قاعدةأارخميدس
الصف السابع الأساسي
الأهـــداف :
1. تفسير بعض الظواهر المتعلقة بطفو الأجسام وانغمارها.
2. التوصل إلى قاعدة أرخميدس.
3. استخدام الأسلوب العلمي في حل المشكلات.
4. تنمية روح التعاون في حل المشكلات.
5. تنمية التفكير بأشكاله لدى الطلبة.
6. مراعاة الفروق الفردية بين الطلبة.
7. تنمية مهارة التعامل مع الأجهزة و الأدوات و المواد.
8. ربط المعرفة بالحياة.
_____________________________________________________
الحصة الأولى : باستخدام أسلوب العرض العملي الكشفي :
التمهيد بالإشارة إلى بعض المشاهدات المألوفة و طرح الأسئلة:
- عندما يسبح شخص في الماء ، فإنه يستطيع العوم على سطح الماء دون القيام بأية حركة، لماذا؟
- لماذا تطفو قطعة من الخشب على سطح الماء بينما لا تطفو على سطحه قطعة من الحديد؟
- لماذا تطفو قطعة من الحديد على سطح الزئبق؟
- أخذ إجابات أولية تسجل من قبل طالبة مع الإشارة إلى التوصل إلى الإجابة بعد تنفيذ الأنشطة الآتية :
نشـــاط :
الأدوات: حوض ماء، أجسام مختلفة (مسمار, قطعة فلين, كرة مطاطية, قطعة خشب, حجر, قطعة زجاج)
طرح السؤال: ماذا تتوقعين أن يحدث إذا وضعت هذه الأجسام في حوض الماء ؟
التوقعات:
• تنغمر جميعها
• تطفو جميعها
• بعضها يطفو و بعضها يتعلق في السائل و بعضها ينغمر
• بعضها يطفو وبعضها ينغمر
تكتب التوقعات على زأوية اللوح
تنفذ إحدى المجموعات النشاط ، وباقي الطالبات يتابعن النتائج ويلاحظنها .
إحدى طالبات المجموعة تسجل النتائج على اللوح.
طرح السؤال: لماذا طفت الأجسام بينما أنغمر بعضها الآخر؟
تستقبل المعلمة الإجابات وتتوصل إلى الإجابة الصحيحة من خلال تنفيذ النشاط الآتي:
تضغط المعلمة على الأجسام الطافية و تتركها.
جعل بعض الطالبات يكررن ذلك ، وطرح السؤال الآتي عليهن
ماذا تلاحظين؟
تتلقى الإجابات ثم تكتب الاستنتاج .
الاستنتاج: السائل يدفع الأجسام الطافية إلى أعلى.
طرح السؤال: و لكن ماذا عن الأجسام المغمورة هل يدفعها السائل كذلك إلى أعلى؟
(هل توجد قوة دفع على الأجسام المغمورة أيضا؟)
تتلقى إجابات الطالبات (بعض الأخطاء المتوقعة):
- السائل يدفع الجسم إلى أسفل.
- لا يؤثر السائل في الأجسام المغمورة بقوة.
طرح السؤال: كيف نتأكد من ذلك؟
نشاط : تنفذه إحدى الطالبات.
ربط جسم بخيط ، ومحاولة رفعه في الهواء ثم غمره في الماء ومحاولة رفعه.
طرح السؤال: ماذا لاحظت؟
(رفع الجسم في الماء أسهل من رفعه في الهواء) !
طرح السؤال التالي على الطالبات: على ماذا يدل ذلك؟
تسجّل المعلمة النتيجة على اللوح: السائل يدفع أي جسم موضوع فيه إلى أعلى.
طرح السؤال: كيف نقيس قوة الدفع هذه؟
نشـــاط:
الأدوات:
حوض ماء, ميزان زنبركي, أجسام.
تعرض المعلمة الميزان الزنبركي ، و تذكر بطريقة استخدامه في وزن الأجسام.
جعل طالبة تزن جسماً وتقرأ الميزان وأخرى تسجل النتيجة ، ثم تدفع المعلمة الجسم إلى أعلى وتأخذ الطالبة قراءة الميزان مرة أخرى وتسجل النتيجة.
