درس در یک 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 آزمایشهایی را درباره ی خواص آهنربا به طور گروهی طراحی و اجرا کنند.
اهداف/ پیامدها
در پایان این درس انتظار میرود دانشآموزان بتوانند:
سطح 1- با آزمایشهایی خواص آهنربا را به نمایش بگذارند.
سطح 2- استفادههایی از آهنربا را در زندگی روزمره گزارش کنند.
سطح 3- با توجه به خواص آهنربا، بازی طراحی و اجرا کنند.
مواد و وسایل لازم
آهنربا با شکلها و قدرتهای مختلف، گیرهای کاغذ، کاغذهای رنگی، بطری شیشهای
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 مغناطیسی: یکی از ویژگیهای جالب آهنربا این است که اگر آهنربایی را به دو یا چند قسمت بشکنیم هر قطعه نیز خود یک آهنربا با دو قط N و S است. هر چهقدر این عمل شکستن را ادامه دهیم، باز هم قطعههای حاصل دارای دو قطب N و S خواهند بود میتوان چنین نتیجه گرفت که قطب N از S جدا شدنی نیست و کوچکترین ذرههای تشکیل دهندهی آهنرباها (یعنی اتمها و مولکولها) نیز آهنربا هستند و دو قطب N و S دارند. این آهنرباهای کوچک را دو قطبی مغناطیسی مینامند.
چرا همهی مواد جذب آهنربا نمیشوند؟ بیشتر مواد به خوبی جذب آهنربا نمیشوند. آهن مادهای است که ظاهراً به شدت جذب آهنربا میشود دو مادهی دیگر که به خوبی آهن جذب آهنربا میشوند نیکل و کبالت هستند. آهن، نیکل و کبالت موادی هستند که میتوان از آنها آهنربا، درست کرد. این مواد را فرو مغناطیس مینامند.
تفاوت مواد فرو مغناطیس با سایر مواد: همهی مواد از دو قطبیهای مغناطیسی تشکیل شدهاند (اتمها و مولکولها) اما طرز قرار گرفتن دو قطبیهای مغناطیسی در تمام مواد یکسان نیست در موادی مثل آلومینیوم، مس و …
دو قطبیهای مغناطیسی مثل شکل روبهرو همسو نیستند و به طور نامنظم در جهتهای مختلفاند.
در موادی مثل آهن و نیکل و کبالت دو قطبیهای مغناطیسی کوچک مثل شکل در حوزههایی با ابعادی کمتر از میلیمتر به طور هم سو قرار دارند اما جهت دو قطبیهای مغناطیسی در حوزهها مثل هم نیست.
آهن چه تفاوتی با آهنربا دارد؟ آهنربا از مواد فرو مغناطیس مثل آهن به روشهای مختلف (مالشی، القایی، الکتریکی) ساخته میشود آهن هنگامی تبدیل به آهنربا میشود که اکثر دو قطبیهای مغناطیسی همسو شوند و مرکز حوزهها از بین برود.
آهنربای قوی با آهن ربای ضعیف چه تفاوتی دارد؟ هرچه بیشتر دو قطبیهای مغناطیسی کوچک همسو شوند قدرت آهنربا بیشتر خواهد شد.
در دو سر آهن ربا که دو قطبیهای مغناطیسی کوچک آزاد هستند خاصیت آهنربایی بیشتر است.
نگهداری از آهنربا: دو قطبیهای مغناطیسی که در قطبهای آهنرباها آزاد هستند به مرور زمان چرخیده و باعث ضعیف شدن آهنربا میشوند با قرار دادن قطبهای ناهمنام دو آهنربا روی هم دو قطبیهای مغناطیسی کوچک در قطبها مفید شده و بدین ترتیب مانع ضعیف شدن قدرت آهنرباها خواهند شد.
میدان مغناطیسی زمین: انسان از گذشتههای بسیار دور به خاصیت مغناطیسی پی برده است ملاحان و جهان گردان در کارهای جاری خود از قطب نما استفاده میکنند. اثرهای مغناطیسی زمین بر زندگی جانوران و گیاهان، موضوعی جالب و بحث انگیز برای پژوهشگران است. مثلاً پژوهشها نشان داده است که در برخی از پرندگان کوچندهساز و کاری جهت تشخیص جهت مغناطیسی موجود است.
نکات آموزشی
1- قبل از آموزش این فصل با ارسال نامهای به والدین از آنها بخواهید در اختیار فرزندشان آهنرباهای مختلف قرار دهند. اجازه دهید در تمامی فعالیتهای این فصل دانشآموز شخصاً کار با آهنربا را تجربه کند.
2- در شروع درس وانمود کنید جعبهی گیرههای کاغذ از میز به زمین افتاده و از بچهها بخواهید کمک کرده و گیرههای پخش شده روی زمین را جمع کنند. سپس در اختیار آنها آهنربا قرار داده تا با آن گیرهها را جمع کنند. بدین ترتیب با کاربرد آهنربا آشنا میشوند.
