حل درس الزخم وحفظه فيزياء صف 9 متقدم

حل درس الزخم وحفظه فيزياء 9 متقدم : نقدم اليكم في هذا الملف حلا شاملا ودقيقا للدرس بكل ما تضمن من أسئلة وتدريبات ، من منهج الفيزياء الصف 9 المتقدم 

نظرة عامة على الوحدة 

تناقش هذه الوحدة التغيرات في حركة جسم ما، وذلك بدراسة زخم الجسم قبل الدفع المؤثر فيه وبعده، إضافة إلى الشروط المطلوبة لحفظ زخم نظام ما 

قبل أن يبدأ الطلاب دراسة المواد الواردة في هذه الوحدة يجب عليهم أن يدرسوا ما يلي 

• الحركة المتسارعة في بعد واحد
• إضافة المتجهات في بعد واحد
• إضافة المتجهات في بعدين
• الحركة الدائرية
• الكتلة والوزن
• قوانين نيوتن في الحركة
• الحركة المنتظمة في بعد واحد
• الكميات المتجهة والكميات القياسية

لحل المسائل الواردة في هذه الوحدة، يجب أن يكون الطلاب ملمين بما يلي : 

• تمثيل البيانات بيانيا
• الترميز العلمي
• الأرقام المعنوية
• جيب الزاوية وجيب تمام الزاوية وظل الزاوية
• حل المعادلات الخطية
• حل المعادلات التربيعية

تقديم الفكرة الرئيسة 

كمية الحركة كان نيوتن ينظر إلى الزخم على أنه مفهوم أساسي وسماه “كمية الحركة”، كيف يمكن تفسير هذه العبارة في الوقت الحالي؟ عندما يتحرك جسيمان متماثلان معا بالسرعة المتجهة نفسها، تكون كمية الحركة أكبر مما لو حرك كل جسيم بمفرده

نشاط 

تطبيقات الدوران يستطيع الطلاب ربط ما تعلموه عن الزخم الزاوي بالحياة اليومية من خلال البحث عن طرز مختلفة من المركبات الرياضية وسيارات الجيب وغيرها من المركبات التقييم سلامتها اقترح أن يأخذوا في الاعتبار كيفية تعامل المركبات مع المنحنيات الحادة عند التحرك بسرعات عالية أو حتى متوسطة اطلب من الطلاب اختبار المركبة التي يعتقدون أن نصميمها هو الأنسب للميل في الزوايا الكبيرة. يمكنهم أيضا اختيار تصميم غیر مناسب. اطلب منهم أن يحددوا الطرز الأكثر عرضة للانقلاب. اطلب من الطلاب إعداد تقرير سلامة لأحد الطرز، بحيث يوضح التقرير مركز كتلة المركبة وقاعدتها ونقطة الدعم ومحور الدوران. إذا كان الوقت يسمح بذلك، اطلب من الطلاب تقديم ايحائهم إلى الصف وأن يشرحوا کیف ضمت المركبة التي اختاروها بحيث تراعي السلامة وكيف تحافظ على ثباتها عند الانعطاف أو الميل. 

1 التقديم

نشاط محفز 

کرات نيوتن المعلقة المهتزة أحضر أداة نيوتن التي تتكون من كرات معلقة قابلة للاهتزاز، على أن تحتوي على ست أو سبع كرات فولاذية معلقة على قضيبين معدنيين متوازيين. اسحب الكرات إلى الخارج ما عدا  کرتين، ثم اسحب واحدة من الكرتون ودعها تصطدم بالأخرى، اطلب من الطلاب وصف التصادم، كرر التجربة ولكن دع كرة واحدة نصطدم بثلاث كرات هذه المرة قبل أن تترك الكرة اطلب من الطلاب أن يتوقعوا نتيجة التصادم على النظام  

الربط بالمعرفة السابقة 

قوانين نيوتن في الحركة يربط هذا القسم بين القانونین الأول والثالث لنيوتن في الحركة وبين حفظ الزخم حيث تتطلب التصادمات في بعدين جمع المتجهات. وسيستخدم الطلاب ما تعلموه عن الحركة المتسارعة والسرعة الزاوية والزخم الزاوي وديناميكا الدوران لفهم قانون حفظ الزخم الزاوي

2 التدريس 

تصادم جسمين

تحديد المفاهيم الخاطئة نظام الأجسام اسأل الطلاب عن صحة أن النظام يتكون من جسم واحد فقط. لا : فالنظام يمكن أن يحتوي على أكثر من جسم حتى لو لم تكن الأجسام متلامسة. صف الهم نظام الأرض – القمر وكيف يتحرك الجسمان في مدار حول الشمس كنظام واحد رغم أن الأرض والقمر ليسا مرتبطين ماديا ويتحرك كل منهما بالنسبة إلى الآخر، ولا يعد نظام الأرض – القمر نظاما معزولا بسبب الدور الذي تؤديه الشمس.

