درس در يک نگاه
دانش آموزان با به کار بردن مهارتهای مشاهده، طبقهبندی و جمع آوری اطلاعات خواص آهنربا را تجربه کرده و میتوانند موارد استفاده از آهن ربا را در زندگی روزمره فهرست کنند و آزمايشهايی را درباره ی خواص آهنربا به طور گروهی طراحی و اجرا کنند.
اهداف/ پيامدها
در پايان اين درس انتظار میرود دانشآموزان بتوانند:
سطح 1- با آزمايشهايی خواص آهنربا را به نمايش بگذارند.
سطح ٢- استفادههايی از آهنربا را در زندگی روزمره گزارش کنند.
سطح ٣- با توجه به خواص آهنربا، بازی طراحی و اجرا کنند.
مواد و وسايل لازم
آهنربا با شکلها و قدرتهای مختلف، گيرهای کاغذ، کاغذهای رنگی، بطری شيشهای
من یک آهنربا دارم. با آهنربا کارهای جالبی میشود انجام داد.
هشدار: مراقب باشید آهنربا را کنار تلویزیون، رایانه، تلفن همراه و کارت پول نگذارید.
هر دانشآموز باید یک آهنربا داشته باشد تا در فعّالیتها شخصاً تجربه کند. یک آهنربا در اختیار فرزند خود بگذارید.
آهنربای عجیب من
یک روز وقتی داشتم با آهنربایم بازی میکردم، فهمیدم که بعضی چیزها به آهنربا میچسبند و بعضی چیزها نمیچسبند.
شما هم با آهنربای خود چیزهایی را که به آن میچسبند، پیدا کنید و با همکلاسیهای خود دربارهی آن گفتوگو کنید.
امروز همهی بچّهها آهنربای خود را به کلاس آوردهاند.
فهمیدیم که آهنرباها به شکلهای متفاوتی ساخته میشوند.
مسابقه و بازی با آهنربا
بچّهها میخواهند بدانند قویترین آهنربا مال چه کسی است؟ من هم در مسابقه شرکت کردم.
گاهی با دوستانم با آهنربا بازی میکنیم.
امروز فهمیدم که آهنربا از پشت کاغذ، گیرهی کاغذ را جذب میکند.
شما هم این آزمایش را با چیزهایی مثل کاغذ، مقوّا، صفحهی چوبی، نایلونی و شیشه انجام دهید.
با استفاده از این خاصیّت میتوانید در خانه یک نمایش علمی راه بیندازید.
علی و امیر حسین میخواهند گیرهها را از درون این بطری آب خارج کنند؛ شما چه راههایی را پیشنهاد میکنید؟
استفادههای آهنربا
امروز هر کدام از بچّهها یک استفاده از آهنربا را برای بقیه میگوید.
قطب نما و قبله نما از آهن ربا درست شدهاند. از آنها چه استفادهای میشود؟
چگونه میتوانید نشان دهید که عقربهی قبله نما آهنربا است.
آیا میدانید تمام وسایل برقی که میچرخند، آهنربا دارند؟ چرخ گوشت یکی از این وسایل است. چند وسیلهی دیگر را شما بگویید.
امروز وقتی با آهنرباها بازی میکردم فهمیدم که آهنرباها گاهی یکدیگر را جذب میکنند و گاهی ... .
شما هم آزمایش کنید تا کشف کنید.
آیا قدرت آهنربا در همهی قسمتهایش یکسان است؟
چگونه میتوانیم بفهمیم کدام قسمت آهنربا قویتر است؟
هدف از آزمایش بالای صفحه، آموزش نامگذاری قطبهای آهنربا نیست.
دانستنیهای معلم
دو قطبی مغناطيسی: يکی از ويژگیهای جالب آهنربا اين است که اگر آهنربايی را به دو يا چند قسمت بشکنيم هر قطعه نيز خود یک آهنربا با دو قط N و S است. هر چهقدر اين عمل شکستن را ادامه دهيم، باز هم قطعههای حاصل دارای دو قطب N و S خواهند بود میتوان چنين نتيجه گرفت که قطب N از S جدا شدنی نيست و کوچکترين ذرههای تشکيل دهندهی آهنرباها (يعنی اتمها و مولکولها) نيز آهنربا هستند و دو قطب N و S دارند. اين آهنرباهای کوچک را دو قطبی مغناطيسی مینامند.
چرا همهی مواد جذب آهنربا نمیشوند؟ بيشتر مواد به خوبی جذب آهنربا نمیشوند. آهن مادهای است که ظاهراً به شدت جذب آهنربا میشود دو مادهی ديگر که به خوبی آهن جذب آهنربا میشوند نيکل و کبالت هستند. آهن، نيکل و کبالت موادی هستند که میتوان از آنها آهنربا، درست کرد. اين مواد را فرو مغناطيس مینامند.
