟

این مدار در واقع مدار معمولی لامپ اتاق هاست که دو کلید در دو جای مختلف اتاق دارند و با هر کدام از کلیدها می‌توان لامپ روشن را خاموش و لامپ خاموش را روشن کرد.

این سؤال در واقع باعث می‌شود دانش آموز در جلسه ی امتحان متوجه یک نکته ی جدید شود. در این سال‌ها نگرانی دانش آموزان از امتحان و نمره، مهم ترین عاملی است که معلم را از انجام فعالیت های خلاق باز می‌دارد. طرح این گونه سؤالات در امتحان، دانش آموز را مطمئن می‌سازد که کشف و درک مفاهیم و دقت در مسائل روزمره، اصلی ترین هدف معلم و کلاس درس است و نگرانی او را از امتحان و نمره کاهش می‌دهد.

 

12- سیم تنگستن درون یک لامپ 210 واتی که با برق 210 ولت کار می‌کند، بر اثر عبور جریان الکتریکی، در عرض 1 ثانیه از دمای 20 درجه سانتی گراد ( دمای اتاق ) به دمای 3020 درجه سانتی گراد می‌رسد. اگر جرم تنگستن 0.5 گرم باشد، ظرفیت گرمایی ویژه ی آن را پیدا کنید.


طرح سؤالات امتحانی 2

فیزیک 1 و آزمایشگاه
1- اسکیت بازی مانند شکل مقابل از مانعی بالا می‌رود. اگر 20% انرژی او ضمن بالا رفتن صرف غلبه بر اصطکاک شود،  حداقل سرعت اسکیت باز در پایین مانع چه قدر باشد تا بتواند به بالای مانع برسد؟ اگر سرعتش در مرحله ای بیش تر از این مقدار و در مرحله ای دیگر کم تر از این مقدار باشد، چه اتفاقی می‌افتد؟ البته سؤال بالا برای دانش آموز اول دبیرستان سؤال مشکلی است. برای ساده تر شدن مسئله می‌توانید سطح را بدون اصطکاک در نظر بگیرید، یا حتی سؤال را به صورت زیر مطرح کنید: اسکیت بازی قصد دارد از مانع رو به رو 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 چه قدر باشد تا موفق شود؟ اگر سرعتش از این مقدار بیش تر باشد، چه اتفاقی می افتد؟

 

جواب:

 

E1=U1+K1=0+1/2m*52=25m =انرژی اسکیت باز در پایین سطح

E2=U2+K2=m*10*25+1/2m*v2=250m+1/2mv2 = انرژی اسکیت باز در بالای سطح 

 

 اگر سرعت اسکیت باز در بالای مانع صفر باشد، داریم: E2>E1 و E2=250m. در حالی که طبق قانون بقای انرژی وقتی اصطکاک نداریم، باید داشته باشیم E1= E2. پس اسکیت باز به بالای سطح شیب دار نمی رسد. برای این که اسکیت باز به بالای سطح شیب دار برسد، باید داشته باشیم E1= E2. پس 250m = 1/2m v2. در نتیجه v2=2*250 و v2=500.

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

 

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

 

جواب:

          10000/100*75=(بازده -1) * کل انرژی = انرژی ای که بدن ما در یک روز به صورت گرما از دست می دهد.

        7500kj =

                 وات 84 ~ 3600*24/7500000 = زمان از دست دادن انرژی / انرژی از دست داده = توان از دست دادن انرژی

طرح سؤالات امتحانی2

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

 

جواب:

از نقاط 1 و 2. بدیهی است که از نقطه ی 3 نمی گذرد. هم چنین به نقطه ی 4 هم نمی رسد، زیرا نقطه ی 4 بالاتر از نقطه ی A است و انرژی لازم برای رسیدن به این نقطه را ندارد. 

می توانید سؤال بالا را به شکل زیر نیز مطرح کنید، اما انتظار نداشته باشید دانش آموزان 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؟

طرح سؤالات امتحانی2

از نقاط 1 و 2. آونگ در مسیر  نقاط 3 و 2 و 1 حرکت می‌کند و به هیچ وجه از نقطه ی 4 عبور نمی کند. نقطه ی 3 هم به دلیل این که بالاتر از مکان اولیه ی آونگ است، طبق قانون بقای انرژی، آونگ به آن نمی رسد.