طرح السؤال: من تفسر ما حدث؟
تتلقى الإجابة والتأكيد على توضيح أن قراءة الميزان تدل على القوة المؤثرة في الجسم حيث كانت هذه القوة في الحالة الأولى هي جذب الأرض (وزن الجسم ) بينما كانت في الحالة الثانية حاصل طرح قوتين: جذب الأرض إلى أسفل وقوة الدفع إلى الأعلى.
(التوضيح بالرسم على اللوح )
طرح السؤال: كيف نستخدم هذا الميزان في مقياس قوة دفع السائل؟
تتلقى اقتراحات الطالبات ثم يتم تنفيذ النشاط من قبل مجموعة.
تقوم طالبة من المجموعة بوزن جسم في الهواء ، ثم تغمر الجسم في الماء وتقيس وزنه.
تقوم طالبة أخرى بتسجيل النتائج على اللوح و باقي الطالبات يحسبن قوة الدفع للسائل وتكرار ذلك لجسمين آخرين أحدهما قطعة خشب.
طرح السؤال: إذا كان الدفع موجوداً في الحالتين ( الأجسام المغمورة والأجسام الطافية ) فلماذا انغمرت الأولى وطفت الثانية؟
تتلقى الإجابات ، ثم يتم التوصل إلي الاستنتاج الآتي: (من خلال نتائج النشاط السابق)
إن قوة دفع السائل في حالة الأجسام المغمورة اقل من وزن الجسم.
_____________________________________________________
الحصة الثانية : باستخدام أسلوب الاستقصاء الحر
طرح السؤال: توصلنا في الحصة السابقة إلى أن السائل يدفع الأجسام الموضوعة فيه ، ونتيجة لذلك فإن بعضها يطفو وبعضها ينغمر. ولكن على ماذا تعتمد قوة الدفع هذه؟
تتلقى اقتراحات الطالبات و تكتبها على اللوح، ومن خلال المناقشة تستبعد العوامل المقترحة ما عدا : كثافة السائل، حجم الجسم، كتلة الجسم .
تطلب المعلمة من المجموعات اختيار أحد العوامل ، و يتم تنفيذ النشاط وتسجّل النتيجة على اللوح.
تقوم المعلمة بتوزيع أوراق عمل لكل مجموعة يعتمد محتواها على مدى صعوبة المفهوم المتناول وقدرات الطالبات ، على أن تقوم كل مجموعتين النشاط نفسه والهدف من ذلك التأكد من صحة النتيجة.
نشـــاط: كثافة السائل
الأدوات: بيضة، ثلاثة دوارق تحتوي على محلول الملح في الماء بدرجات تركيز ملائمة بحيث نحصل على الحالات الثلاث، بيضة مغمورة وأخرى معلقة والثالثة طافية.
طريقة العمل:
1- وضع البيضة في الدورق وملاحظة ما يحدث وتسجيل النتيجة.
2- إخراج البيضة وتجفيفها ووضعها في الدورق الثاني ثم الثالث.
نشــاط :حجم الجسم
الأدوات:
قطع متساوية من ورق القصدير واحدة تعمل على شكل قارب وأخرى مضغوطة على شكل كرة ، وقطع أخرى تترك لتعمل بأي شكل تريده الطالبة، حوض ماء.
وضع كل قطعة في حوض الماء وملاحظة ما يحدث وتسجيل النتيجة.
نشــاط: كتلة الجسم
الأدوات:
أجسام متساوية في الحجم وكتلتها مختلفة، حوض ماء، ميزان زنبركي.
قياس قوة دفع الماء على كل جسم وتسجيل النتيجة في أثناء عمل المجموعات ، على أن تتجول المعلمة بينهن وتلاحظ عملهن.
بعد الانتهاء من العمل ، تعطي كل مجموعة نتيجتها وتكتب النتائج على اللوح ، وفي حالة اختلاف نتيجة بين مجموعتين تقوم المجموعتان بإعادة التجربة وباقي الطالبات يلاحظن عملهن ومناقشة أي خطأ إن وجد .
