الکتریسیته ساکن 3 : آشنایی بیشتر با الکتریسیته ساکن

توضیح اولیه

این بخش به گسترش درک دانش آموز از اتم و ارتباط آن با الکتریسیته ساکن کمک می کند. در این بخش دانش آموزان با انجام آزمایش هایی ساده و ایجاد الکتریسیته ساکن، پی می برند چگونه بارهای همنام یکدیگر را دفع می کنند و بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند. سپس با جستجو در وب سایت ها، دانش آموزان مطالبی را در این باره مطالعه خواهند نمود.

اهداف

1. تقویت و غنا بخشیدن به این درک در دانش آموزان که الکتریسیته ساکن پدیده ای است که با بارهای الکتریکی سرو کار دارد.

وسایل لازم

1. برگه ی بیشتر درباره الکتریسیته ساکن بدانیم (برگه مخصوص دانش آموز)
2. آزمایش بارهای ناهمنام
3. یک شانه پلاستیکی
4. تکه های ریز شده کاغذ
5. یک تکه پارچه پشمی
6. آزمایش بارهای همنام
7. دو عدد شانه پلاستیکی
8. دو تکه نخ کتانی
9. یک تکه پارچه پشمی

طرح درس

انگیزه:

پیش از آغاز کردن درس و جستجو در وب سایت ها، باید برای دانش آموزان برخی مفاهیم مربوط به الکتریسیته ساکن را که پیش از این آموخته اند، یاداوری کنیم. این سوالات را در کلاس مطرح کنید و در مورد جواب آن ها بحث کنید:

1-اتم ها چیستند ؟

(اتم ها یکی از ریزترین و بنیادی ترین اجزای سازنده هر ماده هستند. در واقع می توان گفت اتم ها آجرهای سازنده ماده اند.)

2-ذرات زیر اتمی که سازنده اتم ها هستند، چه نام دارند؟

(پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها)

3-بار الکتریکی الکترون ها، پروتون ها و نوترون ها چگونه است؟

(پروتون ها دارای بار مثبت الکتریکی اند. الکترون ها بار منفی دارند و نوترون ها از نظر الکتریکی خنثی هستند.)

4-هنگامی که دو جسم را به هم مالش می دهید، چه پدیده ای ممکن است رخ دهد؟

(در صورت مالش دادن دو جسم به یکدیگر، یکی از آن دو ممکن است تعدادی الکترون از دیگری بگیرد.)

5-دلیل رخ دادن این پدیده ها را توضیح دهید:

وقتی لباس ها را از خشک کن خارج می کنیم، لباس ها به یکدیگر می چسبند.

اگر با جوراب از روی یک فرش رد شویم سپس بخواهیم یک جسم فلزی را لمس کنیم، بین دست ما و آن جسم جرقه خواهد زد.

(مالیده شدن لباسها به هم و یا جوراب به روی فرش، باعث عدم تعادل الکترون ها و در نتیجه عدم تعادل بارها می شود. بنابراین الکترون ها جذب موادی می شوند که بار مخالف دارند.)

پیشرفت:

در این درس دانش آموزان برای آموختن مطالب بیشتر در مورد دلایل و اثرات الکتریسیته ساکن، به مطالعه  مطالبی در این باره در سایت های علمی ، تکنولوژی و فنی مهندسی می پردازند. سپس در غالب چند آزمایش خواهند دید که بارهای همنام یکدیگر را می رانند و بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند. بهتر است در هنگام کار دانش آموزان در گروه های دو نفره با هم کار کنند تا بتوانند در درک مفاهیم و مطالب موجود در سایت ها به یکدیگر کمک کنند.

برگه ی بیشتر درباره الکتریسیته ساکن بدانیم (برگه  مخصوص دانش آموز) را در کلاس پخش کنید. از دانش آموزان بخواهید به سوالات موجود در برگه دانش آموز پاسخ دهند.

بیشتر درباره الکتریسیته ساکن بدانیم

یک جلسه بحث و تبادل نظر در کلاس راه بیاندازید و در آن پاسخ های داده شده به سوالات را مطرح کنید:

