كيف تشرح الاهتزازت والأمواج ؟ ( بإستراتيجية التعلم النشط )
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ، وبعد ..
بين أيديكم تصوري – حسب فهمي – لطريقة شرح فصل الاهتزازت والأمواج / منهج الصف الثاني ثانوي وفق إستراتيجية التعلم النشط في ضوء النظرية البنائية التي تعتمد على بناء المعرفة لا مُجرد نقلها ، حيث يقوم الطلاب بتنفيذ أنشطة تجبرهم على التفكير والاكتشاف والاستنتاج ، بينما يكون دور المعلم هو المُوجه و المُرشد نحو أهداف الدرس ، وهذا يتطلب منه إدارة الناقشات وتصميم المواقف التعليمية المشوقة و المثيرة .
7-1 الحركة الدورية Periodic Motion
( يحتاج إلى 3 حصص )
الحصة الأولى :
نشاط 1 : يبدأ المعلم مُستعينا بالله ثم يُرحب بطلابه ، وكمقدمة لأول دروس الفصل يطرح المعلم هذا السؤال المُثير :
هل ناطحات السحاب و الجسور ساكنة أم مُتحركة ؟
بالتأكيد سيُجمع الطلاب أنّها ساكنة ، ولكنّ يُبيّن لهم المعلم أن ناطحات السحاب و الجسور في الحقيقة تتحرك حركة اهتزازية ، ولهذا فان المصممين المعماريين والمهندسين يأخذوا هذه الحركة في الحسبان عند التصميم .
ثم يعرض عليهم مقطع الفيديو :
ويطلب منهم تعليل ما شاهدوه ... لا يجيبهم المعلم بل يستثيرهم بهذا المشهد ، و يذكر لهم أنّه في نهاية هذا الدرس ( نهاية الحصة الثالثة ) سيتعرفون على السبب .
وعموما السبب هو : ظاهرة الرنين ( آخر فقرة في الدرس الأول ) ، حيث استطاعت قوة الرياح تدمير الجسر عندما توافقت شدّتها مع تأرجح الجسر ، وبمعنى آخر كانت الرياح تشتد ثم تهدئ بشكل توافق مع تأرجح الجسر ممّا سبب سقوطه !!
بعد ذلك يُبيّن المعلم أنّ لفهم كيف يعمل الراديو والتلفزيون ؟ يجب معرفة كيف تعمل الأمواج الكهرومغناطيسية وما هو أساسها وكيف تنشأ وكيف تنتشر في الفراغ. وأيضا فإن الكثير مما عرفه العلماء عن التركيب الذري كان أساسه المعلومات التي حصلوا عليها في صورة أمواج . ولهذا فان دراسة فيزياء الاهتزازات والموجات ضرورية لفهم تفسير كثير من الظواهر الطبيعية بما في ذلك نظريات الفيزياء الذرية .
نشاط 2 : يوزع المعلم الطلاب إلى مجموعات ويُعطي كل مجموعة بندول بسيط ونابض زنبركي ، وللتعزيز يعرض أيضا المحاكاة والفيديو التالية :
ويطلب من الطلاب تحديد الصفة المشتركة بين حركة هذه الأجسام.
يُوجه المعلم النقاش ليتوصل الطلاب إلى أنّ حركة هذه الأجسام اهتزازية ( أو دورية أو ترددية أو تذبذبية أو توافقيّة ، جميع هذه المصطلحات متكافئة تماما ) لأن حركتها تتكرر بشكل منتظم خلال أزمنة متساوية .
ثم يطلب المعلم من الطلاب ذكر أمثلة على هذه الحركة ، ليُعدد الطلاب الأمثلة التالية : حركة جسم معلق بنابض ، حركة بندول بسيط ، حركة ميزان الليّ ، حركة وتر مشدود ( أوتار الآلات الموسيقية ) ، حركة مسطرة مثبتة عند إحدى طرفيها ، حركة أرجوحة الأطفال ، حركة الجزيئات في الأجسام الجامدة ، حركة الكواكب ، حركة الموجات الكهرومغناطيسية : مثل أمواج الضوء وأمواج الرادار وأمواج الراديو ، كذلك التيار الكهربي المتردد والجهد الكهربي والشحنة الكهربية تتغير بصفة دورية مع الزمن .
