درسنامه آموزشی علوم تجربی کلاس ششم با پاسخ درس 9: سفر انرژی
-
علوم تجربی
- درس 1: زنگ علوم
- درس 2: سرگذشت دفتر من
- درس 3: کارخانهی کاغذ سازی
- درس 4: سفر به اعماق زمین
- درس 5: زمین پویا
- درس 6: ورزش و نیرو (1)
- درس 7: ورزش و نیرو (2)
- درس 8: طراحی کنیم و بسازیم
- درس 9: سفر انرژی
- درس 10: خیلی کوچک، خیلی بزرگ
- درس 11: شگفتیهای برگ
- درس 12: جنگل برای کیست؟
- درس 13: سالم بمانیم
- درس 14: از گذشته تا آینده
ما در زندگی روزمره، کلمهی انرژی را در گفتهها و نوشتههای خود به کار میبریم.
شما چه مواقعی کلمهی انرژی را به کار میبرید؟ برای چه کارهایی به انرژی نیاز دارید؟ میدانیم انرژی یعنی توانایی انجام کار، بنابراین هرگاه بخواهیم کار یا عملی را انجام دهیم از کلمه انرژی استفاده میکنیم. در حقیقت انجام کارها محتاج صرف انرژی است، برای انجام تمام کارها به انرژی نیاز داریم، از کارهای بسیار کوچک و راحت مثل برداشتن یک لیوان تا کارهای بسیار بزرگ مثل هل دادن یک وسیله سنگین.
آزمایش کنید (صفحه 66 کتاب درسی)
فعّالیتهای زیر را انجام دهید و بگویید در هر مورد، چه شکلی از انرژی به شکل دیگر تبدیل میشود؟
1- دستهای خود را به هم مالش دهید تا احساس گرم شدن کنید. انرژی ماهیچهای به گرمایی
2- با مداد بر لبهی لیوان ضربه بزنید تا صدا تولید شود. انرژی حرکتی به صوتی
3- توپی را مطابق شکل پرتاب کنید تا با اسباب بازیها برخورد کند و آنها را به حرکت در آورد. انرژی حرکتی به حرکتی
4- بر روی طبل پلاستیکی چند دانه برنج بریزید و سپس در نزدیکی پوستهی طبل صدای محکمی ایجاد کنید. انرژی صوتی به حرکتی
5- مارپیچ کاغذی را بالای منبع گرما (شوفاژ یا بخاری) بگیرید تا به چرخش درآید. انرژی گرمایی به حرکتی
مشاهده کردید که انرژی به شکلهای گوناگون مانند انرژی حرکتی، گرمایی، نورانی، صوتی و... دیده میشود و میتواند از شکلی به شکل دیگر تبدیل شود. شما چه شکلهای دیگری را از انرژی میشناسید؟ انرژی الکتریکی، انرژی اتمی، انرژی شیمیایی، انژی ماهیچهای
در زندگی روزمره از کدام شکلهای انرژی بیشتر استفاده میکنید؟ انرژی شیمیایی، الکتریکی و حرکتی
انرژی در چه موادّی ذخیره میشود؟
حتماً تا به حال تجربه کردهاید وقتی گرسنه هستید، خوردن مقداری موادّ خوراکی مانند کشمش یا خرما میتواند به بدن شما انرژی برساند. آیا در این مواد انرژی ذخیره شده است؟ بله
انرژی موادّ خوراکی از کجا به دست میآید؟ این انرژی بهطور مستقیم و یا غیرمستقیم از نور خورشید و با عمل فتوسنتز یا غذاسازی گیاه به دست میآید.
انرژی نورانی خورشید در غذاهایی که گیاهان میسازند، ذخیره میشود.
با توجّه به شکل، انرژی آب، باد و سوختها چه ارتباطی با انرژی خورشید دارند؟ خورشید به دریاها و اقیانوسها میتابد و باعث تبخیر آب میشود. بخار آب در هوا سرد شده و عمل میعان رخ میدهد و سپس باعث بارش باران میشود. اختلاف دمای خشکی و دریا باعث ایجاد باد و موج میشود. سوختی مانند زغال سنگ منشأ گیاهی دارد. گیاهان با عمل غذاسازی (فتوسنتز) غذا تولید و ذخیره میکنند. پس از مرگ گیاهان آنها در زیر رسوبات قرار میگیرند و بعد از سالیان دراز تجزیه میشوند و به زغال تبدیل میشوند که پس از سوختن زغال انرژی نورانی و گرمایی تبدیل میشود.