 

4- با کمک جدول های داده شده و با توجه به این که شما 6 ساعت در روز، در کلاس درس هستید، انرژیی را که هر روز  صرف کلاس های درس می‌کنید، به دست آورید. 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؟ در غیر این صورت ما بقی انرژی مورد نیاز شما در مدرسه از کجا تأمین می‌شود؟

 15kj/minانرژی لازم برای نشستن در کلاس،

انرژی موجود در مواد غذایی:

5kj/gr پنیر ،10kj/gr نان،25kj/gr شکلات، 30kj/gr کره، 20kj/gr شکر

 

 

جواب:

 

بقیه ی انرژی مورد نیاز بدن، با مصرف انرژی های ذخیره شده به صورت چربی و ... تأمین می‌ شود.

 

5- می‌دانیم که یخ رسانای ضعیف گرماست. هم چنین چگالی آن از آب کم تر می‌باشد. به نظر شما این دو خاصیت در زمستان، چگونه ماهی های دریاهای سردسیر را از سرما حفظ می‌کنند؟

 

جواب:

 زمانی که دریاهای سردسیر در زمستان شروع به یخ زدن می‌کنند، یخ به دلیل این که چگالی کم تری نسبت به آب دارد، روی آن باقی می‌ماند و چون رسانای ضعیف گرماست، گرمای آب زیر خود را منتقل نمی کند. پس آب زیر یخ، سرد نمی شود و ماهی‌ها از سرما محافظت می شوند.

 

6- دمای طبیعی بدن شما 37 درجه ی سانتی گراد است. وقتی بیمار هستید و دچار تب می‌شوید، دمای بدن شما به 39 درجه ی سانتی گراد می‌رسد. اگر ظرفیت گرمایی ویژه ی متوسط بدن خود را یک ژول بر گرم-درجه سانتی گراد در نظر بگیرید، چه میزان انرژی گرمایی باید از دست بدهید تا دمای بدن شما به حد نرمال برسد؟ ( جرم خود را 55/45 کیلوگرم فرض کنید ). اگر بخواهید با کمک مقداری آب با دمای 17 درجه ی سانتی گراد، تب خود را از بین ببرید، چه قدر 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.

 

جواب:

این سؤال بدون این که جواب 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 ی امتیازی در نظر بگیرید. برای مثال اشاره به پرده یا عدم استفاده از شومینه و ...

 

 

8- در کدام 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 ی کره‌ها هم اندازه هستند.

جواب:

بین دو کره ی شکل 1 بار شارش می کند و پس از چند دقیقه بار هر کره 3q+ می شود.

دو کره ی شکل 3 خنثی می شوند.

9- چرا موهای این دانش آموز سیخ شده است؟ توضیح مختصری بدهید.

 

طرح سؤالات امتحانی2

جواب:

وقتی دانش آموز به کره ی باردار رسانا دست می‌زند، قسمتی از بار کره به بدن او منتقل می‌شود. این بارها ی هم نام تمایل دارند در بیش ترین فاصله از هم قرار گیرند، پس بارهای روی موهای وی، باعث سیخ شدن موها می‌شوند.

 

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

 

10- اگر سیم های رابط مدار را به صورت جاده، الکترون هایی 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 کم تر از مدار 1 است؟

طرح سؤالات امتحانی2

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 بیش تری از مقاومت 1 می‌گذرد؟ جواب:

در هر دو مدار، اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت 1، 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.

طرح سؤالات امتحانی2

اگر بخواهید صورت سؤال را مشکل تر کنید، می‌توانید بپرسید: لامپ شماره ی 1 در کدام حالت پر نورتر است؟

جواب:

دقیقاًمانند حالت قبل است و در هر دو حالت نور لامپ یکسان است.

 

 

طرح سؤالات امتحانی2

12- در کدام مدار اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت  همان اختلاف پتانسیل دو سر باتری است؟

جواب:

در هر سه مدار. چون ابزارهای اندازه گیر. تأثیری در مدار ندارند.