إذا :
الحركة الاهتزازية : هي أي حركة تتكرر في دورة منتظمة خلال أزمنة متساوية .
نشاط 3 : يطلب المعلم من طلابه إزاحة البندول البسيط ثم الجسم المعلق بزنبرك كل على حده ( أكثر من مرة ) ، بحيث يسحب الجسم بإزاحات مختلفة ( إزاحة صغيرة ، إزاحة أكبر ، فأكبر ) عن موضع اتزانه ، أو يعرض عليهم إحدى هذه المحاكات :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405107.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405313.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405340.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405405.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405426.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405440.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405454.swf
[/CENTER]
ثم يطلب منهم ملاحظة أمرين :
أولا : ملاحظة أثر هذه الإزاحات على قوة الإرجاع المؤثرة في الجسم .
ثانيا : ملاحظة زمن الاهتزازة الواحدة ، وسعتها .
في الملاحظة الأولى : سيلاحظ الطلاب أنّه كلما زادت الإزاحة زادت قوة الإرجاع المؤثرة أيّ أنها علاقة بينهما طردية.
ثم يُبيّن لهم المعلم أنّ حركة الأجسام التي تنطبق عليها هذه الملاحظة تسمى ( الحركة التوافقية البسيطة أو الحركة الاهتزازية البسيطة ) ، وهي حالة خاصة من الحركة الاهتزازية بإعتبارها نموذجا مبسطا ، و يُبيّن لهم المعلم أيضا أهميّة دراسة الحركة التوافقية البسيطة في أنها تشكل الأساس النظري لفهم ودراسة قوانين الاهتزازات والموجات .
إذا :
الحركة التوافقية البسيطة : هي حركة تتناسب فيها إزاحة الجسم عن موضع اتزانه طرديا مع قوة الإرجاع المؤثرة عليه.
وفي الملاحظة الثانية : سيلاحظ الطلاب أنّه كلما زادت الإزاحة فإنّ أقصى مسافة يتحركها الجسم مبتعدا عن موضع الاتزان تكون أكبر ( سعة الاهتزازة ) ، وكذلك فإن زمن الدورة الواحدة ستكون أكبر ( الزمن الدوري ) ، ومن يمكن للطلاب تعريف كل من الزمن الدوري وسعة الاهتزازة .
الزمن الدوري : الزمن اللازم ليكمل الجسم دورة كاملة من الحركة جيئة وذهابا .
سعة الاهتزازة : هي أقصى مسافة يتحركها الجسم مبتعدا عن موضع الاتزان .
الحصة الثانية :
نشاط 4 : يطلب المعلم من كل مجموعة تعليق مجموعة من الكتل على زنبرك ، وللتعزيز يعرض المحاكاة التالية :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405533.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405572.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405586.swf
ثم يطلب منهم ملاحظة أمرين :
أولا : ملاحظة العلاقة بين الثقل المعلق وبين القوة التي يؤثر بها النابض .
ثانيا : ملاحظة العلاقة بين القوة التي يؤثر بها النابض ومقدار الاستطالة .
في الملاحظة الأولى : يُوجه المعلم النقاش ليتوصل الطلاب إلى أنّ القوة التي يبذلها الثقل المعلق ( قوة اتجاهها إلى الأسفل ) تساوي القوة التي يؤثر بها النابض ( قوة اتجاهها إلى الأعلى ).
وفي الملاحظة الثانية : سيلاحظ الطلاب أن القوة التي يؤثر بها نابض تتناسب طرد يا مع مقدار استطالته ، فكلما زادت الاستطالة زادت القوة التي يؤثر بها نابض ، وعند رسم العلاقة البيانية بين القوة والاستطالة ، فإن ميل المنحنى يمثل ثابت النابض k الذي يعتمد على صلابة النابض وخصائص أخر له .
