قتراحات للتوسّع وللتعمّق للطلّاب ذوي القدرات العالية

قتراحات للتوسّع وللتعمّق للطلّاب ذوي القدرات العالية

اقتراح للتوسّع: العوامل التي تؤثّر على كمّية الطاقة من نوع معيّن

تناولنا في الدرس الخامس العلاقة بين التغيّرات في المميّزات المختلفة في أنواع الطاقة، ولاحظنا أنّ قسمًا من المميّزات كانت قابلة للقياس (كتغيّر الارتفاع) والقسم الآخر نظري فقط (كتغيّر الشكل).

في هذا الدرس سنتناول المميّزات القابلة للقياس وتأثيرها على كمّية الطاقة. لذلك نسمّيها هنا "العوامل المؤثّرة".

يهدف هذا الدرس إلى تشخيص العلاقة بين نوع الطاقة والعوامل التي تؤثّر عليه والتي تحدّد كمّية الطاقة. القسم الأوّل من الدرس يتناول طاقة الارتفاع والعوامل التي تؤثّر على كمّية الطاقة، إلى جانب التطرّق إلى مهارة "عزل المتغيّرات". القسم الثاني من الدرس يوسّع النقاش حول أنواع الطاقة الأخرى.

القسم الأوّل: كيف يؤثّر الارتفاع والكتلة (الوزن) على كمّية طاقة الارتفاع؟

العلاقة بين طاقة الارتفاع وبين العوامل التي تؤثّر عليها يتمّ تمثيلها في الظاهرة البسيطة التي يسقط فيها جسم معيّن على كتلة من البلاستيلينا الموضوعة على الأرض، مع التطرّق إلى طاقة الارتفاع فقط. مدى معس البلاستيلينا يشكّل مقياسًا نوعيًا لكمّية طاقة الجسم الذي يسقط عليها [1] . يحبّذ المقارنة بين البلاستيلينا ومادّة مرنة أخرى مثل النابض أو المطّاط المشدود (مثلاً بالون مشدود على كأس) لتبيين أنّ الطاقة لا "تختفي". الفعالية التالية تدمج مهارات البحث مع تشخيص العوامل التي تؤثّر على طاقة الارتفاع.

فعالية مفتاحية (للمعلّم)- جسم يسقط على بلاستيلينا (معجونه)

موادّ لكلّ مجموعة:

كتلتان من البلاستيلينا (لتكوين كرات قطرها 2-3 سم)

علبتان لأغذية محفوظة كتلتاهما مختلفتان (مثلاً ذرة في علبة فراغ 200 غرام، عصير بنادورة 500 غرام)

مسطرة 30 سم

5 عيدان أسنان

أقلام توش بألوان مختلفة

اقتراح لمجرى الدرس

البداية: ارموا كرة باتّجاه الأعلى واطلبوا من الطلّاب وصف الظاهرة بمصطلحات الطاقة. وجِّهوا الطلّاب من خلال الأسئلة إلى التطرّق إلى الحالات المختلفة في مسار الكرة (نقطة البداية ونقطة النهاية ونقطة الوسط) وإلى المركّبات المختلفة لما شاهدوا (الكرة التي تتحرّك إلى أعلى وارتفاعها بالنسبة للأرض الآخذ في التناقص وسرعتها التي تزداد...).

أ. نقاش مسبق: في السؤال: كيف يمكن قياس التغيّر في الطاقة؟ اطلبوا من الطلّاب اقتراح أفكار.

مثال: نأخذ كتلة من البلاستيلينا ونمعسها بواسطة كفّ اليد.

أسئلة: متى بُذلت كمّية أكبر من الطاقة: عندما تكون كتلة البلاستيلينا ممعوسة بمدى أكبر أم بمدى أقلّ؟

كيف يمكن استعمال كتلة البلاستيلينا للمقارنة بين التغيّرات في كمّية الطاقة، مثلاً طاقة الارتفاع (أكبر/ أصغر)؟

اقتراح: نستعمل عود أسنان لقياس مدى معس البلاستيلينا. مثّلوا للطلّاب كيف نقيس قطر الكرة بواسطة العود ونشير إلى خطّ بواسطة قلم التوش. بعد المعس نكرّر القياس ونشير بخطّ آخر بلون آخر.

مثّلوا سقوط العلبة على البلاستيلينا وقارنوا مع الكرة أو السقوط على نابض.

