انرژی پتانسیل و جنبشی

چكیده

در این آزمایش دانش آموزان سقوط سه تیله متفاوت را روی یک سطح شیب دار و کاری را که در پایان این مسیر انجام می دهند، بررسی کرده و با آشنایی با مفاهیم انرزی جنبشی و پتانسیل، نظریه ای برای توجیه تفاوت اثر این سه تیله بیان می کنند.

اهداف

در این درس تلاش شده تا دانش آموزان درک جامع تری از رابطه ی بین انرژی پتانسیل و جنبشی به دست آورند. دانش آموزان بایستی مفاهیم اولیه کار و انرژی مکانیکی را درک کرده باشند.

دانش آموزان باید:

درک کنند که با افزایش جرم یا در رها شدن از ارتفاع بالاتر، انرژی بیشتری در جسم ذخیره می شود.

• کار را در واحد سانتی متر اندازه بگیرید.
• متوسط فاصله را محاسبه کنید.
• پیش بینی کنند، مشاهدات را ثبت کنند و در پایان نظریه ای بسازند.

وسایل لازم

• 3 تیله با وزن های مختلف
• یک سطح شیب دار
• یک پاکت خالی شیر
• خط کش

روش تدریس

مشاهده ساده ای را ترتیب دهید تا در آن دانش آموزان سقوط 3 تیله را روی سطح شیب دار بررسی کنند. می توانید کف پاکت شیر را در انتهای سطح شیب دار قرار دهید تا با برخورد تیله جابه جا شود و دانش آموزان میزان جابه جایی را اندازه بگیرند.

بعد از انجام مشاهده سوالات زیر را مطرح کنید:

1. تعریف کار چیست؟
2. انرژی مکانیکی چیست؟
3. روی یک سطح صاف کدام تیله انرژی مکانیکی بیشتری دارد؟
4. آیا اگر من تیله ها را روی سطح شیب دار بگذارم، آنها انرژی دارند؟ چرا؟
   بعد از دریافت پاسخ این سوال توضیح دهید:
   این انرژی، انرژی پتانسیل ،انرژی در نقطه آزادسازی یا انرژی ذخیره شده ،نامیده می شود. انرژی اجسام متحرک نیز انرژی جنبشی خوانده می شود و هنگامی که تیله ها روی سطح به پایین می لغزند انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل می شود.
5. به نظر شما کدام تیله انرژی پتانسیل بیشتر دارد؟
6. از دانش آموزان بخواهید تا پیش بینی در این مورد که کدام تیله، پاکت شیر را بیشتر جا به جا می کند را، روی یک تکه کاغذ بنویسند.
   این بار این مشاهده را با یک تیله انجام دهید و مقدار جا به جا شدن پاکت شیر را یادداشت کنید. این آموزش را 5 بار تکرار کنید تا مقدار متوسط جا به جایی برای این تیله را به دست آورید. برای دو تیله دیگر نیز همین روش را تکرار کنید.
   پیش بینی ها را با نتایج مقایسه کنید.
7. کدام تیله انرژی بیشتری داشت؟ چرا؟
8. چه اتفاقی می افتد اگر تیله کوچک را بالاتر از تیله بزرگ رها می کردیم ( به کمک آموزش عملی نشان دهید: زیر سطح شیب دار کتابهایی نگذارید تا ارتفاع آن زیاد شود. حالا آزمایش را 5 بار برای این حالت تکرار کنید.)

در کلاس مباحث را جمع بندی کنید و از دانش آموزان بخواهید به سوالات زیر با دلیل پاسخ دهند:

1. مثال هایی از ذخیره و آزادسازی انرژی در زندگی روزمره بیان کنید.
2. چه متغیرهایی کاری که یک جسم می تواند انجام دهد (در این آزمایش جابجا کردن پاکت شیر) را تحت تاثیر قرار می دهند؟

مترجم: آرش وساقی