طرح سؤالات امتحانی2
13- به دو شکل زیر نگاه کنید. چند شباهت بین آن‌ها پیدا کنید و نام ببرید.

                     

فیزیک                   فیزیک

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


طرح درس اول دبیرستان (فصل 2: دما و گرما)

قسمت اول - دما :

برای تدریس این بخش، مانند کتاب درسی پیش بروید و به تعریف دما برسید: "دما معیاری است که میزان سردی و گرمی اجسام را مشخص می‌کند." یعنی اجسام گرم تر دمای بیش تری دارند و اجسام سردتر دمای کم تری دارند.

طرح درس اول دبیرستان فصل 2
طرح درس اول دبیرستان فصل 2

حال که با تعریف دما آشنا شدیم، چگونه باید دما را اندازه بگیریم؟

بی شک حس لامسه اولین ابزار بشر برای اندازه گیری دما بوده است.

طرح درس اول دبیرستان فصل 2

اما این حس چه قدر دقیق است؟

اگردر روزهای برفی زمستان به مدت زیاد برف بازی کرده باشید، به خاطر می‌آورید وقتی به خانه برمی گشتید و دستان سرد خود را روی بخاری یا زیر آب گرم می‌گرفتید، تشخیصی از گرمای هوا یا آب نداشتید. بلکه برعکس به نظرتان آب یا هوا، سرد می‌آمد.

در واقع این اشتباه از این جا ناشی می‌شود که حواس ما در سرمای زیاد تقریباً کارایی خود را از دست می دهند و دیگر تشخیص درستی از سرما و گرما ندارند.

مثال زیر هم نمونه ی عجیب دیگری از این نوع است:

اگر یک قورباغه را درون دیگ آب داغ قرار دهید، برای فرار از آب داغ فوراً بیرون می‌پرد. اما اگر همین قورباغه را در دیگ آب سرد انداخته و دیگ را روی اجاق بگذارید، قورباغه کم کم با داغ شدن آب می‌پزد، اما از آب بیرون نمی پرد. چرا؟ ( حس لامسه ی این قورباغه هم مثل دستان شما کارایی خود را از دست داده است. یعنی قورباغه ی خون سرد، کم کم به داغ شدن آب عادت می‌کند و متوجه نمی شود که دمای آب با دمایی که بدنش می‌تواند تحمل کند، اختلاف زیادی دارد.)

پس ظاهراً حس لامسه با وجود این که اولین و در دسترس ترین ابزار تعیین دماست، چندان دقیق و مناسب نیست. اندازه گیری دقیق دما با " دماسنج" امکان پذیر است.

 

اساس کار دماسنج چیست؟

انبساط و انقباض مایع (یا گاز) بر اثر گرما یا سرما.

 

دماسنج بسازیم

این فعالیت در واقع مشابه "آزمایش کنید 1 " کتاب درسی است. با این تفاوت که با این آزمایش دانش آموزان با ساختمان دماسنج به طور دقیق تر آشنا می‌شوند.

 

وسایل لازم :

 ظرف شیشه ای نشکن ( به عنوان مخزن دماسنج ) با در پوش سوراخ دار ( برای این منظور، لوله ی آزمایش پیرکس، بالن کوچک یا حتی شیشه های معمولی آشپزخانه مناسب است )، لوله شیشه ای باریک و بلند ( می توانید از لوله ی خودکار، لوله های هم زن تو خالی آزمایش گاه یا لوله ی موئین بلند استفاده کنید.) ، چراغ گازی یا الکلی یا هیتر برقی، جوهر رنگی، مقداری آب .

 

روش کار :

به منظور آشنا شدن دانش آموزان با خصوصیات دماسنج، بهتر است ظرف‌ها و لوله های مختلفی را در اختیار گروه ها قرار دهید. به طور مثال به یک گروه لوله ی آزمایش و به گروه دیگر بالن 100 میلی لیتر به عنوان مخزن بدهید. هم چنین ابزار متفاوتی را به عنوان لوله ی آزمایش در اختیار آن ها قرار دهید.