1. سه مثال از الکتریسیته ساکن بیان کنید. (ممکن است این مثال ها را بیشتر مشاهده کرده باشید: بلند شدن مو ها وقتی کلاه تان را بر می دارید؛ راه رفتن بر روی فرش و موکت با جوراب و سپس دست زدن به اجسام فلزی؛ رعد و برق...)
2. نقش اصطکاک در الکتریسیته ساکن چیست؟ (اصطکاک یا مالش دو جسم بر روی هم موجب بر هم خوردن تعادل بارها می شود.)
3. چه زمانی یک جسم دارای بار مثبت می شود؟ (هر گاه تعداد الکترون های جسمی کمتر از تعداد پروتون هایش بشود، آن جسم بار مثبت خواهد داشت.)
4. چه زمانی یک جسم دارای بار منفی می شود؟ (هر گاه تعداد الکترون های جسمی بیشتر از تعداد پروتون هایش بشود، آن جسم بار منفی خواهد داشت.)
5. چه زمانی اجسام باردار یکدیگر را جذب می کنند؟ (بارهای ناهمنام یک دیگر را جذب می کنند. اگر یکی از دو جسم بار مثبت و دیگری بار منفی داشته باشد در آن صورت یکدیگر را جذب خواهند کرد.)
6. چه زمانی اجسام باردار یکدیگر را می رانند؟ (بارهای همنام یک دیگر را می رانند. اگر هر دو جسم بار مثبت و یا هر دو بار منفی داشته باشند در آن صورت یکدیگر را دفع خواهند کرد.)
7. دستگاه های فتوکپی چگونه از الکتریسیته ساکن استفاده می کنند؟ ( در دستگاه فتوکپی به کمک الکتریسیته ساکن، ذرات بسیار ریز پودری و سیاه رنگ به نام تونرر(toner) جذب صفحه کاغذ می شوند سپس کاغذ و پودر را گرم می کنند تا پودر به کاغذ بچسبد و جدا نشود.)

حال از دانش آموزان بخواهید تا بخش 1 و 2 در برگه  دانش آموزان را مطالعه کرده و مطابق آن عمل کنند. در بخش 1 باید آزمایشی با نام "بارهای ناهمنام " را انجام دهند. این آزمایشی است که نشان می دهد بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند. برای انجام این آزمایش یک شانه  پلاستیکی مقداری کاغذ خرد شده و یک پارجه پشمی نیاز داریم. پس از آن که دانش آموزان آزمایشی انجام داده و پاسخ پرسش های مطرح شده را نوشتند، از آن ها بپرسید که این آزمایش چگونه می تواند نشان دهد که بارهای مخالف هم دیگر را جذب می کنند. دانش آموزان باید بتوانند توضیح دهند که چون شانه بار منفی و کاغذ بار مثبت دارد، جذب یکدیگر می شوند.

در بخش 2 دانش آموزان با انجام دادن آزمایش "بار های همنام" پدیده دفع بارهای همنام را مشاهده خواهند نمود. لوازم مورد نیاز برای این آزمایش عبارتند از: 2 عدد شانه  پلاستیکی، دو تکه نخ کتانی و یک تکه پارچه  پشمی. دانش آموزان با کتان و پشم دو شانه را باردار می کنند و مشاهده می کنند وقتی شانه ها را به هم نزدیک می کنیم چه اتفاقی می افتد.

پیش از آن که دانش آموزان آزمایش را انجام داده و پاسخ پرسش های مطرح شده را نوشتند، از آن ها بپرسید که این آزمایش جگونه می تواند نشان دهد که بار های همنام هم دیگر را جذب می کنند. دانش آموزان باید بتوانند توضیح دهند که چون هر دو شانه دارای بارهای همنام هستند، بنابراین شانه های آویزان شده، از هم دور می شوند.

ارزشیابی

برای ارزیابی میزان یادگیری دانش آموزان، از آن ها بخواهید که آزمایش زیر را انجام دهند:

به هر دانش آموز یک بادکنک و مقدار زیادی خرده های کاغذ بدهید و از آن ها بخواهید تا روشی ابداع کنند که طی آن ذرات کاغذ از راه دور به بادکنک بچسبند.

سپس از آنها بخواهید تا مراحل و کارها یی را که در این آزمایش انجام دادند را بنویسند و به طور کامل شرح دهند که در هر مرحله چه اتفاقی رخ داد. هم چنین از آن ها بخواهید تا توضیح دهند که الکتریسیته  ساکن چگونه ایجاد می شود.

برای انجام آزمایش دانش آموزان باید بادکنک را باد کرده و آن را به وسیله  یک تکه پارچه  پشمی (یا هر جسم دیگری که به راحتی الکترون از دست می دهد) مالش دهند پس از انجام این کار، بادکنک الکترون های اضافی خواهد داشت و بنابر این بار منفی خواهد داشت. حال وقتی بادکنک را به کاغذ ها نزدیک کنیم، بارهای منفی بادکنک بارهای مثبت کاغذ را به خود جذب خواهد کرد.

دانش آموزان باید بتوانند توضیح بدهند که الکتریسیته ساکن وقتی ایجاد می شود که جسمی الکترون از دست می دهد و یا الکترون به دست می آورد.

مترجم: سینا پرسا و سحر حمیدی