ידע קודם:

סוגי אנרגיה, המרות אנרגיה, שימוש בכלי מדידה

מטרות השיעור:

להדגים –

• תופעות שונות בהן חל שינוי בגודל האנרגיה
• כיצד מודדים באמצעות מדחום את השינוי בגודל האנרגיה בתהליכים מסוגים שונים
• תיאור והסבר של תהליכים שונים בעזרת שינוי בגודל אחד – אנרגיה
• עבודה בקבוצות בה כל קבוצה עורכת ניסוי העוסק בתופעה אחרת
• המחזה ככלי להמחשה של הניסוי של ג’יימס פרסקוט ג’ול.

הפנייה לסרטון:

לצפייה במסך מלא לחצו כאן

• חומרי עזר למורה 

הקשר לתכנית הלימודים (מתוך תכנית הלימודים במקצוע מדע וטכנולוגיה לכיתה ח’, תחום תוכן מדעי החיים – ביולוגיה, 1024.)

נושא מרכזי: אנרגיה
נושא משנה א: סוגי אנרגיה, המרות אנרגיה, מעברי אנרגיה וחוק שימור האנרגיה
רעיונות והדגשים:

• לאנרגיה יש מופעים שונים (סוגי אנרגיה) (1).
• אנרגיה יכולה להפוך מסוג אנרגיה אחד לסוג אנרגיה אחר (המרת אנרגיה) (2).
• אנרגיה יכולה לעבור מגוף לגוף (מעבר אנרגיה) (3).

ציוני הדרך לכיתה ז’:

• סוגי אנרגיה
  • גובה, תנועה, חום, תרמית, חשמלית, קרינה, אלסטית, כימית
• המרות אנרגיה (שינוי אנרגיה מסוג אחד לסוג אחר)
  • כאשר גוף נופל, אנרגיית גובה הופכת לאנרגיית תנועה, לדוגמה: מפל מים
• מעברי אנרגיה (מגוף לגוף)
  • לדוגמה: כדורי ביליארד מתנגשים, כוס מתקררת

אסטרטגיות הוראה ולמידה: ביצוע ניסויים שונים בקבוצות

מיומנויות למידה:

• ביצוע ניסוי
• מדידת טמפרטורה במדחום
• הסקת מסקנות מניסוי
• הכללה ממכלול של ניסויים
• למידת עמיתים
• הפקת מידע ממשחק תפקידים

ציוד וחומרים לשיעור:

• להדגמה בתחילת השיעור: לייזר בהספק של 10 עד 20 מילי וואט, עדשה מרכזת עם
  אורך מוקד 10 עד 15 ס”מ, בלון שעליו מצוירת עין שבמרכזה צבע שחור.
• לערכת מיני ג’ול (דמוי הניסוי של ג’ול): מסב כדורי, מד חום דיגיטלי, בקבוק חצי
  ליטר, מברג, סרט עטיפה 1.5 מטר, בורג קטן, פקק שעם.
• למערכת ג’ול המקורית: קופסת קלקר חזקה של גלידה ( 20X20X20), לוח עץ גודל 30X30 קדוח כ 1 ס”מ, מוט ברזל עובי 1 ס”מ וגובה 50 ס”מ, 4 לוחות אלומיניום בגודל 3X10, ארבע גלגלות גדולות, מקדח דבק חם עם מקלות דבק, לוח עץ בעובי 2 ס”מ ובגודל 50*50 , מד חום אנלוגי ומד חום דיגיטלי*לניסויים אותם מבצעים התלמידים: הציוד מפורט בנספח בדפי הנחיות הניסויים
  לתלמידים.

תקציר:

השיעור המצולם “ג’ול ומדידת השינוי באנרגיה” מציג ניסויים מגוונים המדגימים את מדידת החום כמדד לשינוי אנרגיה בתהליכים בהם חלה המרת אנרגיה. מרבית הניסויים מבוצעים על ידי התלמידים תוך כדי איסוף נתונים והסקת מסקנות. השיעור מספר את סיפורו של ג’יימס פרסקוט ג’ול ומציג את המכשיר אותו פיתח כדי למדוד את שינוי האנרגיה באמצעות חום.

הערה והמלצות נוספות:

• בניסוי ההדגמה בתחילת השיעור מומלץ תחילה להדביק על לוח הכיתה שתי מדבקות. האחת לבנה והאחת שחורה. להקרין על כל אחת מהמדבקות את קרן הלייזר, למדוד ולרשום את הטמפרטורה ההתחלתית והסופית של המדבקות לאחר כמחצית הדקה. פעולה זו תאפשר לתלמידים ליצור את הקשר בין עליית הטמפרטורה כתוצאה מהחימום קרן הלייזר ופיצוץ הבלון.
• ניתן ליצור קובץ שיתופי מתוקשב ובו כל קבוצה תמלא טבלה. הטבלה תכלול את שם הניסוי (התופעה), טמפרטורה התחלתית וטמפרטורה סופית. התלמידים יוכלו להסיק מתוך התופעות השונות מסקנה אחת. דוגמא: טופס אלקטרוני משותף – בדיקת השינויים שגרמו לחימום או קירור
• מומלץ לקרוא את המאמר: לדקלם את המלים או לשיר את השיר? מאת דר”ר ירון להבית ופרופ’ בת שבע אלון שפורסם בביטאון קריאת ביניים. מאמר זה מהווה רקע תאורטי ומעשי לשיעור זה.
• הצעה לסימולציות לניסוי של ג’ול: סימולציה 1
• הצעה לבניית דגם הניסוי של ג’ול
• הסבר על הניסוי שערך ג’ול.