از دانش آموزان بخواهید آزمایش 1 کتاب را انجام دهند. می‌توانید از یک گروه بخواهید سر ظرف شیشه ای خود را نبندد، و گروهی دیگر سر لوله را ببندد. خود نیز بر اجرای آزمایش نظارت داشته باشید. هم چنین در این آزمایش دمای آب نباید از 50 درجه، بالاتر رود.

طرح درس اول دبیرستان فصل 2

هم زمان با آزمایش دانش اموزان، روی تخته شکل ابزار گروه های مختلف را رسم کنید و در پایان آزمایش، نتیجه ی کار هر گروه را کنار شکل دماسنج متعلق به آن گروه بنویسید. با کمک آن ها نتایج دماسنج‌ها رابا هم مقایسه کنید. قاعدتاً دماسنج با مخزن بزرگ و سربسته و لوله ی نازک و سرباز، مناسب تر است. زیرا با تغییرات کم دما، مایع بیش تر در لوله بالا می‌رود و به همین دلیل این دماسنج را می توان با درجات کوچک تر، درجه بندی کرد و به این ترتیب دقت دماسنج افزایش می یابد.

 

می توانید از دانش آموزان بخواهید به عنوان یک پروژه، نمونه ی دقیق تری از این دماسنج‌ها را بسازند و آن را با مقیاس سانتی گراد، مدرج کنند.

در کتاب درسی توضیحات کاملی درمورد دماسنج جیوه ای ونحوه ی مدرج کردن آن آمده است. مطابق آن پیش بروید. در کنار این مطالب، دماسنج های مختلفی را که در مدرسه موجود است، به دانش آموزان نشان دهید.

 

طرح درس دوم دبیرستان (فصل ۵)

 طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

قسمت اول: حالت های مختلف ماده

دانش آموزان از دوره ی راهنمایی با سه حالت اصلی ماده (جامد، مایع، گاز) و خواص کلی آن ها آشنا هستند. از دانش آموزان بخواهید فعالیت های ۵-۲، ۵-۳ و ۵-۴ را انجام دهند و سپس با طرح پرسش هایی خواص مواد جامد، مایع و گاز را مرور کنید:

 

  • جامد: حجم ثابت، شکل ثابت
  • مایع: حجم ثابت، شکل وابسته به ظرف
  • گاز: حجم و شکل متغیر

 

سپس بخش ۱ فصل ۵ کتاب را بیان کنید.

 

فعالیت آزاد: دسته بندی مواد 

وسایل لازم

• چندقطعه جامد معمولی (چوب، گچ، کاغذ،شیشه و...)

• چند نمونه مایع معمولی (عسل، آب، ماست و ...)

• چند نمونه ی بحث برانگیز (کره، شکلات کاکائویی، شکر و خمیر و ...) { توضیح: بهتر است خمیر را از نانوایی تهیه کنید و آن را در کیسه ی پلاستیکی در یخچال نگه داری کنید تا خشک نشود.}

• ظرف های مختلف (لیوان، کاسه و ... )

طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

شرح کار

از دانش آموزان بخواهید مواد موجود را دسته بندی کنند. شما هم با طرح سؤال هایی آن ها را هدایت کنید و اطلاعات جدیدی را که نیاز است، در اختیار آن ها قرار دهید.

• سؤال: کدام  یک از مواد، جامد هستند؟ □ چوب،گچ، کاغذ، شکر، شیشه، یخ ...

• سؤال: شکر را در ظرف های مختلف بریزید. آیا شکل ظرف را به خود می‌گیرد؟ □ بله

• سؤال: پس چرا آن را جز جامد‌ها طبقه بندی کردید؟ □ چون هر دانه ی شکر دارای شکل و حجم مشخص است.

• سؤال: کدام یک از مواد، مایع هستند؟ □ عسل، آب، ماست

• سؤال: خمیر در کدام دسته قرار می‌گیرد؟ آیا مانند جامد شکل ثابتی دارد؟ آیا مانند آب کاملاً شکل ظرف را به خود می‌گیرد؟

• سؤال: کره چه طور؟

• سؤال: به ذوب شدن یخ و کره توجه کنید، چه تفاوتی دارند؟ شکل بالا را - که مربوط به ذوب شدن شیشه است- به دانش آموزان نشان دهید و از آن ها بخواهید که ذوب شدن شیشه و کره را با هم مقایسه کنند.

