اقرأوا في كوتار - פיזיקה וטכנולוגיה לכיתה ט - מדריך למורה
ו
פרקי הלימוד - הקשר לתכנית הלימודים והבהרות מתודיות בחלק הזה יוצגו הנושאים מתכנית הלימודים ויפורטו הבהרות מתודיות לפרקי הספר . מידע זה נוסף להערות ולהארות המיועדות למורים וכתובות בשולי הדפים בספר הלימוד . מלבד המדריך למורה , אנו מציעים גם חומרי רקע רבים , חלקם נמצאים ברשת האינטרנט . בסוף הפירוט על כל פרק ופרק יש הפניות לפעילויות מתוקשבות שהן חלק אינטגרלי בתהליך הלמידה . פרק : 1 מבוא המושג אנרגיה הוא מופשט וקשה להבנה . פרק המבוא הוא הבסיס להבנת נושא מורכב זה , והוא עוסק במושגים הנזכרים שוב ושוב בכל פרקי הספר בהקשרים שונים . פרק זה מקשר בין מה שנלמד בשנים קודמות לבין היבטים נוספים הנלמדים בספר . דגש מיוחד הושם על הניסוי של ג'ול , שמוכיח כי סוגי האנרגיה השונים הם מופעים שונים של אותה מהות , והוא חשוב להבנה כי בתנאים מתאימים אפשר להמיר כל אנרגיה מסוג אחד לאנרגיה מסוג אחר . הפרק מניח את היסוד להבנת שאלות כמו מהי מהות האנרגיה , מה המשמעות של המרות ומעברי אנרגיה , ומדוע נושא האנרגיה עומד בימינו בראש סדר העדיפויות של מדינות רבות בעולם . הקשר לתכנית הלימודים על פי תכנית הלימודים יש להקדיש לפרק זה 6 שעות מתוך 60 השעות המיועדות לנושא האנרגיה . רעיונות והדגשים האדם מנצל אנרגיה לתועלתו כדי להתקיים , כדי להגביר את יכולתו וכדי לשפר את איכות חייו חוק שימור האנרגיה : כמות האנרגיה הכוללת במערכת מבודדת , שאינה מאפשרת מעבר אנרגיה בינה ובין סביבתה , נשמרת . ציוני דרך טכנולוגיות לקיום ולשיפור איכות החיים אנרגיה במערכות טכנולוגיות : המרות ומעברים — לדוגמה : קומקום חשמלי , מערכות למיזוג אוויר , תאורה , כלי תחבורה , מכונות בתעשייה , תקשורת . יחידות אנרגיה יחידות המידה של אנרגיה ויחסי הגודל ביניהן : ג' — ול — קלוריה — קילו–ואט שעה ( קוט״ש ) חוק שימור האנרגיה חוק שימור האנרגיה : במערכת מבודדת ( מערכת שאין לה אינטראקציה עם סביבתה ) כמות האנרגיה הכוללת אינה משתנה . מטרות הלימוד . 1 התלמידים ישתמשו במושגים הקשורים באנרגיה . . 2 התלמידים יישמו את חוק שימור האנרגיה בהמרות ובמעברי אנרגיה . . 3 התלמידים יסבירו את הצורך במדידת אנרגיה וביחידות אנרגיה ויישמו את השימוש בהן . . 4 התלמידים יחקרו תופעות של המרות אנרגיה באמצעות הניסוי של ג'ול . הבהרות מתודיות במהלך הלמידה וההוראה של פרק זה חשוב לשים לב לנקודות הבאות : . 1 אנרגיה היא מושג אחד ואינה אוסף של מושגים - תלמידים מחזיקים בתפיסה שאנרגיה אינה מושג אחד אלא אוסף של מושגים שבאמצעותם אנו מתארים תופעות שונות . הם נוטים לחשוב שסוגי האנרגיה השונים הם ישויות שונות . למשל , האמירה “ אנרגיית הגובה של גוף מומרת לאנרגיית תנועה שלו״ עלולה להתפרש באופן מוטעה כאילו הישות המכונה אנרגיית גובה נעלמה ובמקומה מופיעה ישות חדשה המכונה אנרגיית תנועה . הכרת הניסוי של ג'ול וההתנסות בהדמיה ובסדרת הניסויים שבפרק מוכיחים כי בתנאים מתאימים אפשר להמיר כל סוג אנרגיה לחום . כל זה מוביל להבנה שכל סוגי האנרגיה הם מופעים שונים של אותה מהות .
