السقوط الحر

1. الإعداد

• اقرأ المواد الطلابية في تطبيق EV3 Classroom.
• اجمع بعض المعلومات عن قانون الأجسام الساقطة.
• إذا لم يكن لديك وقت لحصتين متعاقبتين، فيمكنك التخطيط لاستكمال هذا الدرس على جلسات متعددة.

الجزء A

2. المشاركة (10 دقائق)

• استعن بالأفكار الموجودة في قسم إثارة مناقشة أدناه لإشراك طلابك في نقاش متعلق بهذا الدرس.
• تقسيم الصف إلى أزواج.

3. الاستكشاف (35 دقيقة)

• اطلب من كل زوج من الطلاب بناء برج سقوط.
• منحهم بعض الوقت لإجراء اختبار تشغيل لضمان بناء النموذج بشكل صحيح وعمله وفقًا لما هو متوقع.

الجزء B

4. الشرح (15 دقيقة)

• اطلب من كل فريق إجراء التجربة ثلاث مرات على الأقل، وتسجيل النتائج.
• تأكد أنهم يستطيعون إنشاء جداول الاختبار خاصتهم.

5. التوضيح (30 دقيقة)

• هل استخدم طلابك بياناتهم المسجلة لحساب متوسط السرعة وثابت الجاذبية باستخدام قانون الأجسام الساقطة.
• اطلب من كل فريق تلخيص نتائج تجاربه بإيجاز.
• لا تنسَ توفير بعض الوقت لإعادة ترتيب الأدوات.

6. التقييم

• قدم الملاحظات عن أداء كل طالب.
• يمكنك الاستعانة بنماذج التقييم المتوفرة لتبسيط العملية.

يصف السقوط الحر تسارع سقوط جسمٍ ما بفعل الجاذبية الأرضية فقط. فالأشخاص الذين يقفزون من طائرة يتعرضون للمقاومة الديناميكية الهوائية التي تبطئ حركتهم أثناء سقوطهم. ولا يكون السقوط الحر الحقيقي ممكنًا إلا في فراغٍ يخلو من أي قوى مؤثرة سوى الجاذبية. ويمكن إيجاد بيئة اختبار لهذا النوع من التجارب في مركز أبحاث غلين التابع لوكالة ناسا في كليفلاند، أوهايو.

ابدأ مناقشة عن السقوط الحر بطرح أسئلة ذات صلة، مثل:

• إلى ماذا يشير مصطلح السقوط الحر؟
• ما هي العلاقة بين التسارع والسرعة؟
• في فراغ، هل يسقط فرس النهر بنفس معدل دودة الأرض؟
• متى تكون الإحاطة بمبدأ السقوط الحر ذات فائدة؟

تعليمات البناء

• برج السقوط

استخدام النموذج
ضع النموذج على سطحٍ صلب ومستوٍ. شغّل البرنامج وانتظر حتى يُعرض مستشعر اللمس على الشاشة. ضع الكرة في ذراع الكرة ثم اضغط على مستشعر اللمس خلف برج السقوط لبدء تجربة إسقاط. إذا كانت التجربة ناجحة، ستظهر على الشاشة ابتسامة عريضة يليها زمن السقوط. وإذا لم تكن كذلك، فسيظهر وجه حزين. وستُغلق ذراع الكرة تلقائيًا استعدادًا للتجربة التالية.

إجراء التجربة
أثناء إجراء تجاربهم، ذكّر طلابك بما يلي:

• إذا كانت التجربة ناجحة، يتم عرض وقت السقوط على الشاشة.
• سجل رقم التجربة وزمن السقوط في جدول اختبار. تأكد من ترك مساحة كافية لإضافة أعمدة للمزيد من الحسابات.
• قم بإجراء التجربة ثلاث مرات على الأقل واستخدم القيم المتوسطة لضمان استخدام أكثر النتائج دقة.

البرنامج

قم بتبسيط هذا الدرس من خلال:

• العمل مع طلابك لحل بعض الحسابات

انتقل بهذا الدرس إلى المستوى التالي من خلال:

• تشجيع طلابك على إجراء حسابات إضافية باستخدام القيم المقاسة
• شرح المغزى من استخدام القياسات المتوسطة (على سبيل المثال، القيم الحسابية تعني عكس القيم الوسيطة، القابلية للقيم المتطرفة) التي تحد من معدل أخطاء القياس بعد إجراء سلسلة من التجارب.
• تحدي الطلاب لابتكار طرق لتحسين دقة تجاربهم

القائمة المرجعية لملاحظات المعلم
أنشيء مقياسًا يناسب احتياجاتك، على سبيل المثال:

1. منجز بصورة جزئية
2. منجز بالكامل
3. منجز بصورة تتجاوز الهدف المحدد

استعن بمعايير النجاح التالية لتقييم مدى تقدم طلابك:

• طبق الطلاب المفاهيم و/أو العمليات الرياضية لتحديد ثابت الجاذبية.
• أوضح طلاب أن الكرة تتسارع بمعدل ثابت.
• حدد الطلاب المتغيرات المستقلة والخاضعة للرقابة في تجاربهم.

التقييم الذاتي
اطلب من كل طالب اختيار المستوى الذي يشعر بأنه أفضل تمثيل للأداء.

• البرونزية: أجريتُ التجارب ولكنني لم أحسب متوسط السرعة أو ثابت الجاذبية.
• الفضية: مع بضع المساعدة، حسبتُ متوسط السرعة وثابت الجاذبية.
• الذهبية: حسبتُ متوسط السرعة وثابت الجاذبية.
• البلاتينية: لم أقف عند حساب متوسط السرعة وثابت الجاذبية فقط، بل أجريتُ أيضًا حسابات إضافية باستخدام القيم التي تم قياسها.

لدمج تنمية مهارات فنون اللغة، اطلب من طلابك:

• إنشاء تقرير موجز يركز على نتيجة تجربتهم وكيف تقارن بالقيمة المقبولة لعجلة الجاذبية، تسارع الجاذبية بالقرب من سطح الأرض
• إنشاء عرض تقديمي يشرح نتائج تجاربهم وما تعلموه

ملاحظة: سيصلح ذلك لدرس أطول.

قد يرغب الطلاب الذين استمتعوا بهذا الدرس في استكشاف هذه المسارات المهنية:

• التصنيع والهندسة (العلوم المؤهلة للهندسة)
• العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (العلوم والرياضيات)