ب. إجراء التجربة (30 دقيقة)

وزّعوا الصفّ إلى مجموعات ووزّعوا لهم الموادّ وأوراق العمل لإجراء التجربة- جسم يسقط على البلاستيلينا.

ج. نقاش إجمالي من خلال الأسئلة التالية:

·        نختار مستوى نسب (الأرض مثلاً). ما هي العلاقة بين الارتفاع الابتدائي للجسم بالنسبة لهذا المستوى (حسب طاقة ارتفاعه)؟

·        ما هي العلاقة بين كتلة الجسم وطاقة ارتفاعه؟

·        ما هي العوامل التي تؤثّر على طاقة ارتفاع الجسم بالنسبة لمستوى النسب؟

أسئلة للإجمال:

انظروا أسئلة التقييم للتوسّع وللتعمّق- 44-57.

اقتراحات للتوسّع وللتعمّق:

·        يمكن إجراء إعادات للتجربة في كلّ مجموعة أو البدء من ارتفاع مختلف في كلّ مجموعة وإجمال النتائج في الصفّ، بما في ذلك نقاش مصطلح الإعادات في عملية البحث.

·        بما أنّ معس البلاستيلينا ليس متجانسًا، يحبّذ إجراء عدّة قياسات وحساب المعدّل.

·        يمكن استعمال أجسام أخرى بدلاً من العلب، يحبّذ كتلتها مشابهة لكتلة علب الأغذية المحفوظة التي استعملها الطلّاب.

·        هناك تجربة بديلة موصوفة في كتاب "عالم الطاقة" ص 60-61.

·        للتوسّع في موضوع مهارة عزل المتغيّرات، انظروا نموذج التدريس: "العوامل المؤثّرة والمتأثّرة".

·        أفكار إضافية لتجارب، انظروا أمثلة في سؤالَي التقييم 56-57.

ورقة عمل للطالب الاسم: _______ المجموعة: _______ التاريخ: ________ في هذه الفعالية عليكم بحث العلاقة بين الارتفاع الذي نحرّر منه الجسم ومدى معسه لكتلة البلاستيلينا، بهدف التعرّف على العوامل التي تؤثّر على طاقة الارتفاع. ما هي مركّبات المنظومة؟ ____________________________________ ما هو العامل المؤثّر؟ _______________________ ما هو العامل المتأثّر؟ _______________________ أيّة عوامل علينا إبقاؤها ثابتة؟ ____________________________________ ما هو سؤال البحث؟ ______________________________________________ ______________________________________________________________ قدّروا ماذا ستكون، حسب رأيكم، العلاقة بين ارتفاع العلبة ومدى معس كتلة البلاستيلينا. _____________________________________________________________ مجرى التجربة: 1.      صمّموا كرتين متطابقتين من البلاستيلينا. استعينوا بعود الأسنان لقياس القطر الابتدائي للكرتين. ضعوا المسطرة بجانب إحدى الكرتين. 2.      حرّروا العلبة الصغيرة من ارتفاع 15 سم. قيسوا قطر كرة البلاستيلينا بعد المعس. 3.      حرّروا نفس العلبة من ارتفاع 30 سم فوق الكرة الثانية. قيسوا قطر كتلة البلاستيلينا بعد المعس. 4.      لخّصوا جميع النتائج في الجدول المعطى. جدول لتلخيص النتائج: كتلة العلبة (مقدار نسبي) الارتفاع الابتدائي القطر الابتدائي لكرة البلاستيلينا (سم) القطر النهائي لكرة البلاستيلينا (سم) مدى "معس" البلاستيلينا بالسنتمرات (التغيّر في القطر) صغيرة 15 30 كبيرة 30

تتمّة الفعالية: 5.      أجيبوا عن الأسئلة التالية: ·         أيّ نوع طاقة كان للعلبة في النقطة التي حرّرتم فيها العلبة؟ __________________________________________ كيف تغيّر مدى معس البلاستيلينا عندما زدتم الارتفاع الذي سقط منه الجسم؟ __________________________________________ ·         ما هو استنتاجكم بالنسبة للعلاقة بين طاقة ارتفاع الجسم وبين ارتفاعه الابتدائي؟ ______________________________________________________________ 6.      صمّموا من جديد كرتين متطابقتين من البلاستيلينا. 7.      حرّروا العلبة الكبيرة من ارتفاع 30 سم فوق إحدى الكرتين، واستعملوا عود أسنان جديدًا لقياس مدى المعس بالمقارنة مع القطر الابتدائي. اكتبوا النتائج في الجدول المعطى. 8.      كيف تغيّر مدى معس البلاستيلينا عندما زدتم كتلة الجسم؟ __________________________________________ 9.      للإجمال، ما هي العوامل التي تؤثّر على كمّية طاقة ارتفاع الجسم؟