مع التنبيه إلى أنّ النوابض التي تنطبق عليها هذه الحالة تسمى نوابض مرنة تحقق قانون هوك ( وليست كل النوابض في حقيقتها ينطبق عليها قانون هوك ) .
إذا :
قانون هوك : القوة التي يؤثر بها نابض تساوي حاصل ضرب ثابت النابض في المسافة التي يستطيلها أو ينضغطها النابض عن موضع اتزانه F = k x
ثم يعرض المعلم المحاكاة التالية ويتساءل المعلم عن أهمية المساحة تحت المنحنى ( ماذا تمثل ) ؟
يحاول المعلم تذكير الطلاب بدرس الشغل ( الفصل الثالث ) ، ليتوصل الطلاب إلى أنّ المساحة تحت منحنى ( القوة – الإزاحة ) تمثل الشغل ، وهذا الشغل المبذول لاستطالة النابض يساوي طاقة الوضع المرونية المختزنة فيه ، وبالتالي فإن الطاقة المرونية تساوي : P.E = ½ k x2
لأن مساحة المثلث = نصف القاعدة في الارتفاع ، وبالتعويض عن القوة من قانون هوك نحصل على العلاقة السابقة .
P.E = ½ x F = ½ x kx = ½ k x2
نشاط 5 : يعرض المعلم على الطلاب المحاكاة التالية :
http://www.youtube.com/watch?v=rmMflJHCgGk
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405627.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405666.swf
ويطلب منهم إكمال الجدول التالي :
مع ملاحظة أنّ السهم الأحمر يمثل قوة النابض Fsp ، والسهم البنفسجي يمثل الوزن Fg و السهم الأخضر يمثل قوة القوة المحصلة ∑ F .
نشاط 6 : يعرض المعلم على الطلاب المحاكاة التالية ، ويطلب منهم ذكر أهمية ( المساعدات في السيارة ) ، ليتوصل الطلاب إلى أنّ :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405755.swf
تعتمد مقدرة السيارة على تحمل الصدمات والاحتفاظ بهيئتها على مقدار الطاقة الحركية للسيارة قبل التصادم والذي يتحول إلى طاقة وضع مرونية في الهيكل بعد التصادم. وتحتوي معظم ماصات الصدمات على نوابض تخزن الطاقة عندما تصدم سيارة حاجزا بسرعات قليلة. وبعد توقف السيارة وانضغاط النوابض تعود هذه النوابض إلى مواضع اتزانها، وترتد السيارة عن الحاجز.
الحصة الثالثة :
نشاط 7 : يعرض المعلم على الطلاب المحاكاة التالية ، ويطلب منهم إكمال الجدول التالي :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405776.swf
نشاط 8 : يعرض المعلم على طلابه المحاكاة التالية ، ويطلب منهم وصف قوة الإرجاع :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405920.swf
سيلاحظ الطلاب أنّ القوة المحصلة هي قوة إرجاع؛ حيث تكون دائًما معاكسة لاتجاه إزاحة ثقل البندول أو الجسم المعلق بكتلة ، وتعمل على إرجاع الثقل إلى موضع اتزانه.
نشاط 9 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327405941.swf
ويطلب من الطلاب ملاحظة ماذا يحدث عندما يدفع الصبي زميله دفعات متكررة في اللحظات المناسبة ؟
وماذا يحدث عندما يدفع الصبي زميله دفعات متكررة في اللحظات غير المناسبة ؟
سيلاحظ الطلاب إلى أنّه في الحالة الأولى سيتأرجح الصبي وفي الحالة الثانية لم يستطيع ! ثم يوجه المعلم النقاش ليتوصل الطلاب إلى أنّ سبب التأرجح في الحالة الأولى هو الرنين الذي يحدث عندما تؤثر قوة صغيرة في جسم متذبذب أو مهتز في فترات زمنية منتظمة، بحيث تؤدي إلى زيادة سعة الاهتزازة أو الذبذبة، وتكون الفترة الزمنية الفاصلة بين تطبيق القوة على الجسم المهتز مساوية للزمن الدوري للذبذبة.
