לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
נושא :אנרגית קרינה (אור) -המרת אנרגיה /כיתה :ו'
מהי ההשפעה של צבע התיבה על טמפרטורת האוויר שהיא מכילה?
אתגר ממדבר הקרח למדבר החול הבדווי מכין בגדים כהים מהעזים שהוא מגדל ואילו האסקימואי מכין בגדים בהירים מפרוות של איילים שהוא צד או מגדל .לבדווי במדבר בגדים שחורים .לאסקימואי במדבר הקרח בגדים לבנים. האם צבע הבגדים של כל אחד מתאים לדעתכם לתנאי הטמפרטורה בסביבת החיים ? כן /לא נמק
מה נחקור? בניסוי זה נבחן את תופעת בליעת אור ,באמצעות ניסוי הבודק את השפעת צבע התיבה (אחת בצבע לבן ואחת בצבע שחור) על טמפרטורת האוויר שהיא מכילה .כל קבוצה תבחר תיבה בצבע אחר לניסוי ותעמיד את הניסוי בשיתוף קבוצה שנייה .כך ננסה לגלות אם אכן לבוש בצבע שחור
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי מתאים לתנאי הטמפרטורה במדבר החול ואילו לבוש בצבע לבן מתאים לתנאי הטמפרטורה במדבר הקרח.
ציוד וחומרים
טאבלט אינשטיין +או לאבמייט איינשטיין+
2מנורת שולחן 100ואט 2קופסאות קרטון ממדי הקופסא :אורך 28ס"מ ,רוחב 16ס"מ ,גובה 4ס"מ.
מסקינטייפ
סרגל
סכין יפנית לחיתוך (יעשה על ידי מבוגר בלבד)
2שקפים מפלסטיק
צבע גואש/אקרילי שחור
צבע גואש/אקרילי לבן
מברשת צבע
כללי בטיחות :החיתוך בסכין יפנית יעשה על ידי מורה או מבוגר
העמדת הניסוי עבודה קבוצתית .1הפעילו את טאבלט אינשטיין +או לאבמייט איינשטיין+ )
.2לחצו על תוכנת ה) MiLAB- .3הגדירו את מערך אוגר הנתונים
מערך אוגר הנתונים טמפרטורה קצב הדגימה:
1בשנייה
משך הדגימה:
10דקות
imagine explore learn •
•
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
רגע לפני... שערו האם יהיה שינוי בטמפרטורת האוויר בתיבה הלבנה? האם יהיה שינוי בטמפרטורת האוויר בתיבה השחורה? האם יהיה שינוי בשתיהן? הסבירו. ציירו את עקומת הגרף שהנכם משערים שתתקבל. תיבה לבנה
טמפרטורה
זמן תיבה שחורה
טמפרטורה
זמן
imagine explore learn •
•
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
ביצוע הניסוי .1צבעו תיבה אחת בצבע שחור (צבע אקרליק/שמן) .הניחו לצבע להתייבש היטב. .2צבעו תיבה אחת בצבע לבן (צבע אקרליק/שמן) .הניחו לצבע להתייבש היטב. .3בכל אחת מן התיבות :הלבנה והשחורה יש לחתוך מהפאה העליונה מלבן באורך של 12ס"מ ורוחב של 20סמ' (על מנת שנוכל לראות את טאבלט איינשטיין מבעד לתיבה). .4העזרו במבוגר או מורה על מנת לחתוך את המלבן. .5הניחו את שקף הפלסטיק מתחת לפתח המלבן שחתכתם והדביקו עם מסקינטייפ עד לאטימת הצדדים. .6הכניסו לכל אחת מן התיבות את טאבלט איינשטיין והצמידו אותו עם מסקינטייפ לדפנות התיבה כדי לקבע אותו. .7הציבו כל מנורת שולחן במרכז כל תיבה בגובה של 4ס"מ מהשולחן ובמרחק של 20ס"מ מכל תיבה. .8הדליקו את המנורות. .9לחצו על צלמית גרף ) .10לחצו על התחל )
( ומדי תצוגה (
)לתצוגת גרפית של הנתונים.
( כדי להתחיל רישום של הנתונים.
.11סגרו את התיבות והעמידו כשהפאות ללא החיתוך פונות לכוון המנורות. .12עקבו אחר שינויי הטמפרטורה של האוויר בכל תיבה המוצגים בגרף במשך 10דקות. .13לחצו עצור )
( בתום הניסוי.
