הוראת פיסיקה בדרך החקר/סכום הכוחות במערכת סטטית

הערותעריכה

דורש כקדם – כיול גומיה כמד כח, והעתקה של קטורים בצורה גרפית

נועד בעיקר לחזק את ההבנה של המושג "שקול כוחות".

הציוד למתקדמים מאפשר בניה של מערכת גדולה ומורכבת יותר, כפעילות קבוצתית.

פעילות המשך לפעילות זו – סכום וקטורים על-ידי פרוק לרכיבים.

כישוריםעריכה

מדידה באמצעות סרגל

שימוש בווקטורים בצורה גרפית

שימוש בגרף כיול של מכשיר מדידה

ידעעריכה

חוק הוק

ווקטורים

סכום הכוחות במערכת סטטית שווה לאפס

שגיאת מדידה

קנה מידה

ציוד נדרשעריכה

חבילת גומיות

סרגלים משולשים (לכל תלמיד שני סרגלים, לפחות אחד מהם משולש)

לוח מעט גדול מ- A4 שמסמרים נעוצים בהיקפו (ראה תמונה)

טבעות קטנות (ניתן להכין ע"י כיפוף אטבים)

כלי כתיבה

ניתן להכין מראש טבעות עליהן מושחלות 3 גומיות

למתקדמיםעריכה

חבלים עם מדי כח גלגלות ומשקולות.

בריסטול (או לוח מחיק גדול וניד) וסרגלים גדולים

ידע קודם נדרשעריכה

גומיה כמד כח

העתקה של וקטורים

הנחיות לפעילותעריכה

הצגת הבעיהעריכה

למדנו למדוד כוחות, עכשיו בואו נראה מה קורה כשמפעילים כמה כוחות בכיוונים שונים. מאחר ובהתנסות זו התלמידים אינם מתכננים את מערכת הניסוי כדאי לחשוב על מערכת הניסוי בפורום כיתתי. איך נמדוד את הכוחות? איך ניצור כיוונים שונים? מה מרגישה הנקודה שעליה פועלים כל הכוחות? מה סכום הכוחות עליה?

הצגת האמצעיםעריכה

כדי שתוכלו לעשות את זה, יש לנו כאן לוחות עם מסמרים (התלמידים של המורה המשקיען יכירו את הלוחות כי הם הכינו אותם קודם, או שלוח כזה יוצג להם, והם יכינו את הלוחות לבד). אפשר לתפוס גומיות על המסמרים (המורה ידגים תפיסה של 3 גומיות, כאשר הטבעת אליהן הן מחוברות "חופשית" איפשהו מעל הלוח). עכשיו אפשר להכניס דף מתחת לגומיות, לשרטט את הכיוונים של הגומיות (מה הכיוון של הגומיה? הכיוון של הכח שהיא מפעילה). למדוד את האורך של הגומיות (כדי לדעת מה הכח).

אחרי זה, אפשר להוציא את הדף וכל קו של כיוון גומיה מקבל אורך, ראש, וזנב, בהתאם לכח של הגומיה. זו הנקודה גם לדון בקנה מידה.

עכשיו אתם יכולים לחבר את הוקטורים של הכוחות ולראות מה תקבלו...

עבודה עצמאיתעריכה

התלמידים מצופים ליצור משולש כוחות, לצייר את הוקטורים המתאימים, להעתיק שניים מהווקטורים אל הווקטור השלישי ולקבל שסכום הכוחות הוא אפס. ככול שהציור גדול יותר, השגיאה היחסית קטנה יותר.

הצגת התוצאות ודיוןעריכה

התלמידים יציגו את התוצאות שלהם. מצופה שיגיעו לכך שהסכום (לו הדיוק היה מושלם) צריך להיות אפס. אם נותר זמן זה המקום להמשיך לפרוק וקטור לרכיבים.

רפלקציהעריכה

כל תלמיד ירשום מה היו ההצלחות שלו בשיעור.

התלמידים ישתפו בהצלחות. יש לודא שבין ההצלחות יהיה: במערכת סטטית סכום הכוחות אפס (או כשסכום הכוחות אפס המערכת סטטית, ואז בהמשך לאתגר אותם כששמים את מערכת המדידה על עגלה)