إجابات لورقة العمل للطالب (الإجابات المعدّة للمعلّم ترد بين قوسين بخطّ غامق) في هذه الفعالية عليكم بحث العلاقة بين الارتفاع الذي نحرّر منه الجسم ومدى معسه لكتلة البلاستيلينا، بهدف التعرّف على العوامل التي تؤثّر على طاقة الارتفاع. ما هي مركّبات المنظومة؟ ( العلبة، البلاستيلينا، الهواء، الأرض) ما هو العامل المؤثّر؟ (ارتفاع تحرير العلبة) ما هو العامل المتأثّر؟ (مدى معس البلاستيلينا الذي يقاس بواسطة عود الأسنان) أيّة عوامل علينا إبقاؤها ثابتة؟ (القطر الابتدائي لكرة البلاستيلينا، كتلة العلبة، مستوى النسب) ما هو سؤال البحث؟ (كيف تؤثّر/ ما هي العلاقة بين ارتفاع العلبة ومدى معس كرة البلاستيلينا؟) قدّروا ماذا ستكون، حسب رأيكم، العلاقة بين ارتفاع العلبة ومدى معس كتلة البلاستيلينا. _____________________________________________________________ مجرى التجربة: 1.      صمّموا كرتين متطابقتين من البلاستيلينا. استعينوا بعود الأسنان لقياس القطر الابتدائي للكرتين. ضعوا المسطرة بجانب إحدى الكرتين. 2.      حرّروا العلبة الصغيرة من ارتفاع 15 سم. قيسوا قطر كرة البلاستيلينا بعد المعس. 3.      حرّروا نفس العلبة من ارتفاع 30 سم فوق الكرة الثانية. قيسوا قطر كتلة البلاستيلينا بعد المعس. 4.      لخّصوا جميع النتائج في الجدول المعطى. جدول لتلخيص النتائج: كتلة العلبة (مقدار نسبي) الارتفاع الابتدائي القطر الابتدائي لكرة البلاستيلينا (سم) القطر النهائي لكرة البلاستيلينا (سم) مدى "معس" البلاستيلينا بالسنتمرات (التغيّر في القطر) صغيرة 15 30 كبيرة 30

تتمّة إجابات الفعالية: 5.      أجيبوا عن الأسئلة التالية: ·         أيّ نوع طاقة كان للعلبة في النقطة التي حرّرتم فيها العلبة؟ (طاقة ارتفاع) كيف تغيّر مدى معس البلاستيلينا عندما زدتم الارتفاع الذي سقط منه الجسم؟ (مدى المعس ازداد عندما ازداد الارتفاع الابتدائي) ·         ما هو استنتاجكم بالنسبة للعلاقة بين طاقة ارتفاع الجسم وبين ارتفاعه الابتدائي؟ (تتعلّق طاقة الارتفاع بالارتفاع الابتدائي فوق الأرض- مستوى النسب. كلّما ازداد الارتفاع ازدادت الطاقة) 6.      صمّموا من جديد كرتين متطابقتين من البلاستيلينا. 7.      حرّروا العلبة الكبيرة من ارتفاع 30 سم فوق إحدى الكرتين واستعملوا عود أسنان جديدًا لقياس مدى المعس بالمقارنة مع القطر الابتدائي. اكتبوا النتائج في الجدول المعطى. 8.      كيف تغيّر مدى معس البلاستيلينا عندما زدتم كتلة الجسم؟ (مدى المعس كان أكبر بالنسبة للكتلة الأكبر) 9.      للإجمال، ما هي العوامل التي تؤثّر على كمّية طاقة ارتفاع الجسم؟ (الارتفاع والكتلة)

---

[1] رغم أنّ الطاقة تميّز الكرة والكرة الأرضية، إلاّ أنّنا نتطرّق هنا إلى طاقة الكرة فقط.