ثم يذكر المعلم طلابه بمشهد الجسر الذي انهار بسبب ظاهرة الرنين أيضا .. حيث استطاعت قوة الرياح تدمير الجسر عندما توافقت شدّتها مع تأرجح الجسر ، وبمعنى آخر كانت الرياح تشتد ثم تهدئ بشكل توافق مع تأرجح الجسر ممّا سبب سقوطه !!
في الرابط التالي مجلد يحتوي على جميع الصور والفلاشات والفيديو المدرجة في هذا الدرس مع المرشد الدراسي له :
أضغط هنــــــا للتحميل ،،،
7-2 خصائص الموجات Waves Properties
( يحتاج إلى 3 حصص )
الحصة الرابعة :
نشاط 1 : يطلب المعلم من طالبين أن يقفا أمام بعضهما ويمسك كل منهما بطرفي حبل ويهز أحدهما الحبل .
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571601.swf
ثم يطرح المعلم هذا التساؤل : كيف انتقلت الطاقة الحركية بينهما ؟
يُوجه المعلم النقاش ، حتى يتوصل الطلاب إلى أنّ الطاقة الحركية انتقلت (( في الحبل )) بدون أنّ ينتقل الحبل نفسه ، ثم يتساءل المعلم عن كيفية انتقال الطاقة الحركية في الحبل دون أنّ ينتقل الحبل ؟ ليتوصل الطلاب إلى أنّ ذلك كان في هيئة (( موجة )).
وبذلك يمكن التوصل إلى تعريف الموجة بأنها :
الموجة : هي اضطراب يحمل الطاقة خلال المادة أو الفراغ .
نشاط 2 : يُوزع المعلم الطلاب إلى مجموعات ، ويُعطي كل مجموعة حبل طوله 2م ونابض لولبي ، ويطلب منهم إحداث موجات في كل منهما ، وملاحظة الفرق بينهما .
يُوجه المعلم الطلاب إلى للمقارنة بينهما من خلال اتجاه انتشار الموجة واتجاه تذبذب جزيئات الحبل والنابض اللولبي ، للتوضيح أكثر يعرض عليهم هذه المحاكات :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571723.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571774.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571787.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571858.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571811.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571732.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571834.swf
ليتوصل الطلاب إلى أنّ :
الموجة المستعرضة : هي الموجة التي تتذبذب جزيئاتها عموديا على اتجاه انتشار الموجة .
مثل : الموجات الكهرومغناطيسية .
الموجات الطولية : هي الموجة التي تتذبذب جزيئاتها في اتجاه حركة الموجة نفسه ( موازية لها ) .
مثل : موجات الصوت .
نشاط 3 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571910.swf
[/CENTER]
ويطلب من الطلاب تصنيفها ما إذا كانت موجات مستعرضة أم طولية ؟ يُوجه المعلم النقاش بالتساؤل عن اتجاه انتشار الموجة واتجاه تذبذب الجزيئات ؟
ليتوصل الطلاب إلى أنّ هذه الموجات ليست مستعرضة ولا طولية ، لأن جزيئاتها تتحرك في اتجاه موازي وعمودي على اتجاه انتشار الموجة ، وهي تعرف بالموجات السطحيّة .
الموجة السطحية : هي الموجة التي تتذبذب جزيئاتها بشكل عمودي وموازي على اتجاه انتشار الموجة .
مثل : موجات البحار .
للتعزيز .. يعرض المعلم هذه المحاكاة :
الحصة الخامسة :
نشاط 4 : يعرض المعلم الفيديو والمحاكاة التالية :
أضغط على rope1 و rope2 و rope3 [ في اليمين] لترى سرعات متفاوتة للموجات حيث تقطع الموجات نفس الإزاحة ولكن في أزمنة مختلفة .