النتائـــج:
1. يزيد الدفع إذا زادت كثافة السائل ، ويقل إذا قلت.
2. يزيد الدفع إذا زاد حجم الجسم (مع بقاء الكتلة ثابتة)، ويقل إذا قل حجم الجسم.
3. لا علاقة بين الدفع وكتلة الجسم عند ثبوت حجم الجسم.
_________________________________________________________
الحصة الثالثة : باستخدام أسلوب الاستقصاء الموجه
طرح السؤال:
توصلنا في الحصة السابقة إلى العوامل التي تعتمد عليها قوة الدفع، كيف يمكن أن تبين النتائج السابقة جميعها أو بعبارة أخرى كيف نصل إلى قاعدة تفسر المشاهدات السابقة جميعها ؟
هذا يقودنا إلى ضرورة عمل تجربة وأخذ قياسات للربط بين هذه العوامل وتوزع المعلمة ورقة عمل على المجموعات. تقوم كل مجموعة من خلالها بعمل النشاط الآتي :
نشـــاط :
الأدوات:
حوض ماء، أو حوض سائل آخر(كحول، محلول ملح في الماء) جسم، ميزان زنبركي.
طريقة العمل:
1- قياس وزن الجسم في الهواء.
2- قياس وزن الجسم في السائل.
3- تعيين حجم الجسم وكثافة السائل.
4- تسجيل النتائج في جدول كما يلي:
وزن الجسم في الهواء
(1) وزن الجسم في السائل
(2) قوة دفع السائل على الجسم
(3) حجم الجسم
(4) حجم السائل المزاح
(5) كثافة السائل
(6) وزن السائل المزاح
(7)
5- قارني بين العمودين (3) و(7) واكتبي الاستنتاج.
بعد الانتهاء من عمل المجموعات ، تتلقى المعلمة النتائج وتكتبها على اللوح
قوة دفع السائل= وزن السائل المزاح
من تصوغ النتيجة بالكلمات؟
أخذ الصيغة وتوضيح أن هذه النتيجة هي ما توصل إليها العالم أرخميدس. وتسمى قاعدة أرخميدس.
طرح التساؤل: الجسم المستخدم في التجربة كان مغموراً في السائل ، ولكن ماذا يكون عليه الحال إذا كان الجسم طافياً ؟ هل تنطبق عليه القاعدة أيضاً؟
وضع قطعة خشب في الماء ، وملاحظة أن الجسم غير منغمر تماماً ، ولذلك فإن حجم السائل المزاح لا يساوي حجم الجسم ولكنه يساوي حجم الجزء المغمور فقط من هـذا الجسم.
لفت نظر الطالبات إلى أن الجسم ساكناً (لا يترك إلى أعلى ولا إلى أسفل)
طرح السؤال: على ماذا يدل ذلك؟
تتلقى الإجابة: يكون وزنه إلى أسفل مساويا لقوة دفع السائل عليه إلى أعلى (وزن السائل المزاح).
ولكن هل نستطيع أن نتأكد من صحة هذا التفسير بالتجربة العملية؟
عمل تجربة على الأجسام الطافية (تكرار للتجربة السابقة ، ولكن باستخدام جسم طاف وقياس حجم السائل المزاح)
بعض المجموعات تستخدم قطعة خشبية منتظمة وقياس ارتفاع الجزء المغمور منها لحساب حجم السائل المزاح.
بعد عمل التجربة والتأكد من صحة التنبؤ، وهو أن وزن الجسم يساوي فعلاً قوة دفع السائل (وزن السائل المزاح)
طرح السؤال : من تعطي قاعدة أرخميدس؟
ذكر نص القاعدة.
عملية التقويم ، بحيث يتم ربط المعرفة بالحياة كما يلي:
اعتماداً على قاعدة ارخميدس فسري مبدأ عمل كل من:
1- العوامة في خزان المياه.
2- مبدأ عمل الغواصة.
ولمزيد من التطبيقات العملية يرجى الاطلاع على ملحق (0-3-3) الذي يبين طريقة التخطيط والتنفيذ والتقويم للتدريس بطريقة الاستقصاء الحر والموجه.
