منصة المنقذ التعليمية

أهداف الدرس

أتحقق من حفظ الطاقة الميكانيكية في غياب الاحتكاك.
أقارن طاقات الركاب في ثلاثة مواضع مع الاحتكاك وبدونه.

الشرح خطوة بخطوة

1 / 130:00

الموضع محفوظ على هذا الجهاز.

المقطع 1 من 1نشاط 2: حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية0:55

مقاطع الدرس

0 من 1 مكتمل

نشاط 2: حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية(ص 15)

اتّبع قواعد الأمان والسلامة المعتمدة داخل المختبر.

(ص 15)

التعلّم التعاوني، الملاحظة، دقّة القياس والقراءات وتسجيلها، تحليل النتائج، المقارنة والاستنتاج

(ص 15)

في نهاية هذا النشاط تكون قادرًا على:
التحقّق من حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية في غياب الاحتكاك.

(ص 15)

قبل بدء النشاط، توقّع ما إذا كان مقدار الطاقة الميكانيكية عند نقطة على أعلى المضمار يختلف عن مقدارها عند نقطة في وسطه وأسفله.

(ص 15)

مضمار هوائي، ركاب، بوابات ضوئية عدد (2)، مسطرة، ميزان لقياس الكتلة

(ص 15)

1. أمل المضمار الهوائي بزاوية صغيرة محدّدة تسمح للركاب بالانزلاق عند تشغيل مضخّة الهواء (شكل 2).
2. ثبّت القائمين اللازمين لتثبيت البوّابات الضوئية على قاعدتيهما.
3. ثبّت البوّابتين الضوئيتين بشكل تجعل من الأولى عند نقطة في وسط المضمار، والثانية عند نهايته، وعرّفهما على الكمبيوتر.

4. اختر عداد السرعة لقياس سرعة الركاب.
5. قس كتلة الركاب (m) وسجّل مقدارها.
6. قس الارتفاعات من منتصف كتلة الركاب إلى المستوى المرجعي (مستوى الطاولة) في المواضع الثلاثة التالية:
– عندما يكون الركاب عند النقطة الابتدائية، ثمّ سجّل مقداره h₁ في جدول النتائج (1).
– عندما يكون الركاب عند البوّابة الضوئية الأولى h₂، ثمّ سجّل مقداره في جدول النتائج (1).
– عندما يكون الركاب عند البوّابة الضوئية الثانية h₃، ثمّ سجّل النتيجة في جدول النتائج (1).
7. ضع الركاب عند النقطة الابتدائية وشغّل مضخّة الهواء، ثمّ دعه ينزلق مارًّا بين البوّابتين الضوئيتين.
8. اجعل الركاب عند النقطة الابتدائية يتحرّك(v₁ = 0)
وسجّل السرعتين v₂ وv₃ عند مروره بين البوّابات الضوئية في جدول النتائج (1).
ثبّت ورقة في أسفل الركاب لتزيد من الاحتكاك بين الركاب والمضمار الهوائي، وأعد الخطوات 6 و7 و8، ثمّ سجّل نتائجك في جدول النتائج (2).

كتلة الركاب:
m = ........
جدول النتائج 1: في غياب الاحتكاك

`الركاب`	`عند النقطة الابتدائية`	`عند البوّابة الضوئية الأولى`	`عند البوّابة الضوئية الثانية`
`الارتفاعات`	`h₁ =`	`h₂ =`	`h₃ =`
`السرعات`	`v₁ =`	`v₂ =`	`v₃ =`
	`\|`
`الطاقة الحركية`	`\|`
`طاقة الوضع التثاقلية`	`\|`
`الطاقة الميكانيكية`	`\|`

جدول النتائج 2: في وجود الاحتكاك

`الركاب`	`عند النقطة الابتدائية`	`عند البوّابة الضوئية الأولى`	`عند البوّابة الضوئية الثانية`
`الارتفاعات`	`h₁ =`	`h₂ =`	`h₃ =`
`السرعات`	`v₁ =`	`v₂ =`	`v₃ =`
	`\|`
`الطاقة الحركية`	`\|`
`طاقة الوضع التثاقلية`	`\|`
`الطاقة الميكانيكية`	`\|`

(ص 16)

1. أحسب الطاقة الحركية للركاب في المواضع الثلاثة في غياب الاحتكاك، وسجّل النتائج في الجدول (1). قارن مقادير الطاقة الحركية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟
2. أحسب الطاقة الحركية للركاب في المواضع الثلاثة في وجود الاحتكاك وسجّل النتائج في الجدول (2). قارن مقادير الطاقة الحركية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟
3. أحسب طاقة الوضع التثاقلية للركاب بالنسبة إلى المستوى المرجعي (مستوى الطاولة) في المواضع الثلاثة في غياب الاحتكاك وسجّل النتائج في الجدول (1). قارن مقادير طاقة الوضع التثاقلية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟
4. أحسب طاقة الوضع التثاقلية للركاب بالنسبة إلى المستوى المرجعي (مستوى الطاولة) في المواضع الثلاثة في وجود الاحتكاك، وسجّل النتائج في الجدول (2). قارن مقادير طاقة الوضع التثاقلية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟
5. أحسب مقادير الطاقة الميكانيكية في غياب الاحتكاك، وضع النتائج في الجدول (1). هل الطاقة الميكانيكية محفوظة؟
6. أحسب مقادير الطاقة الميكانيكية في وجود الاحتكاك، وضع النتائج في الجدول (2). هل الطاقة الميكانيكية محفوظة؟