 

به موادی مانند شیشه و کره که نقطه ی ذوب ثابتی ندارند، جامدات خمیری گفته می شود. شیشه هم مانند خمیر روان است. باستان شناسان از این خاصیت شیشه برای قدمت سنجی اماکن تاریخی که در ساختمان آن ها شیشه وجود دارد، استفاده می‌کنند. بحث بالا نشان می‌دهد که همه ی مواد در سه فاز کلاسیک جامد و مایع و گاز نمی گنجند (مثلاً جامدات خمیری). به گروه های زیر که انواع دیگری از مواد هستند، توجه کنید:

 

کریستال مایع: موادی که مولکول های آن ها در یک شبکه و در یک راستا، کاملاً ثابت هستند و در راستای دیگر مانند مایع روی هم می لغزند. پلاسما: در دماهای بالا که اتم‌ها در حالت برانگیخته هستند (مانند محیط سطح خورشید، یا هنگام تخلیه الکتریکی)، الکترون های آزاد در دریایی از یون های مثبت شناور هستند. این دریای یون و الکترون ها را پلاسما گویند. مواد دانه ای: این مواد مانند شکر از دانه های ریز و مجزا تشکیل شده اند و بسته به تراکم و شدت حرکت ذرات، رفتارهای متفاوتی (جامدگونه، مایع گونه یا گازگونه) از خود نشان می‌دهند.ابرشاره: هلیم مایع در دمای بسیار پایین (کم تر از 4 درجه ی کلوین)، به جای آن که در یک ساختار جامد و بلوری شکل  قرار گیرد، تبدیل به مایعی روان می‌شود. این فاز جدید، ابرشاره نام دارد.پلیمر:  این ‌جا  را ببینید.

طرح درس دوم دبیرستان فصل ۵

 قسمت دوم - چگالی

برای تدریس این بخش، فعالیت‌ها و آزمایش های موجود در کتاب مناسب است. برای تکمیل آن، سؤالات زیر را در کلاس مطرح و در مورد آن ها بحث کنید:

سوال: چگالی هوا را چگونه اندازه می‌گیرید؟

پیشنهاد ما: وزن یک کیسه ی نایلونی بزرگ ( مثل کیسه زباله بزرگ ) را یک بار خالی و بار دیگر باد شده، به دست آورید.

سوال: روشی برای اندازه گیری چگالی متوسط چیپس یا پفک پیشنهاد کنید.

سوال: چگالی بدن شما چه قدر است؟ ( وان حمام را فراموش نکنید)

سوال: حدس می‌زنید چگالی خورشید چه قدر باشد؟ (فراموش نکنید خورشید از گازهای داغ و پلاسما تشکیل شده است.)

سوال : اطلاعات مربوط به جرم و اندازه ی چند عضو خانواده ی منظومه ی شمسی در زیر داده شده است.

 

نام جرم (کیلوگرم) قطر (کیلومتر)
خورشید   ۱/۴×۱۰۶
تیر ۰/۳۳×۱۰۲۴ ۴۸۷۸
زهره ۴/۸۷×۱۰۲۴ ۱۲۱۰۴
زمین ۵/۹۸×۱۰۲۴ ۱۲۷۵۳
مریخ ۰/۶۴×۱۰۲۴ ۶۷۸۵
مشتری ۱۸۹۸×۱۰۲۴ ۱۴۲۸۰۰
زحل ۵۸۶/۵×۱۰۲۴ ۱۱۹۸۷۱

• در سطح کدام یک از این سیارات، غرق نمی شوید؟

• اگر اقیانوسی به بزرگی منظومه ی شمسی داشته باشیم، کدام یک از سیارات در آن شناور می‌شوند؟


 



تاريخ : یکشنبه دوم خرداد 1389 | 17:33 | نویسنده : رضاقلی زاده دبیر فیزیک |
.: Weblog Themes By VatanSkin :.