الصف السابع الأساسي
الأهـــداف :
1. تفسير بعض الظواهر المتعلقة بطفو الأجسام وانغمارها.
2. التوصل إلى قاعدة أرخميدس.
3. استخدام الأسلوب العلمي في حل المشكلات.
4. تنمية روح التعاون في حل المشكلات.
5. تنمية التفكير بأشكاله لدى الطلبة.
6. مراعاة الفروق الفردية بين الطلبة.
7. تنمية مهارة التعامل مع الأجهزة و الأدوات و المواد.
8. ربط المعرفة بالحياة.
_____________________________________________________
الحصة الأولى : باستخدام أسلوب العرض العملي الكشفي :
التمهيد بالإشارة إلى بعض المشاهدات المألوفة و طرح الأسئلة:
- عندما يسبح شخص في الماء ، فإنه يستطيع العوم على سطح الماء دون القيام بأية حركة، لماذا؟
- لماذا تطفو قطعة من الخشب على سطح الماء بينما لا تطفو على سطحه قطعة من الحديد؟
- لماذا تطفو قطعة من الحديد على سطح الزئبق؟
- أخذ إجابات أولية تسجل من قبل طالبة مع الإشارة إلى التوصل إلى الإجابة بعد تنفيذ الأنشطة الآتية :
نشـــاط :
الأدوات: حوض ماء، أجسام مختلفة (مسمار, قطعة فلين, كرة مطاطية, قطعة خشب, حجر, قطعة زجاج)
طرح السؤال: ماذا تتوقعين أن يحدث إذا وضعت هذه الأجسام في حوض الماء ؟
التوقعات:
• تنغمر جميعها
• تطفو جميعها
• بعضها يطفو و بعضها يتعلق في السائل و بعضها ينغمر
• بعضها يطفو وبعضها ينغمر
تكتب التوقعات على زأوية اللوح
تنفذ إحدى المجموعات النشاط ، وباقي الطالبات يتابعن النتائج ويلاحظنها .
إحدى طالبات المجموعة تسجل النتائج على اللوح.
طرح السؤال: لماذا طفت الأجسام بينما أنغمر بعضها الآخر؟
تستقبل المعلمة الإجابات وتتوصل إلى الإجابة الصحيحة من خلال تنفيذ النشاط الآتي:
تضغط المعلمة على الأجسام الطافية و تتركها.
جعل بعض الطالبات يكررن ذلك ، وطرح السؤال الآتي عليهن
ماذا تلاحظين؟
تتلقى الإجابات ثم تكتب الاستنتاج .
الاستنتاج: السائل يدفع الأجسام الطافية إلى أعلى.
طرح السؤال: و لكن ماذا عن الأجسام المغمورة هل يدفعها السائل كذلك إلى أعلى؟
(هل توجد قوة دفع على الأجسام المغمورة أيضا؟)
تتلقى إجابات الطالبات (بعض الأخطاء المتوقعة):
- السائل يدفع الجسم إلى أسفل.
- لا يؤثر السائل في الأجسام المغمورة بقوة.
طرح السؤال: كيف نتأكد من ذلك؟
نشاط : تنفذه إحدى الطالبات.
ربط جسم بخيط ، ومحاولة رفعه في الهواء ثم غمره في الماء ومحاولة رفعه.
طرح السؤال: ماذا لاحظت؟
(رفع الجسم في الماء أسهل من رفعه في الهواء) !
طرح السؤال التالي على الطالبات: على ماذا يدل ذلك؟
تسجّل المعلمة النتيجة على اللوح: السائل يدفع أي جسم موضوع فيه إلى أعلى.
طرح السؤال: كيف نقيس قوة الدفع هذه؟
نشـــاط:
الأدوات:
حوض ماء, ميزان زنبركي, أجسام.
تعرض المعلمة الميزان الزنبركي ، و تذكر بطريقة استخدامه في وزن الأجسام.
جعل طالبة تزن جسماً وتقرأ الميزان وأخرى تسجل النتيجة ، ثم تدفع المعلمة الجسم إلى أعلى وتأخذ الطالبة قراءة الميزان مرة أخرى وتسجل النتيجة.