(ص 17)

1. متى تكون الطاقة الميكانيكية محفوظة؟
2. أذكر قانون حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية.

(ص 17)

يمكنك أن تجري نشاطًا تصمّم خطواته وتحلّل نتائجه بنفسك.
صمّم وأجر تجربة تتحقّق من خلالها من مقدار السرعة الخطّية على مواضع مختلفة بعد احتسابها باستخدام قانون حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية.

(ص 17)

حل المسائل على السبورة

شاهد المعلم يكتب الحل سطرًا سطرًا، أوقفه، أعد الخطوة، واسأل «لماذا؟» — ثم حُلّ مسألة مشابهة بنفسك لتكسب نجمة.

2 مسائل تُحل أمامك خطوة خطوة، وبعد كل مسألة سؤال قصير تكسب به نجمة.0 من 2

المسألة · الكتاب ص 17
حساب الطاقة في كل موضع من القراءات الفعلية.
المعطيات
1. كتلة الركاب
2. الارتفاع والسرعة المقاسان
1. القانون
المعلم: نُعَوِّضُ الْقِيمَ الْمَقِيسَةَ بَعْدَ تَحْوِيلِهَا إِلَى الْوَحَدَاتِ الدَّوْلِيَّةِ وَتَحْدِيدِ الْمُسْتَوَى الْمَرْجِعِيِّ.
الخطوة 1 من 2

الملخص

قِس الارتفاع من مستوى الطاولة إلى منتصف الركاب.
احسب KE=mv²/2 وPE=mgh لكل موضع.
اجمع الطاقتين للحصول علىME.
قارن الحالة دون احتكاك وبوجوده.

الأفكار الرئيسية

الطاقة الميكانيكية محفوظة في الحالة المثالية.
القيم العددية مصدرها القياس الفعلي.

الأسئلة المهمة

1. أحسب الطاقة الحركية للركاب في المواضع الثلاثة في غياب الاحتكاك، وسجّل النتائج في الجدول (1). قارن مقادير الطاقة الحركية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟

احسب KE_i=mv_i²/2 لكل موضع في الجدول1. من السكون على المسار الهابط تزداد السرعة والطاقة الحركية. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

3. أحسب طاقة الوضع التثاقلية للركاب بالنسبة إلى المستوى المرجعي (مستوى الطاولة) في المواضع الثلاثة في غياب الاحتكاك وسجّل النتائج في الجدول (1). قارن مقادير طاقة الوضع التثاقلية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟

PE_i=mgh_i. تتناقص لأن الارتفاعات تتناقص، وتُستخدم القيم المقيسة. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

4. أحسب طاقة الوضع التثاقلية للركاب بالنسبة إلى المستوى المرجعي (مستوى الطاولة) في المواضع الثلاثة في وجود الاحتكاك، وسجّل النتائج في الجدول (2). قارن مقادير طاقة الوضع التثاقلية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟

PE_i=mgh_i. تتناقص مع انخفاض الارتفاع في التجربة الثانية أيضًا. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

5. أحسب مقادير الطاقة الميكانيكية في غياب الاحتكاك، وضع النتائج في الجدول (1). هل الطاقة الميكانيكية محفوظة؟

ME_i=mv_i²/2+mgh_i. تكون متساوية تقريبًا ضمن دقة القياس عند إهمال الاحتكاك. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

6. أحسب مقادير الطاقة الميكانيكية في وجود الاحتكاك، وضع النتائج في الجدول (2). هل الطاقة الميكانيكية محفوظة؟

ME_i=mv_i²/2+mgh_i. تتناقص بسبب الاحتكاك وليست محفوظة؛ يتحول النقص إلى طاقة داخلية. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

الواجب

أسئلة تطبيقية لتحلها في البيت. يمكنك طباعتها من الأعلى.

طاقة كلية ميكانيكية10J ووضع6J، ما الحركية؟

متوسط

لماذا لا توضع أرقام افتراضية في جدول القياس؟

متوسط

إذا نقصت الميكانيكية2J في نظام معزول، فما زيادة الداخلية؟

متوسط

مصطلحات الدرس

الطاقة الميكانيكية: مجموع الطاقة الحركية والكامنة.
المستوى المرجعي: مستوى قياس الارتفاع وحساب طاقة الوضع.
الاحتكاك: قوة تجعل الطاقة الميكانيكية تتحول إلى داخلية في النشاط.

