انرژی پتانسیل

چكیده

دانش آموزان دو فاکتور مؤثر انرژی پتانسیل را خواهند شناخت. فعالیت های زیر تأثیر ارتفاع و وزن را روی انرژی پتانسیل به دانش آموزان نشان خواهند داد.

اهداف

• هدف اصلی این درس معرفی نظریه انرژی پتانسیل است. دانش آموزان خواهند دانست که انرژی پتانسیل توانایی انجام کار دارد.

وسایل لازم

• وزنه ( وزنه ها)
• قطعه های چوبی
• توپ تنیس
• کش
• چند قرقره خالی
• خط کش
• چکش
• چوب کبریت
• نخ ( طناب )
• قوطی فلزی نوشابه صاف شده
• گیره کاغذ
• خط کش
• یک سنگ بزرگ
• گیره نگه دارنده
• فنجان کاغذی
• قیچی
• سنگریزه
• دکمه
• چند کتاب با عرض های مختلف

روش تدریس

فعالیت- چطور وزن یک شیء بر روی انرژی پتانسیل گرانشی آن تأثیر دارد؟

1. سنگ ها را روی میز قرار دهید.
2. قوطی صاف شده را روی زمین نزدیک میز قرار دهید.
3. از بچه ها بخواهید پیش بینی کنند که چه اتفاق خواهد افتاد اگر سنگریزه ها از روی میز بیفتند و با قوطی صاف شده برخورد کند.
4. از بچه ها بخواهید پیش بینی کنند  چه اتفاق خواهد افتاد اگر سنگ بزرگ از روی میز افتاده و با قوطی صاف شده برخورد کند.

فعالیت- ارتفاع بر روی انرژی شیء در حال حرکت چه تأثیری دارد؟

1. یک تکه کاغذ را به شکل مربع 3*3 سانتی متر برش داده و بر روی یک فنجان قرار دهید.
2. فنجان را روی خط کش قرار دهید. انتهای خط کش باید پشت فنجان را لمس کند.
3. سمت دیگر خط کش را بالا آورده و یک مداد زیر آن قرار دهید.
4. تیله را در انتهای ( سمت مداد ) خط کش قرار دهید.
5. تیله را رها کرده و آنچه را اتفاق می افتد مشاهده کنید.
6. مراحل بالا را با کتاب های با عرض مختلف به جای مداد امتحان کنید.

فعالیت- وزن چه تاثیری بر روی انرژی پتانسیل  دارد؟

1. طناب ( نخ ) را به دستگیره یک سطل ببندید.
2. طرف دیگر طناب را به لبه میز ببندید. طناب باید به اندازه کافی بلند باشد تا به راحتی بتواند در فاصله 3 سانتی متر بالاتر از زمین حرکت کند.
3. کاغذ را بر روی زمین زیر طناب که به سطل متصیل است، قرار دهید
4. قطعه های چوبی را روی زمین مقابل سطل قرار دهید.
5. سطل را به عقب بکشید و رها کنید تا به سمت قطعه های چوبی حرکت کند. موقعیت هایی را که تکه چوب در حال حرکت به سمت کاغذ دارد،  علامت بزنید.
6. مراحل بالا را با اضافه کردن یک سنگ بزرگ ( آجر، ... ) که وزن بیشتری دارد، تکرار کنید.

فعالیت- وزن چه اثری بر روی انرژی پتانسیل دارد؟

1. یک تکه کاغذ را به شکل مربع 4*4 سانتی متر بریده و بر روی فنجان قرار دهید.
2. فنجان را روی خط کش بگذارید. انتهای خط کش باید پشت فنجان را لمس کند.
3. سمت دیگر خط کش را بالا آورده و یک کتاب زیر آن قرار دهید.
4. تیله را در انتهای خط کش ( سمت کتاب ) قرار دهید.
5. تیله را رها کنید و مشاهده نمایید.
6. تمام مراحل بالا را تکرار کنید اما این بار از یک تیله بزرگتر استفاده کنید.

فعالیت- قرقره موتوری

1. یک کش لاستیکی را از بین دو سوراخ یک دکمه بگذرانید.
2. انتهای کش را با یک گیره کاغذ سوراخ کنید و با استفاده از گیره، کش را از سوراخ قرقره خالی بگذرانید.
3. یک گوش پاک کن کوچک یا یک تکه چوب کبریت را به انتهای کش ببندید و گوش پاک کن یا چوب کبریت را با کمی چسب نواری روی سطح قرقره محکم کنید.
4. سر دیگر کش را به وسط گوش پاک کن یا چوب کبریت ببندید. حالا با استفاده از آن کش را 5 دور بپیچانید.قرقره را از پهلو روی میز قرار دهید و بگذارید حرکت کند و نتیجه را مشاهده کنید.
5. از بچه ها بخواهید توضیح بدهند که چه اتفاقی افتاده است؟ چرا باید کش را پیچاند؟ انرژی لازم برای راه رفتن قرقره از کجا می آید؟
6. دوباره کش را پنج بار بپیچانید و این بار مسافتی را که قرقره طی می کند، با خط کش اندازه بگیرید.
7. از بچه هابخواهید حدس بزنند که اگر کش را 10 دور بپیچانید، چه اتفاقی می افتد؟ حدس را آزمایش کنید.
8. آزمایش را با 10، 15 و 20 دور پیچاندن تکرار کنید. از بچه ها بپرسید که آیا  قرقره وقتی که کش 20 دور پیچیده است، دو برابر وقتی که کش 10 بار پیچیده راه می رود یا نه؟ چرا بله و چرا نه؟
9. کش را 10 دور بپیچانید و انتهای آن را با نوار چسب طوری محکم کنید که همان طور پیچیده بماند. فردا نوار چسب را بردارید و مسافتی را که قرقره راه می رود، اندازه بگیرید. قرقره چقدر جلو می رود؟ کش در طول یک روز چطور انرژی را نگه می دارد؟

مترجم: رامون اسدی