طرح السؤال: من تفسر ما حدث؟
تتلقى الإجابة والتأكيد على توضيح أن قراءة الميزان تدل على القوة المؤثرة في الجسم حيث كانت هذه القوة في الحالة الأولى هي جذب الأرض (وزن الجسم ) بينما كانت في الحالة الثانية حاصل طرح قوتين: جذب الأرض إلى أسفل وقوة الدفع إلى الأعلى.
(التوضيح بالرسم على اللوح )
طرح السؤال: كيف نستخدم هذا الميزان في مقياس قوة دفع السائل؟
تتلقى اقتراحات الطالبات ثم يتم تنفيذ النشاط من قبل مجموعة.
تقوم طالبة من المجموعة بوزن جسم في الهواء ، ثم تغمر الجسم في الماء وتقيس وزنه.
تقوم طالبة أخرى بتسجيل النتائج على اللوح و باقي الطالبات يحسبن قوة الدفع للسائل وتكرار ذلك لجسمين آخرين أحدهما قطعة خشب.
طرح السؤال: إذا كان الدفع موجوداً في الحالتين ( الأجسام المغمورة والأجسام الطافية ) فلماذا انغمرت الأولى وطفت الثانية؟
تتلقى الإجابات ، ثم يتم التوصل إلي الاستنتاج الآتي: (من خلال نتائج النشاط السابق)
إن قوة دفع السائل في حالة الأجسام المغمورة اقل من وزن الجسم.
_____________________________________________________
الحصة الثانية : باستخدام أسلوب الاستقصاء الحر
طرح السؤال: توصلنا في الحصة السابقة إلى أن السائل يدفع الأجسام الموضوعة فيه ، ونتيجة لذلك فإن بعضها يطفو وبعضها ينغمر. ولكن على ماذا تعتمد قوة الدفع هذه؟
تتلقى اقتراحات الطالبات و تكتبها على اللوح، ومن خلال المناقشة تستبعد العوامل المقترحة ما عدا : كثافة السائل، حجم الجسم، كتلة الجسم .
تطلب المعلمة من المجموعات اختيار أحد العوامل ، و يتم تنفيذ النشاط وتسجّل النتيجة على اللوح.
تقوم المعلمة بتوزيع أوراق عمل لكل مجموعة يعتمد محتواها على مدى صعوبة المفهوم المتناول وقدرات الطالبات ، على أن تقوم كل مجموعتين النشاط نفسه والهدف من ذلك التأكد من صحة النتيجة.
نشـــاط: كثافة السائل
الأدوات: بيضة، ثلاثة دوارق تحتوي على محلول الملح في الماء بدرجات تركيز ملائمة بحيث نحصل على الحالات الثلاث، بيضة مغمورة وأخرى معلقة والثالثة طافية.
طريقة العمل:
1- وضع البيضة في الدورق وملاحظة ما يحدث وتسجيل النتيجة.
2- إخراج البيضة وتجفيفها ووضعها في الدورق الثاني ثم الثالث.
نشــاط :حجم الجسم
الأدوات:
قطع متساوية من ورق القصدير واحدة تعمل على شكل قارب وأخرى مضغوطة على شكل كرة ، وقطع أخرى تترك لتعمل بأي شكل تريده الطالبة، حوض ماء.
وضع كل قطعة في حوض الماء وملاحظة ما يحدث وتسجيل النتيجة.
نشــاط: كتلة الجسم
الأدوات:
أجسام متساوية في الحجم وكتلتها مختلفة، حوض ماء، ميزان زنبركي.
قياس قوة دفع الماء على كل جسم وتسجيل النتيجة في أثناء عمل المجموعات ، على أن تتجول المعلمة بينهن وتلاحظ عملهن.
بعد الانتهاء من العمل ، تعطي كل مجموعة نتيجتها وتكتب النتائج على اللوح ، وفي حالة اختلاف نتيجة بين مجموعتين تقوم المجموعتان بإعادة التجربة وباقي الطالبات يلاحظن عملهن ومناقشة أي خطأ إن وجد .