تمارين الكتاب كاملة

كل سؤال ونشاط وتمرين ورد في صفحات هذا الدرس، بنصه وإجابته النموذجية. 11 تمرينًا.

التوقّعقبل بدء النشاط، توقّع ما إذا كان مقدار الطاقة الميكانيكية عند نقطة على أعلى المضمار يختلف عن مقدارها عند نقطة في وسطه وأسفله. ................................................................(ص 15)

في غياب الاحتكاك أتوقّع تساوي الطاقة الميكانيكية في المواضع الثلاثة؛ تنقص طاقة الوضع وتزداد الحركية بالمقدار نفسه. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

تسجيل القراءات والنتائجسجّل كتلة الركاب والارتفاعات والسرعات والطاقات في جدول النتائج1 في غياب الاحتكاك وجدول النتائج2 في وجوده. ................................................................(ص 16)

لا توجد أرقام مقيسة مطبوعة. تُسجّل m وh₁ وh₂ وh₃ وv₁ وv₂ وv₃ لكل تجربة، ثم KE_i=mv_i²/2 وPE_i=mgh_i وME_i=KE_i+PE_i. تحفظ الفراغات إلى تنفيذ القياس. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

المقارنة والاستنتاج11. أحسب الطاقة الحركية للركاب في المواضع الثلاثة في غياب الاحتكاك، وسجّل النتائج في الجدول (1). قارن مقادير الطاقة الحركية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟ ................................................................(ص 17)

المقارنة والاستنتاج22. أحسب الطاقة الحركية للركاب في المواضع الثلاثة في وجود الاحتكاك وسجّل النتائج في الجدول (2). قارن مقادير الطاقة الحركية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟ ................................................................(ص 17)

احسب KE_i=mv_i²/2 بقياسات الجدول2. عند الانزلاق من السكون تحت محصلة هابطة تزداد الطاقة لكن زيادتها أقل من حالة غياب الاحتكاك؛ القياسات هي التي تحدد المقارنة الفعلية، ولا تفترض ثبات السرعة أو نقصها لمجرد وجود احتكاك. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

المقارنة والاستنتاج33. أحسب طاقة الوضع التثاقلية للركاب بالنسبة إلى المستوى المرجعي (مستوى الطاولة) في المواضع الثلاثة في غياب الاحتكاك وسجّل النتائج في الجدول (1). قارن مقادير طاقة الوضع التثاقلية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟ ................................................................(ص 17)

المقارنة والاستنتاج44. أحسب طاقة الوضع التثاقلية للركاب بالنسبة إلى المستوى المرجعي (مستوى الطاولة) في المواضع الثلاثة في وجود الاحتكاك، وسجّل النتائج في الجدول (2). قارن مقادير طاقة الوضع التثاقلية في المواضع الثلاثة. هل تزيد، تقلّ أم تبقى ثابتة؟ ................................................................(ص 17)

المقارنة والاستنتاج55. أحسب مقادير الطاقة الميكانيكية في غياب الاحتكاك، وضع النتائج في الجدول (1). هل الطاقة الميكانيكية محفوظة؟ ................................................................(ص 17)

المقارنة والاستنتاج66. أحسب مقادير الطاقة الميكانيكية في وجود الاحتكاك، وضع النتائج في الجدول (2). هل الطاقة الميكانيكية محفوظة؟ ................................................................(ص 17)

الخلاصة11. متى تكون الطاقة الميكانيكية محفوظة؟ ................................................................(ص 17)

في النظام المعزول عند إهمال قوى الاحتكاك وعدم تغيّر الطاقة الداخلية. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

الخلاصة22. أذكر قانون حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية. ................................................................(ص 17)

تبقى الطاقة الميكانيكية ثابتة: ME_i=ME_f، أي KE_i+PE_i=KE_f+PE_f. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)

أنت الفيزيائي!يمكنك أن تجري نشاطًا تصمّم خطواته وتحلّل نتائجه بنفسك. صمّم وأجر تجربة تتحقّق من خلالها من مقدار السرعة الخطّية على مواضع مختلفة بعد احتسابها باستخدام قانون حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية. ................................................................(ص 17)

تصميم وفق الكتاب: أفلِت الركاب من السكون على مضمار هوائي قليل الاحتكاك، وقِس ارتفاع البدايةh₁ ثم الارتفاعh عند كل بوابة. احسب v=√(2g(h₁−h)) من حفظ الطاقة، وقارنها بالسرعة التي تقيسها البوابة. كرر القياس مع تثبيت مستوى مرجعي واحد؛ لا تختلق نتائج قبل التجربة. (كتاب الطالب PDF38–41: حفظ الطاقة الميكانيكية وعدم حفظها بوجود الاحتكاك.)