الارتداد

استخدام تجربة الفيزياء 

في تصادم العربات، يمكن للطلاب استخدام کاشف الحركة لدراسة ما سيحدث لزخمي العربتين عند اصطدامهما 

استخدام التجربة المصغرة 

في ارتفاع الارتداد يستطيع الطلاب ملاحظة كيف تؤثر الكتلة والسرعة المتجهة في زخم کرد مرتدة.

الفيزياء في الحياة اليومية 

البقعة المثلى تصمم مضارب التنس لزيادة السرعة المتجهة التي تكتسبها الكرة ومساعدة اللاعب على التحكم في اتجاه الكرة، ويساعد التصميم أيضا على تقليل قوة المضرب المؤثرة في يد اللاعب. ويستخدم اللاعبون مصطلح البقعة المثلى للدلالة على الموقع الملائم لضرب الكرة المضرب، فضرب الكرة عند البقعة المثلى، يقلل اهتزازات المضرب ذات التردد العالي، كما تمثل البقعة المثلى المنطقة التي يكون عندها معامل الارتداد (COR) مرتفعا، ويقاس معامل الارتداد من خلال إسقاط الكرة على مضرب محمول بثبات، ومعامل الارتداد هو النسبة بين مقدار سرعة الكرة المتجهة لحظة ارتدادها من المضرب إلى مقدار سرعتها قبل أن تصطدم به

التدريس المتمایز

ضعاف البصر يمكن أن يشعر الطلاب بارتداد البالون، انفخ بالونا وأعطه إلى أحد الطلاب، تأكد أن الطالب يمسك بفوهة البالون جيدا حتى لا يخرج الهواء منه، ثم دعه يضع الجهة المعاكسة من البالون على راحة يده، واطلب منه أن يفتح فوهة البالون لينطلق الهواء منه، يجب أن يشعر الطالب بقوة الهواء الخارج من البالون على يده، حيث يندفع البالون إلى الأمام يفعل قوة الهواء على مقدمة البالون. 

استخدام التجربة المصغرة 

في الزحم، يمكن للطلاب أن يستخدموا قانون حفظ الزخم لتحديد السرعة المتجهة لجسم ما بعد التصادم

تطوير المفاهيم 

الفكرة الرئيسة تمثل “فرضية السدیم” نموذجا يحاول شرح تكوين النظام الشمسي ويلقى قبولا واسع نطاق، ففي هذا النموذج، تنهار سحابة غازية ضخمة من تلقاء نفسها بفعل الجاذبية، ولأن الزخم الزاوي محفوظ، فإن السرعة الزاوية الكلية للسحابة الغازية تزداد أثناء انكماشها، في الواقع، يقتضي حفظ الزخم الزاوي أن معظم الأجسام الكونية، بها فيها النجوم والمجرات والثقوب السوداء، في حالة دوران مستمر

عرض عملي سريع 

تغير عزم القصور الذاتي 

الوقت المقدر 10 دقائق 

المواد کرسي دوار، قالبان ثقيلان 

الإجراءات أجلس على كرسي حاملا القالبين على مقربة من جسدك. واطلب من أحد الطلاب أن يديرك بلطف، ذراعيك وأعدهما. ناقش ما يحدث في ما يتعلق بحفظ الزخم الزاوي والتغيرات في عزم القصور الذاتي، كيف يؤثر هذا في ما السرعة الزاوية؟ عندما يقل عزم القصور الذاتي (1) – الذراعان في وضع قريب – تزيد السرعة الزاوية (ن) وتدور أنت بشكل أسرع. يزيد عزم القصور الذاتي عند امتداد الذراعين وتقل السرعة الزاوية وتدور أنت ببطء أكثر

خلفية عن المحتوى 

دالة القوة كيف يمكن لشخص أن يطور دالة رياضية لقوة متغيرة (مثل تلك الموجودة في الشكل 1)؟ 

إحدى هذه الطرق هي تقريب القوة والتعامل معها بوصفها قوة ثابتة، ورياضيا، هذا مكافئ لعمل مستطيل مساحته مساوية للمساحة أسفل منحنی رسم F – t البياني، وبالطبع فإن شكل المستطيل لا يغير الدفع. وأحد الاختبارات هو أخذ متوسط القوة مساويا للقوة العظمى وضبط الفترة الزمنية للحصول على المساحة الصحيحة. أما الاختيار الثاني فهو اختبار الفترة الزمنية، وهو أفضل تمثيل للفترة الزمنية التي أثرت خلالها القوة، ومن ثم ضبط القوة للحصول على المساحة الصحيحة وبدون قياسات مفصلة للقوة کدالة للزمن، فإنه لا توجد طريقة واحدة صحيحة

تحديد المفاهيم الخاطئة 

الزخم والسرعة المتجهة الزخم ليس السرعة المتجهة نفسها. ففي جميع الأمثلة يرتبط الزخم مع السرعة المتجهة بنسبة ثابتة هي الكتلة. ولهذا السبب لا يری بعض الطلاب سببا ليكون لديهم کمية أخرى، لذا فإنهم يتعاملون مع الزخم كما لو كان سرعة متجهة، وسوف يكون الاختلاف أكثر وضوحا بعد دراسة التصادمات