ويطلب من الطلاب المقارنة بين حركة الموجتين ، سيلاحظ الطلاب أنّ تفاوت سرعة الموجتين ، ثم يُوجه المعلم النقاش حتى يتوصل الطلاب إلى أنّ :
سرعة الموجة : هي الإزاحة التي تقطعها خلال وحدة الزمن .
نشاط 5 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :
ويطلب من الطلاب المقارنة بين الحالتين التالية :
الحالة الأولى :
الحالة الثانية :
سيلاحظ الطلاب في مقارنة الحالة الأولى : أنّ الإزاحة القصوى للموجة الأولى عن موضع سكونها أكبر من الإزاحة القصوى للموجة الثانية عن موضع سكونها ، وبالتالي نستطيع أنّ نصف هذه المقارنة بأنّ سعة الموجة الأولى أكبر من سعة الموجة الثانية .
وسيلاحظ الطلاب في مقارنة الحالة الثانية : أنّ المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتالين في الموجة الأولى أكبر من الإزاحة قمتين متتاليتين أو قاعين متتالين في الموجة الثانية ، وبالتالي نستطيع أنّ نصف هذه المقارنة بأنّ الطول الموجي للموجة الأولى أكبر من الطول الموجي للموجة الثانية .
والصورة التالية توضح الطول الموجي ( موجة واحدة ) :
إذا :
سعة الموجة A : هي الإزاحة القصوى للموجة عن موضع سكونها .
الطول الموجي λ : هي المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين أو أي نقطتين متشابهتين .
نشاط 6 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :
حيث تبيّن المحاكاة نقطتين في موجة مستعرضة ( نقطة زرقاء وأخرى حمراء يُمكن تحريكهما على الموجة ) ، ويطلب المعلم من طلابه ملاحظة :
الحالة الأولى : عندما تكون النقطتين على قمتين متتاليتين للموجة أو على قاعيّن متتالين للموجة ( أيّ أنّ بينهما طول موجي واحد λ ) ، سيلاحظ الطلاب انطباق اهتزاز النقطتين (( أسفل المحاكاة )) ، وهذا يعني أنّ لهما نفس الإزاحة عن موضع الاتزان ولهما نفس السرعة المتجهة ، وبالتالي لهما نفس الطور ( أو بمعنى آخر فرق الطور بينهما يساوي الصفر ) ، وسيحدث مثل ذلك لو كان بين النقطتين مضاعفات الطول الموجي .
الحالة الثانية : عندما تكون إحدى النقطتين على القمة والأخرى على القاع ، ( أيّ أنّ بينهما نصف طول موجي واحد λ ½ ) سيلاحظ الطلاب تعاكس اهتزاز النقطتين ، وهذا يعني أنّهما متعاكسين في الإزاحة وفي السرعة المتجهة ، وبالتالي فإنّ فرق الطور بينهما يساوي 180̊ درجة .
وأي نقطتين في الموجة يمكن أنّ يكونا مختلفين في الطور بين 0̊ و 180̊ ، فمثلا في الحالة الثالثة تبيّن أن فرق الطور بينهما 90̊ درجة .
وبالمثل يمكن تطبيق مفهوم الطور على الموجة الطوليّة .
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572383.swf
وللتعزيز .. يعرض فرق الطور بين موجتين :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572093.swf
نشاط 7 : يعرض المعلم الفيديو التالي :
ويطلب من الطلاب ملاحظة العلاقة بين أمواج البحر وقفزة الطير ؟ والزمن اللازم بين كل قفزتين ؟ ، سيلاحظ الطلاب أنّ الطير يقفز كلما اقتربت قمة الموجة ، وسيرى المؤقت الذي يحسب الزمن اللازم بين كل قفزتين .