לאורך כל פרקי הספר חשוב לחדד את ההבנה שהמרות אנרגיה מתרחשות תמיד כאשר חלים שינויים בערכי האנרגיה מסוגים שונים ( אך סך כל האנרגיה במערכת אינו משתנה . ( . 2 המושג אנרגיה הוא מושג מופשט ואינו מוחשי - תלמידים מחזיקים בתפיסה שאנרגיה היא סוג של חומר העובר מגוף לגוף . יש להבהיר לתלמידים שכאשר מתרחש מעבר אנרגיה , השינוי באנרגיה ( פחת ) של גוף אחד שווה לשינוי באנרגיה ( הוספה ) של הגוף האחר , והאנרגיה הכוללת של שני הגופים נשמרת ( בהנחה שמעבר האנרגיה מתרחש רק בין שניהם ) ואין כאן שינוי של מסת הגופים . . 3 חוק שימור האנרגיה - תלמידים חושבים כי אנרגיה מתבזבזת ו״הולכת לאיבוד . ״ ההדמיה ‘ כדור בגומה' מאפשרת לחקור את חוק שימור האנרגיה עם חיכוך ובלעדיו , ועוסקת בתפיסה שגויה זו . ההדמיה מציגה את העובדה שבהשפעת חיכוך , חלק מהאנרגיה מומר לחום אך סך כל סוגי האנרגיה נותר קבוע . כאן עשוי לעלות הצורך להתייחס למושג “ מערכת״ שבה יש יותר מגוף אחד ( הכדור הנמצא בתנועה , הגומה והאוויר המתחממים בגלל החיכוך . ( פעילויות מתוקשבות הפעילויות המתוקשבות בפרק זה מתבצעות באתר הילקוט הדיגיטלי לחט - ״ב מדע וטכנולוגיה : www . ebaghigh . cet . ac . il . 1 כדור בגומה הדמיה של כדור מתגלגל בגומה , המדגימה את חוק שימור האנרגיה וההמרה מאנרגיית גובה לאנרגיית תנועה ולהיפך ( ללא חיכוך ) ואת המרת האנרגיה לחום כתוצאה מהחיכוך . . 2 הניסוי של ג'ול הדמיה המשחזרת את מערכת הניסוי של ג'ול , הממחיש כי בתנאים מתאימים אפשר להמיר אנרגיית גובה או אנרגיית תנועה לחום . פרק : 2 אנרגיית גובה וניצולה פרק זה דן במושג אנרגיית גובה . הפרק עוסק בגורמים המשפיעים על אנרגיית הגובה ומתאר את הקשר ביניהם באמצעות הנוסחה : אנרגיית גובה ג' ) ול ) = גובה ( מטר ) x משקל ( ניוטון ) באמצעות נוסחה זו מחשבים את אנרגיית הגובה של גופים , מסבירים תופעות טבע והתנסויות יומיומיות ואף יכולים לנבא את התוצאות הצפויות באירועים שונים . הפרק עוסק גם בדרכים לחישוב השינויים באנרגיית הגובה ובהמרתה לאנרגיית תנועה . בפרק מוצגים יישומים טכנולוגיים המנצלים את אנרגיית הגובה לתועלת האדם , כדוגמת טחנת קמח ותחנת כוח הידרואלקטרית , ובסופו משימה ( תכנון רכבת הרים ) המתבססת על העקרונות שנלמדו בו . הקשר לתכנית הלימודים על פי תכנית הלימודים יוקדשו לפרק זה 6 שעות . רעיונות והדגשים לאנרגיה יש מופעים שונים ( סוגי אנרגיה . ( אנרגיה יכולה להפוך מסוג אנרגיה אחד לסוג אנרגיה אחר ( המרת אנרגיה . ( חוק שימור האנרגיה : כמות האנרגיה הכוללת במערכת מבודדת , שאינה מאפשרת מעבר אנרגיה בינה ובין סביבתה , נשמרת . ציוני דרך אנרגיית גובה הקשר בין אנרגיית הגובה לבין משקל הגוף וגובה הגוף . — חישוב אנרגיית גובה של גופים באמצעות הנוסחה : גובה ( מטר ) x משקל ( ניוטון ) = אנרגיית גובה ג' ) ול ) המרת אנרגיית גובה של גוף לאנרגיית תנועה ( ואנרגיות אחרות ) ולהיפך — חוק שימור האנרגיה בנפילת גופים ובזריקתם לגובה שימוש באנרגיית גובה לצורכי האדם — הפקת חשמל בתחנה הידרואלקטרית — שיטות עתיקות לשימוש באנרגיית גובה לצרכים שונים ( טחינת קמח , ניסור , שעוני מטוטלת , טוויה )