النتائـــج:
1. يزيد الدفع إذا زادت كثافة السائل ، ويقل إذا قلت.
2. يزيد الدفع إذا زاد حجم الجسم (مع بقاء الكتلة ثابتة)، ويقل إذا قل حجم الجسم.
3. لا علاقة بين الدفع وكتلة الجسم عند ثبوت حجم الجسم.
_________________________________________________________
الحصة الثالثة : باستخدام أسلوب الاستقصاء الموجه
طرح السؤال:
توصلنا في الحصة السابقة إلى العوامل التي تعتمد عليها قوة الدفع، كيف يمكن أن تبين النتائج السابقة جميعها أو بعبارة أخرى كيف نصل إلى قاعدة تفسر المشاهدات السابقة جميعها ؟
هذا يقودنا إلى ضرورة عمل تجربة وأخذ قياسات للربط بين هذه العوامل وتوزع المعلمة ورقة عمل على المجموعات. تقوم كل مجموعة من خلالها بعمل النشاط الآتي :
نشـــاط :
الأدوات:
حوض ماء، أو حوض سائل آخر(كحول، محلول ملح في الماء) جسم، ميزان زنبركي.
طريقة العمل:
1- قياس وزن الجسم في الهواء.
2- قياس وزن الجسم في السائل.
3- تعيين حجم الجسم وكثافة السائل.
4- تسجيل النتائج في جدول كما يلي:
وزن الجسم في الهواء
(1) وزن الجسم في السائل
(2) قوة دفع السائل على الجسم
(3) حجم الجسم
(4) حجم السائل المزاح
(5) كثافة السائل
(6) وزن السائل المزاح
(7)
5- قارني بين العمودين (3) و(7) واكتبي الاستنتاج.
بعد الانتهاء من عمل المجموعات ، تتلقى المعلمة النتائج وتكتبها على اللوح
قوة دفع السائل= وزن السائل المزاح
من تصوغ النتيجة بالكلمات؟
أخذ الصيغة وتوضيح أن هذه النتيجة هي ما توصل إليها العالم أرخميدس. وتسمى قاعدة أرخميدس.
طرح التساؤل: الجسم المستخدم في التجربة كان مغموراً في السائل ، ولكن ماذا يكون عليه الحال إذا كان الجسم طافياً ؟ هل تنطبق عليه القاعدة أيضاً؟
وضع قطعة خشب في الماء ، وملاحظة أن الجسم غير منغمر تماماً ، ولذلك فإن حجم السائل المزاح لا يساوي حجم الجسم ولكنه يساوي حجم الجزء المغمور فقط من هـذا الجسم.
لفت نظر الطالبات إلى أن الجسم ساكناً (لا يترك إلى أعلى ولا إلى أسفل)
طرح السؤال: على ماذا يدل ذلك؟
تتلقى الإجابة: يكون وزنه إلى أسفل مساويا لقوة دفع السائل عليه إلى أعلى (وزن السائل المزاح).
ولكن هل نستطيع أن نتأكد من صحة هذا التفسير بالتجربة العملية؟
عمل تجربة على الأجسام الطافية (تكرار للتجربة السابقة ، ولكن باستخدام جسم طاف وقياس حجم السائل المزاح)
بعض المجموعات تستخدم قطعة خشبية منتظمة وقياس ارتفاع الجزء المغمور منها لحساب حجم السائل المزاح.
بعد عمل التجربة والتأكد من صحة التنبؤ، وهو أن وزن الجسم يساوي فعلاً قوة دفع السائل (وزن السائل المزاح)
طرح السؤال : من تعطي قاعدة أرخميدس؟
ذكر نص القاعدة.
عملية التقويم ، بحيث يتم ربط المعرفة بالحياة كما يلي:
اعتماداً على قاعدة ارخميدس فسري مبدأ عمل كل من:
1- العوامة في خزان المياه.
2- مبدأ عمل الغواصة.
ولمزيد من التطبيقات العملية يرجى الاطلاع على ملحق (0-3-3) الذي يبين طريقة التخطيط والتنفيذ والتقويم للتدريس بطريقة الاستقصاء الحر والموجه.