ثم يُبيّن المعلم أنّ هذا الزمن اصطلح على تسميته بـ ( الزمن الدوري ) كما سبق أنّ مرّ معهم في الدرس الأول.
إذا :
الزمن الدوري : هو الزمن الذي يحتاج إليه الجسم المهتز حتى يكمل دورة كاملة وعادة ما يكون مثل هذا الجسم هو مصدر الموجة الدورية أو المسبِّب لها .
نشاط 8 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572446.swf
ويطلب من الطلاب المقارنة بين حالات التردد الثلاث ( تردد عالي ، تردد متوسط ، تردد منخفض ) للموجة المستعرضة والطوليّة ، سيلاحظ الطلاب أنّ التردد العالي للموجة يعني عدد الاهتزازات في الثانية .
ولتعزيز مفهوم التردد يعرض هذه المحاكاة :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572549.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327571774.swf
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572570.swf
إذا :
التردد f : عدد الاهتزازات الكاملة التي يتمّها الجسم المهتز في الثانية الواحدة ، ويقاس بوحدة هرتز Hz .
والهرتز الواحد هو اهتزازة واحدة في الثانية
ولتعزيز كل خصائص الموجات يعرض المعلم هذه المحاكاة الشاملة لـ ( السرعة ، السعة ، الطول الموجي ، الزمن الدوري ، التردد ) عند تثبيت واحدة منها ، مع ملاحظة مهمة وهي أنّه يمكن استخدام سرعة الموجة v وسعتها A لوصف أي موجة. أما الزمن الدوري T والتردد f فينطبقان فقط على الموجات الدورية :
http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1327572586.swf
الحصة السادسة : مسائل على قياس الموجة .
في الرابط التالي مجلد يحتوي على جميع الصور والفلاشات والفيديو المدرجة في هذا الدرس مع المرشد الدراسي له :
كل الشكر والتقدير للاستاذ ناصر بارك الله لك في عمرك ووقتك وجعل هذا العمل المتميز في ميزان حسناتك آمين .
شرح متميز ورائع
جزاك الله كل الخير
و يجعل كل ما تقوم به في موازين حسناتك يوم القيامة
هذا هو التعليـــم ......
أن تفــــهم فجأة أحد الأشياء التي كنت تفهمها طوال حياتك
ولكن بطريقة جديــــــدة
شكرا لكما ،،،
7-3 سلوك الموجات Waves Behavior
( يحتاج إلى 3 حصص )
الحصة السابعة :
نشاط 1 : يُعطي المعلم احد الطلاب ( بالون هيليوم ) ويطلب منه سحب كمية قليلة من الهيليوم مع الشهيق بالفم ، ثم يتركه يتحدث أمام زملاءه ، سيُفاجئ الجميع بتغيّر نبرة صوت زميلهم !! ، ( وإنّ توفر غاز فلوريد الكبريت فحسن لأن الصوت سيظهر بنبرة أخرى ) ، كما في الفيديو التالي :
ثم يفسح المعلم المجال للطلاب لتفسير هذه الظاهرة ، ولا يُجيبهم ، بل يُوجه النقاش بتساؤل آخر عن العوامل المؤثرة في سرعة الموجة ؟
ربما لا يتوصل الطلاب إلى الإجابة الصحيحة ، فيتساءل عن توقعهم لأيهما أسرع ، سرعة موجات الصوت في الهواء ( الأكسجين ) أم في الماء أم في الجوامد ؟ ربما يتوصل الطلاب من خلال ما سبق دراسته إلى أنّ سرعة الصوت تكون أكبر في الجوامد ثم أقل في الماء ثم أقل في الهواء ، ثم يبيّن لهم أنّ سرعة الصوت في الهيليوم أكبر من سرعته في الهواء ( الأكسجين ) وهذا ما يُفسر تغيّر نبرة الصوت .