تفاوت مواد فرو مغناطيس با ساير مواد: همهی مواد از دو قطبیهای مغناطيسی تشکيل شدهاند (اتمها و مولکولها) اما طرز قرار گرفتن دو قطبیهای مغناطيسی در تمام مواد يکسان نيست در موادی مثل آلومينيوم، مس و …
دو قطبیهای مغناطيسی مثل شکل روبهرو همسو نيستند و به طور نامنظم در جهتهای مختلفاند.
در موادی مثل آهن و نيکل و کبالت دو قطبیهای مغناطيسی کوچک مثل شکل در حوزههايی با ابعادی کمتر از ميلیمتر به طور هم سو قرار دارند اما جهت دو قطبیهای مغناطيسی در حوزهها مثل هم نيست.
آهن چه تفاوتی با آهنربا دارد؟ آهنربا از مواد فرو مغناطيس مثل آهن به روشهای مختلف (مالشی، القايی، الکتريکی) ساخته میشود آهن هنگامی تبديل به آهنربا میشود که اکثر دو قطبیهای مغناطيسی همسو شوند و مرکز حوزهها از بين برود.
آهنربای قوی با آهن ربای ضعيف چه تفاوتی دارد؟ هرچه بيشتر دو قطبیهای مغناطيسی کوچک همسو شوند قدرت آهنربا بيشتر خواهد شد.
در دو سر آهن ربا که دو قطبیهای مغناطيسی کوچک آزاد هستند خاصيت آهنربايی بيشتر است.
نگهداری از آهنربا: دو قطبیهای مغناطيسی که در قطبهای آهنرباها آزاد هستند به مرور زمان چرخيده و باعث ضعيف شدن آهنربا میشوند با قرار دادن قطبهای ناهمنام دو آهنربا روی هم دو قطبیهای مغناطيسی کوچک در قطبها مفيد شده و بدين ترتيب مانع ضعيف شدن قدرت آهنرباها خواهند شد.
ميدان مغناطيسی زمين: انسان از گذشتههای بسيار دور به خاصيت مغناطيسی پی برده است ملاحان و جهان گردان در کارهای جاری خود از قطب نما استفاده میکنند. اثرهای مغناطيسی زمين بر زندگی جانوران و گياهان، موضوعی جالب و بحث انگيز برای پژوهشگران است. مثلاً پژوهشها نشان داده است که در برخی از پرندگان کوچندهساز و کاری جهت تشخيص جهت مغناطيسی موجود است.
نکات آموزشی
1- قبل از آموزش اين فصل با ارسال نامهای به والدين از آنها بخواهيد در اختيار فرزندشان آهنرباهای مختلف قرار دهند. اجازه دهيد در تمامی فعاليتهای اين فصل دانشآموز شخصاً کار با آهنربا را تجربه کند.
2- در شروع درس وانمود کنيد جعبهی گيرههای کاغذ از ميز به زمين افتاده و از بچهها بخواهيد کمک کرده و گيرههای پخش شده روی زمين را جمع کنند. سپس در اختيار آنها آهنربا قرار داده تا با آن گيرهها را جمع کنند. بدين ترتيب با کاربرد آهنربا آشنا میشوند.
3- دانش آموزان وسايلی را که در اختيار دارند به دو گروه چيزهايی که جذب آهنربا میشود، و چيزهايی که جذب نمیشوند طبقه بندی کنند و سپس از آنها بخواهيد مثل يک شکارچی چيزهايی را که جذب آهنربا میشوند را با چسباندن يک قطعه برچسب مشخص کرده و به کلاس گزارش کنند. و اين فعاليت را به خارج از کلاس و خانهی خود تعميم دهند. انتظار میرود همهی دانش آموزان قادر به انجام اين فعاليت باشند. میتوانيد فعاليت را به اين صورت انجام دهيد که تعدادی وسايلی را در اختيار دانش آموزان قرار داده اول از آنها بخواهيد حدس بزنند کدام جسم جذب آهنربا میشود بعد از آنها بخواهيد حدس خود را امتحان کنند.
4- در فعاليتهايی مثل پيدا کردن قویترين آهنربا در کلاس و يا فعاليت پی بردن به يکسان نبودن خاصيت آهنربايی در يک آهنربا اجازه دهيد راهحلها و پيشنهادها را دانش آموزان ارائه داده و راه حل خودشان را امتحان کنند. توجه کنيد هدف آموزش قطبهای آهنربا و نام گذاری قطبها نيست در سالهای بعد به آن پرداخته خواهد شد. انتظار میرود همهی دانش آموزان اين فعاليتها را انجام دهند.
