طرح درس اول دبیرستان (فصل 1)

قسمت اول

قسمت دوم: 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)

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.

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.)

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؟

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.

نویسنده: گلنوش بیژنی و نازنین حسن نیا

قسمت سوم