الخلاصة :
تعتمد سرعة الموجة الميكانيكية على خصائص الوسط الذي تمر خلاله ، ولا تعتمد على سعة الموجة أو ترددها. فمثلا :
1- يؤثر عمق الماء في سرعة موجات الماء المتكونة فيه ، ومن المناسب أنّ يستشهد المعلم بإعصار تسونامي حيث تتعلق سرعة انتشارها بعمق الماء. فعندما يكون عمق البحار يساوي km 4 فإن سرعتها تتراوح بحوالي 700 km/h ، بيد أنها لا تتجاوز 80 km/h عند السواحل التي لا تتجاوز عمق 50 m ، ولكن تصل سعة الموجة ( ارتفاعها ) إلى 10 m ، ويعرض هذه المحاكاة :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328275720.swf]width=550 height=440[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328446517.swf]width=640 height=480[/FLASH]
2- تؤثر درجة حرارة الهواء في سرعة موجات الصوت التي تنتشر فيه ، فسرعة الصوت عند درجة الحرارة المنخفضة أكبر من سرعة الصوت عند درجة الحرارة المرتفعة .
3- يؤثر مقدار قوة شدّ النابض وكتلة وحدة أطواله على سرعة موجاته .
نشاط 2 : يقسم المعلم الطلاب إلى مجموعات ويُعطي كل مجموعة نوعين من النوابض مختلفة الصلابة ، ويطلب منهم ربطها ببعض وتكوين بها موجات مع ملاحظة ما يحدث عند نقطة ارتباطهما ببعض ، كما في الفيديو التالي :
أو المقطع التالي :
سيلاحظ الطلاب عند مرور الموجة الساقطة بنقطة ارتباط النابضين ببعض فإنّ جزء من الموجة الساقطة ستنعكس ( وتسمى الموجة المنعكسة ) وجزء آخر سينكسر ( ويسمى الموجة المنكسرة ) ويلاحظ ذلك بتغيّر سعة الموجة إما زيادة أو نقصان بحسب الموجة الساقطة ( ما إذا كانت صادرة من النابض السميك أو من النابض الأقل سمكا )، كما في المحاكاة التالية :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328448957.swf]width=760 height=189[/FLASH]
ثم يطلب المعلم منهم إعادة التجربة بإيصال إحدى النوابض في جدار وتكوين موجات تصطدم بهذا الجدار ، سيلاحظ انعكاس الموجة الساقطة ، كما في المحاكاة التالية :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328448983.swf]width=540 height=500[/FLASH]
وللتعزيز يعرض المحاكاة التالية :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449012.swf]width=800 height=600[/FLASH]
إذا :
سيتعرف الطالب على الموجة الساقطة والموجة المنعكسة والموجة المنكسرة ، وأنه عندما تعبر موجة خلال حدّ فاصل بين وسطين مختلفين ينفذ جزء منها منكسرا كما ينعكس الجزء الآخر .
و إنّ توفر لديك حوض التموجات فهذا تعزيز رائع للانعكاس والانكسار ، والتوضيح كما في المقطع التالي ( شرح مفصل ) :
نشاط 3 : يطلب المعلم من طالبين أنّ يُمسكا بطرفي نابض طويل يُوضع على الأرض ، ثم يُحدث كل منهما موجة بحيث تكون الموجتين في نفس الاتجاه مرة ، وفي الاتجاه المعاكس مرة ثانية ، كما هو موضح في الفيديو التالي :
وللتعزيز يعرض هذه المحاكاة :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449216.swf]width=540 height=500[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449239.swf]width=780 height=460[/FLASH]
ويطلب منهم تفسير ما شاهدوه ، يُوجه المعلم النقاش حتى يتوصل الطلاب إلى :
1 – إذا انتقلت موجتين ( لهما نفس السعة ) في اتجاهين متعاكسين ، فإما أنّ تلغي كل منهما الأخرى ( ويسمى تداخلا هداما ) أو تنتج موجة ذات سعة أكبر ( ويسمى تداخلا بناء ً ) ، مع ملاحظة أنّ هذا التداخل يحدث عندما تتحرك موجتان أو أكثر في الوسط نفسه وفي نفس الزمن.