فاصله آهنربا در جذب گيره
1- دربارهی ماهیگيری با آهنربا میتوانيد ساخت ماهیهای کاغذی و رنگ آميزی آنها را به عهده گروههای دانش آموزی بگذاريد. میتوانيد حروف الفبا را روی ماهیهای نوشته و از آنها بخواهيد مثلاً ماهیهايی که حرف «ب» دارند را با آهنربا صيد کنند يا گيرههای مسی پلاستيکی به ماهیها متصل باشد تا بعضی از ماهیها صيد نشوند. اجازه دهيد طراحی بازی و قوانين بازی را گروهها انجام دهند. انتظار میرود برخی از دانشآموزان بتوانند در بازی طراحی شده از همهی خواص آهنربا استفاده کنند.
2- توجه کنيد: در فعاليت عبور خاصيت آهنربايی از مواد مختلف مثل کاغذ، شيشه و … اجازه دهيد دانش آموز با انجام بازی و آزمايش با مواد مختلف مشاهده کند چه موادی خاصيت آهنربايی را از خود عبور میدهد و برای به کار بردن اين خاصيت گيرههايی را که درون بطری با دهانهی کوچک است به کمک آهنربا بيرون بياورد. يا میتوانيد آهنربا را در جيب لباس مخفی کرده و بپرسيد چرا اشياء آهنی مثل گيرههای کاغذ به جيب لباس چسبيده و نمیافتد؟ و از دانشآموز علت آن را بپرسيد. انتظار میرود همهی دانش آموزان عبور خاصيت آهنربايی از مواد مختلف را مشاهده کرده و با مواد مختلف امتحان کنند.
3- در فعاليت اثر قطبهای دو آهنربا بر يکديگر توجه کنيد هدف، آموزش قطبها و اثر قطبهای هم نام و غير هم نام نيست، در سالهای بعد آموزش خواهند ديد. بلکه فقط مشاهده جذب و دفع بين قطبها دو آهنربا است. در فعاليت استفاده از آهنربا در زندگی روزمره انتظار میرود بيشتر دانش آموزان استفاده از خواص آهنربا را در برخی وسايل مورد استفاده در زندگی روزمره گزارش دهند.
فعاليتهای پيشنهادی
جعبه يا قوطی يکسان را انتخاب کنيد، در سه تا از جعبهها آهنربای تيغهای و نعل اسبی و ميلهی آهنی، قرار داده و با چسب آنها را طوری به قوطی محکم کنيد که دانشآموزان به وجود آن پی نبرند. حال از دانش آموزان بخواهيد تشخيص دهند:
1- در کدام يک از جعبهها آهنربا هست؟ علت انتخاب خود را بگويند.
2- قویترين آهن ربا در کدام جعبه است؟
3- از آنها بپرسيد چگونه میتوان شکل آهنرباها را تشخيص دهند؟
روش و ابزار ارزشيابی
استفاده از آزمونهای عملکردی برای سنجش سطح توانايی دانش آموزان میتواند مورد استفاده قرار گيرد. برای مثال میتوانيد چند آهنربای مختلف و تعدادی سنجاق يا گيره را در اختيار دانش آموزان بگذاريد و از دانش آموزان بخواهيد به هر ترتيب که میتوانند آنها را طبقه بندی کنند يا با آن يک بازی طراحی کنند يا بر حسب قوت آهنربا آنها را مرتب کنند.
جدول ارزشيابی ملاکها و سطوح عملکرد
| ملاکها |
سطح 1 |
سطح 2 |
سطح 3 |
| درک و خاصيت آهنربا |
با اجرای آزمايشهايی خواص آهنربا را به نمايش بگذارد (يکسان نبودن قدرت در آهنرباها و در يک آهنربا -نفوذ خاصيت آهنربا از مواد- شکل ها) |
استفاده از خواص آهنربا را در برخی از وسايل مورد استفاده در زندگی روزمره گزارش دهند. |
راهحلهای متنوعی برای شناسايی قدرت قطبها پيشنهاد میدهند. |
| طراحی بازی و اجرای آن |
بازی طراحی شده، الگو گرفته از بازیهای رايج است. |
بازی طراحی شده نشان دهندهی قدرت و شکل آهنربا است. |
بازی طراحی شده با استفاده از مجموعه خواص آهنربا است و بيانگر ترکيب اين خواص برای افزايش جذابيت بازی است. |