اغلب انرژی لازم برای گرم کردن خانهها و به حرکت درآوردن ماشینها و نیروگاهها به وسیلهی سوختهای فسیلی تأمین میشود. در سوختهایی مانند زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی و چوب انرژی ذخیره شده است. قسمتی از انرژی موجود در این مواد، هنگام سوختن به شکلهای موردنیاز مانند گرما و حرکت تبدیل میشود.
گفتوگو (صفحه 67 کتاب درسی)
- نور خورشید چگونه به ایجاد ابر، باد و باران کمک میکند؟ خورشید به سطح آبها میتابد و باعث بخار شدن آب میشود. این بخارها به سمت بالا حرکت میکنند و به هوای سرد برخورد کرده سپس متراکم می شود و ابر به وجود میآید. آگر شرایط بارش ایجاد شود بارش صورت میگیرد و آب به سطح زمین جاری میشود.
- بسیاری از دانشمندان معتقدند منبع اصلی بیشتر انرژیهایی که ما در زندگی مصرف میکنیم، نور خورشید است. شما در این مورد چه فکر میکنید؟ دلایل خود را در گروه بیان کنید. گیاهان سبز به کمک نور خورشید مواد غذایی تهیه میکنند و به این ترتیب انرژی نور خورشید را در محصولات خود ذخیره میکنند. به این انرژی، انرژی شیمیایی میگوییم. زندگی همه موجودات زنده اعم از گیاهان، جانوران و انسانها به انرژی شیمیایی ذخیره شده در غذاها بستگی دارد. گیاهان غذا ساز و تولید کننده هستند و از این غذاها، خود گیاه و جانوران و انسان استفاده میکنند. جانوران گوشتخوار نیز انرژی مورد نیاز خود را با خوردن جانوران گیاهخوار تأمین میکنند. در حقیقت زنجیره غذایی همان زنجیره انرژی است که انرژی اولیهاش از خورشید تأمین میگردد.
پیش از این دیدیم در بعضی مواد مانند موادّ غذایی و سوختها، انرژی بهطور طبیعی ذخیره شده است. در بعضی از وسایل مانند باتریها نیز میتوان انرژی ذخیره کرد. باتریها بر اساس کاربرد، به شکلها، اندازهها و ویژگیهای مختلفی طرّاحی و ساخته میشوند.
فکر کنید (صفحه 68 کتاب درسی)
آیا وسیلههایی را میشناسید که به کمک باتری کار کنند؟ تلفن همراه - تبلت - چراغ قوه - رادیو
وقتی چراغ قوّه یا اسباب بازی متحرّک را به کار میاندازید، انرژی ذخیره شده در باتری به چه شکلهایی از انرژی تبدیل میشود؟ چراغ قوه: الکتریکی به نورانی و گرمایی - اسباب بازی: الکتریکی به حرکتی، صوتی، نورانی و گرمایی
کاوشگری (صفحه 68 کتاب درسی)
وسایل و موادّ مورد نیاز: قطعهی پلاستیکی، وزنه، تکیهگاه، خط کش
1- با استفاده از یک خطکش و تکیهگاه، اهرمی بسازید.
2- یک قطعهی پلاستیکی را مطابق شکل روی لبهی خطکش قرار دهید، سپس وزنه را از فاصلهی 15 سانتی متری بر روی لبهی دیگر خطکش رها کنید، چه مشاهده میکنید؟ اهرم انرژی پتانسیل خود را به حرکت تبدیل میکند سپس به خط کش برخورد میکند و باعث به حرکت درآمدن خطکش میشود خطکش هم نیروی خود را به قطعهٔ پلاستیکی داده و قطعهٔ پلاستیکی به بالا پرتاب میشود.
3- بار دیگر وزنه را از ارتفاع 25 و 35 سانتی متری رها کنید، چه تغییری مشاهده میکنید؟ قطعهٔ پلاستیکی بیشتر از قبل به بالا پرتاب شد.
4- در کدام حالت، قطعه ی پلاستیکی بیشتر به هوا پرتاب می شود؟ زمانی که وزنه را از ارتفاع 35 متری رها میکنیم.