3- دانش آموزان وسایلی را که در اختیار دارند به دو گروه چیزهایی که جذب آهنربا میشود، و چیزهایی که جذب نمیشوند طبقه بندی کنند و سپس از آنها بخواهید مثل یک شکارچی چیزهایی را که جذب آهنربا میشوند را با چسباندن یک قطعه برچسب مشخص کرده و به کلاس گزارش کنند. و این فعالیت را به خارج از کلاس و خانهی خود تعمیم دهند. انتظار میرود همهی دانش آموزان قادر به انجام این فعالیت باشند. میتوانید فعالیت را به این صورت انجام دهید که تعدادی وسایلی را در اختیار دانش آموزان قرار داده اول از آنها بخواهید حدس بزنند کدام جسم جذب آهنربا میشود بعد از آنها بخواهید حدس خود را امتحان کنند.
4- در فعالیتهایی مثل پیدا کردن قویترین آهنربا در کلاس و یا فعالیت پی بردن به یکسان نبودن خاصیت آهنربایی در یک آهنربا اجازه دهید راهحلها و پیشنهادها را دانش آموزان ارائه داده و راه حل خودشان را امتحان کنند. توجه کنید هدف آموزش قطبهای آهنربا و نام گذاری قطبها نیست در سالهای بعد به آن پرداخته خواهد شد. انتظار میرود همهی دانش آموزان این فعالیتها را انجام دهند.
فاصله آهنربا در جذب گیره
1- دربارهی ماهیگیری با آهنربا میتوانید ساخت ماهیهای کاغذی و رنگ آمیزی آنها را به عهده گروههای دانش آموزی بگذارید. میتوانید حروف الفبا را روی ماهیهای نوشته و از آنها بخواهید مثلاً ماهیهایی که حرف «ب» دارند را با آهنربا صید کنند یا گیرههای مسی پلاستیکی به ماهیها متصل باشد تا بعضی از ماهیها صید نشوند. اجازه دهید طراحی بازی و قوانین بازی را گروهها انجام دهند. انتظار میرود برخی از دانشآموزان بتوانند در بازی طراحی شده از همهی خواص آهنربا استفاده کنند.
2- توجه کنید: در فعالیت عبور خاصیت آهنربایی از مواد مختلف مثل کاغذ، شیشه و … اجازه دهید دانش آموز با انجام بازی و آزمایش با مواد مختلف مشاهده کند چه موادی خاصیت آهنربایی را از خود عبور میدهد و برای به کار بردن این خاصیت گیرههایی را که درون بطری با دهانهی کوچک است به کمک آهنربا بیرون بیاورد. یا میتوانید آهنربا را در جیب لباس مخفی کرده و بپرسید چرا اشیاء آهنی مثل گیرههای کاغذ به جیب لباس چسبیده و نمیافتد؟ و از دانشآموز علت آن را بپرسید. انتظار میرود همهی دانش آموزان عبور خاصیت آهنربایی از مواد مختلف را مشاهده کرده و با مواد مختلف امتحان کنند.
3- در فعالیت اثر قطبهای دو آهنربا بر یکدیگر توجه کنید هدف، آموزش قطبها و اثر قطبهای هم نام و غیر هم نام نیست، در سالهای بعد آموزش خواهند دید. بلکه فقط مشاهده جذب و دفع بین قطبها دو آهنربا است. در فعالیت استفاده از آهنربا در زندگی روزمره انتظار میرود بیشتر دانش آموزان استفاده از خواص آهنربا را در برخی وسایل مورد استفاده در زندگی روزمره گزارش دهند.
فعالیتهای پیشنهادی
جعبه یا قوطی یکسان را انتخاب کنید، در سه تا از جعبهها آهنربای تیغهای و نعل اسبی و میلهی آهنی، قرار داده و با چسب آنها را طوری به قوطی محکم کنید که دانشآموزان به وجود آن پی نبرند. حال از دانش آموزان بخواهید تشخیص دهند:
1- در کدام یک از جعبهها آهنربا هست؟ علت انتخاب خود را بگویند.
2- قویترین آهن ربا در کدام جعبه است؟
3- از آنها بپرسید چگونه میتوان شکل آهنرباها را تشخیص دهند؟
روش و ابزار ارزشیابی
استفاده از آزمونهای عملکردی برای سنجش سطح توانایی دانش آموزان میتواند مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال میتوانید چند آهنربای مختلف و تعدادی سنجاق یا گیره را در اختیار دانش آموزان بگذارید و از دانش آموزان بخواهید به هر ترتیب که میتوانند آنها را طبقه بندی کنند یا با آن یک بازی طراحی کنند یا بر حسب قوت آهنربا آنها را مرتب کنند.
جدول ارزشیابی ملاکها و سطوح عملکرد
| ملاکها |
سطح 1 |
سطح 2 |
سطح 3 |
| درک و خاصیت آهنربا |
با اجرای آزمایشهایی خواص آهنربا را به نمایش بگذارد (یکسان نبودن قدرت در آهنرباها و در یک آهنربا -نفوذ خاصیت آهنربا از مواد- شکل ها) |
استفاده از خواص آهنربا را در برخی از وسایل مورد استفاده در زندگی روزمره گزارش دهند. |
راهحلهای متنوعی برای شناسایی قدرت قطبها پیشنهاد میدهند. |
| طراحی بازی و اجرای آن |
بازی طراحی شده، الگو گرفته از بازیهای رایج است. |
بازی طراحی شده نشان دهندهی قدرت و شکل آهنربا است. |
بازی طراحی شده با استفاده از مجموعه خواص آهنربا است و بیانگر ترکیب این خواص برای افزایش جذابیت بازی است. |