2 – الإزاحة الحادثة في النابض ( أو الحبل ) والناتجة عن موجتين أو أكثر تساوي المجموع الجبري للإزاحات الناتجة عن كل موجة على حده ، ففي التداخل الهدام تكون الإزاحة مساوية للصفر ، وفي التداخل البناء تكون الإزاحة مساوية لمجموع الإزاحتين .
الحصة الثامنة :
نشاط 4 : يقوم المعلم بالنشاط التالي لتمثيل الموجات الموقوفة مستخدما الحبل ( يحتاج هذا النشاط إلى تمرين حتى يضبطها جيدا ) :
http://www.youtube.com/watch?v=WGan-R6XCR4
الله يذكر أيام هذه الدورة ( وأخينا سهل ) بالخير .. هزة وحدة يا محسن
وللتعزيز يعرض هذه المحاكاة :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449276.swf]width=800 height=600[/FLASH]
سيلاحظ الطلاب من هذا النشاط ، أنّه بزيادة الاهتزازات ستتراكب كل موجة ساقطة إلى الموجة المنعكسة ( ليحدث لدينا تراكب بين قطارين من الموجات المتماثلة في التردد والسعة والتي تسير في اتجاهين متعاكسين ومحصورين بين نقطتين ثابتتين ) ، مكونة عقدتان عند طرفي الحبل وبطن في وسط الموجة [ تسمى الموجات الموقوفة ] .
وللتعزيز أيضا الفيديو التالي وهذه المحاكاة :
http://www.youtube.com/watch?v=nyyGS1Am-SE
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449642.swf]width=640 height=480[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449695.swf]width=550 height=200[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449679.swf]width=540 height=500[/FLASH]
نشاط 5 : يعرض المعلم المحاكاة التالية :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449787.swf]width=704 height=396[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449803.swf]width=848 height=477[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449819.swf]width=704 height=396[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449831.swf]width=800 height=450[/FLASH]
ويتساءل عن كيفية تمثيل الموجات في هذا العرض ؟ سيلاحظ الطلاب أنّه تم تمثيل الموجات برسم دوائر متتابعة متحدة في مراكزها تعبر عن قمم الموجة.
ثم يُبيّن المعلم ويمكن استعمال مقدمة الموجة لتوضيح الموجات بأي شكل كانت، ومن ذلك الموجات الدائرية والموجات المستقيمة.
نشاط 6 : يطلب المعلم من الطلاب تمثيل الانعكاس والانكسار في بعدين :
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449875.swf]width=750 height=500[/FLASH]
[FLASH=http://www.Lahyan.net/vb/uploaded/806/1328449852.swf]width=400 height=120[/FLASH]
الحصة التاسعة :
تمارين .
في الرابط التالي مجلد يحتوي على جميع الصور والفلاشات والفيديو المدرجة في هذا الدرس مع المرشد الدراسي له :
أستاذ ناصر وفقك الله
دائماً متميز في طرحك
واصل وإلى مزيداً من التألق
تحياتي وتقديري
مشرف تربوي -تدريب - فيزياءعضو فريق التطوير المهني لمشروع الرياضيات والعلوم الطبيعيةعضو اللجنة الإشرافية(قسم المعلمين)بالجمعية السعودية للعلوم الفيزيائية
وفقك الله وسدد خطاك
وبارك في وقتك لتحقيق مناك
أكثر من رائع
استفدت جدا
جزاك الله خيرا
جهد رائع ومفيد لكل معلم فيزياء الله لا يحرمك الاجر ولك مني اجزل الدعاء .
ومتى ينزل الفصل الثامن ؟
كيف تشرح الاهتزازت والأمواج ؟
موضوع رائع وشرح جميل ... الف شكر وتقدير لكم جميعا .
ضوابط المشاركة
رد مع اقتباس
المفضلات