- آیا میتوان گفت؛ هر چه ارتفاع جسم رها شده از سطح زمین بیشتر باشد، انرژی ذخیره شده در آن بیشتر است؟ بله هر چه جسم جرم بیشتری داشته باشد و همینطور ارتفاع بیشتر انرژی پتانسیل گرانشی آن بیشتر است.
کاوشگری (صفحه 69 کتاب درسی)
وسایل و موادّ مورد نیاز: وزنه، فنر، خطکش
1- مطابق شکل فنری را از تکیهگاهی آویزان کنید و کنار آن یک خط کش بچسبانید.
2- وزنهی کوچکی را از انتهای فنر آویزان کنید و محلّ توقّف وزنه را مشخّص کنید.
3- وزنه را به اندازهی 2 سانتی متر به طرف پایین بکشید و سپس رها کنید. وزنه تا چه ارتفاعی بالا میرود؟ 2 سانتیمتر بیشتر از حالت اولیه
4- آزمایش را با کشیدن وزنه به اندازهی 3 سانتی متر، 4 سانتی متر و... تکرار کرده و هر بار ارتفاعی را که جسم بالا میرود اندازهگیری و یادداشت کنید. فنر هر چقدر کشیده شود به همان اندازه نسبت به حالت اولیه بالاتر میرود.
- در کدام حالت، انرژی ذخیره شده در مجموعهی جسم و فنر بیشتر است؟ زمانی که فنر بیشتر کشیده شده باشد.
- نتیجهی کاوش خود را در یک یا چند سطر بنویسید. در فنر انرژی پتانسیل کشسانی وجود دارد یعنی فنر پس از فشردگی یا کشیدگی با برداشتن نیرو مجدداً به حالت اولیه بر میگردد.
فکر کنید (صفحه 69 کتاب درسی)
علی خودکاری دارد که درون آن از فنر استفاده شده است؛ این فنر با استفاده از دکمهای که در کنار خودکار قرار گرفته، از حالت فشرده خارج میشود. او فنر خودکار را در حالت فشرده قرار داده و جسمی را مطابق شکل جلوی آن قرار میدهد. اگر دکمه را فشار دهد، چه اتفّاقی میافتد؟ پاسخ خود را توضیح دهید. پس از خارج کردن فنر از حالت فشرده، انرژی پتانسیل کشسانی فنر آزاد شده و این انرژی به جسم منتقل شده و جسم را به سمت بالا پرتاب میکند.
آزمایش کنید (صفحه 70 کتاب درسی)
یک اسباب بازی کوکی (فنردار) تهیه و آن را کمی کوک و رها کنید. بار دیگر آن را بیشتر کوک و رها کنید. چه مشاهده میکنید؟ مشاهده میشود هر چه عمل کوک کردن بیشتر انجام گیرد (فنر اسباب بازی بیشتر فشرده شود) اسباب بازی مدت زمان بیشتری حرکت میکند، همچنین سرعت حرکت اسباب بازی نیز بیشتر میشود.
فکر کنید (صفحه 70 کتاب درسی)
هنگامی که ماشین اسباب بازی یا عروسکی را کوک میکنید، انرژی ذخیره شده در این وسیلهها، به چه انرژیهایی تبدیل میشود؟ انرژی ماهیچهای دستهای ما به انرژی ذخیرهای تبدیل میشود و پس از رهاسازی اسباب بازی و قطع نمودن عمل کوک، انرژی ذخیرهای به انرژی حرکتی تبدیل میگردد.
انرژی دائماً از شکلی به شکل دیگر تبدیل میشود
انرژی دائماً در سفر است. وقتی آب از بالای آبشار سرازیر میشود، انرژی که به علّت قرار گرفتن آب در ارتفاع در آن ذخیره شده است با پایین آمدن آب به تدریج به انرژی حرکتی تبدیل میشود. وقتی این آب روی توربین میریزد، انرژی آن به انرژی حرکتی توربین تبدیل میشود. توربین هم با چرخش خود، دستگاه مولّد برق را به حرکت در میآورد و انرژی الکتریکی تولید میشود. انرژی الکتریکی میتواند به انرژیهای حرکتی، صوتی، گرمایی، نورانی و سایر انرژیهای موردنیاز ما تبدیل شود و این تبدیل انرژی پیوسته ادامه پیدا میکند.
گفتوگو (صفحه 71 کتاب درسی)
در گروه خود، سفر انرژی را برای هر یک از موارد زیر بیان کنید:
- ورزشکاری که تیر و کمان را میکشد و سپس آن را رها میکند. هنگام کشیدن تیر و کمان، انرژی ماهیچهای در آن ذخیره میشود و با رها کردن، انرژی ذخیره شده به انرژی حرکتی تبدیل میشود. این حرکت می تواند انرژی صوتی نیز تولید کند.
- کوهنوردی که از کوه بالا میرود و سپس با چتر نجات پایین میآید. هنگام بالا رفتن انرژی حرکتی و ماهیچهای به انرژی ذخیرهای تبدیل میشود و هنگام پایین آمدن با چتر انرژی ذخیرهای به حرکتی تبدیل میشود.
- آبی که پشت سد جمع میشود و سپس توربین برق آبی را میچرخاند و انرژی الکتریکی تولید میشود. آب پشت سد دارای انرژی ذخیرهای میباشد و هنگام رها شدن از سد به انرژی حرکتی تغییر مییابد و توربین را میچرخاند و این انرژی حرکتی توربین به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.
علم و زندگی (صفحه 71 کتاب درسی)
وسیله یا پدیدهای را شناسایی کنید که تبدیل انرژی را نشان دهد. آن را به کلاس بیاورید و به دوستان خود معرّفی کنید. آیا میتوانید خودتان وسیلهای با این ویژگی طرّاحی کنید؟
من اسباب بازی خودم را به کلاس میآورم و آن را روشن میکنم. انرژی الکتریکی به حرکتی، صوتی و گرمایی تبدیل میشود.
فکر کنید (صفحه 71 کتاب درسی)
آیا میتوانید وسیله یا پدیدهای معرّفی کنید که در آن دو تبدیل انرژی یا بیشتر انجامپذیر باشد؟ لامپ : انرژی الکتریکی به نورانی و گرمایی تبدیل میشود.
تصوّر کنید که انرژی نتواند از یک شکل به شکل دیگر تغییر یابد. در این صورت چه مشکلاتی در زندگی ما پیش میآید؟ تمام فعالیتهایی که نیاز به تبدیل انرژی دارند، دیگر قابل انجام نخواهند بود. در این صورت زندگی انسان و دیگر جانداران دچار اختلال میشود و ادامه حیات مشکل یا حتی غیر ممکن میگردد. تمام تواناییهای خود را ازدست میدهیم و تمام دستگاههای ساخت بشر بدون کاربرد میمانند.
اندازهگیری انرژی
شما برای هر فعّالیتی که انجام میدهید، انرژی مصرف میکنید. مقدار مصرف انرژی در برخی از فعّالیتها مانند مسابقهی دو بیشتر و در برخی از فعّالیتها مانند پیادهروی معمولی کمتر است. انرژی با واحدی به نام ژول (J) اندازهگیری میشود؛ مثلاً ما برای دویدن در یک ساعت 2800 کیلوژول و برای پیادهروی آرام 650 کیلوژول انرژی نیاز داریم.
روی بستهبندی موادّ غذایی، لوازم برقی خانگی و لامپهای روشنایی برچسبهایی دیده میشود که میزان انرژی موجود در مادّهی غذایی یا انرژی مصرفی دستگاه را به ما نشان میدهد.
توجّه: یکای انرژی روی موادّ غذایی بر حسب کیلو کالری نوشته میشود و هر کیلو کالری بهطور تقریبی معادل 4000 ژول است.
کاوشگری (صفحه 72 کتاب درسی)
با استفاده از اطّلاعاتی که روی بستههای موادّ غذایی نوشته شده است، میزان انرژی موجود در آنها را با یکدیگر مقایسه کنید و به کلاس گزارش دهید.
نام مادهٔ غذایی | مقدار | کیلوکالری |
آدامس | یک عدد | 2 |
آجیل درهم | 100 گرم | 650 |
بستنی | 100 گرم | 190 |
برنج پخته | 100 گرم | 120 |
باقلوا | 100 گرم | 550 |
پنیر پاستوریزه | 100 گرم | 210 |
عسل | 100 گرم | 300 |