.14לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על-ידי לחיצה על צלמית שמור ( הכלים העליון. .15בצעו חזרות על המדידות (סעיפים .)9-14
עיבוד נתונים עבודה קבוצתית .1מהם הגורמים השווים בניסוי? .2מהו הגורם השונה והמשפיע בניסוי?
imagine explore learn •
•
) בסרגל
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי .3מה הגורם המושפע בניסוי? .4כמה חזרות ביצעתם? מדוע חשוב לבצע חזרות? .5השלימו את הנתונים בטבלה עבור הגרף המייצג את צבע התיבה שבחרתם בניסוי: לבנה /שחורה הקישו בגרף על הנקודה המציינת את הטמפרטורה ההתחלתית.
הקישו בגרף על הנקודה המציינת את הטמפרטורה הסופית.
מהו הפרש הטמפרטורה שהתקבל?
.6העלו את ממצאי הטבלה השיתופית ל Google Doc-והשוו את הממצאים עם קבוצות אחרות. מדידה 1
טמפרטורה התחלתית
טמפרטורה סופית
שחור לבן מדידה 2 שחור לבן מדידה 3 שחור לבן
תוצאות ומסקנות צפו בממצאים שהעליתם לטבלה השיתופית ודונו בשאלות הבאות: דיון במליאה המשגת התופעה: .1באיזו תיבה טמפרטורת האוויר עלתה יותר ? .2מדוע עלתה הטמפרטורה בתיבה זו? .3איזו תופעה באה לידי ביטוי כשאור פוגע בחומר? .4האם השערתם עלתה בקנה אחד עם תוצאות המדידה?
imagine explore learn •
•
הפרש טמפרטורות
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
יישום .1רשמו אילו תופעות הקשורות לאור מתרחשות כשמאירים על גופים אלה:
גוף לבן
גוף שקוף
גוף שחור
מראה
.2חזרה לשאלת האתגר: "האם צבע הבגדים של כל האסקימואי והבדואי מתאים לדעתכם לתנאי הטמפרטורה בסביבת החיים"? העזרו בתוצאות הניסוי המדעי שערכתם כדי לנסח טיעון בו תמליצו איזה צבע בגדים מומלץ ללבוש בתנאי טמפרטורה של אקלים מדברי ובאקלים קוטבי .
טיעון
נימוק מדעי
טענה
חשבו על הסיבה של האסקימואי והבדואי לשימוש בחומרים הללו למרות שצבע הבגדים אינו מתאים לתנאי הטמפרטורה בסביבתם.
חקירת המשך .1אספו מידע על מערכת טכנולוגית לחימום מים באמצעות אנרגית קרינה (אור). א .פרטו את הצורך במערכת כזו ,מהי מטרתה ומהם מרכיבי המערכת הטכנולוגית. ב .תכננו ניסוי הבודק כיצד מסייעים קולטי שמש לחימום המים ? התייחסו לעוצמה וכוון הקרינה.
imagine explore learn •
•
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
רקע מדעי השמש היא מקור אור טבעי הפולט אור .לאור מכל מקור שהוא יש תכונות משותפות :הוא נע בקווים ישרים במהירות הגדולה ביותר המוכרת בטבע (כ 300,000-ק"מ בשניה) .כאשר האור פוגע בגוף כלשהו מתקיימות בו זמנית תופעות של החזרת אור ,שבירת אור ואו בליעת אור. העוצמה של תכונה כזו או אחרת מושפעת מתכונות החומר בו קרני האור נפגשות .תכונות כגון: סוג החומר ,העובי ,הצורה ,שטח הפנים של המשטח (חלק או מחוספס) ,מידת השקיפות ועוד. הקשר בין החזרה ובליעה כאשר מאירים גוף אטום כהה ,הוא בולע את רוב האור הנופל עליו ומחזיר מעט ממנו. גוף בהיר המואר באותה מידה ,מחזיר את רוב האור הפוגע בו .ובולע מעט ממנו. בליעת אור בצבע כהה וגלגול אנרגיה מה קורה לאור שנבלע בתוך הגוף? אור הנבלע בתוך גוף מחמם אותו .כלומר ,אנרגית האור הופכת לאנרגית חום.
imagine explore learn •
•
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי מתוך מסמך ההתנסויות לכיתה ו'
אנרגיית קרינה (אור)
לאנרגיה מופעים שונים (סוגי אנרגיה)
ציוני דרך
בליעת אור ,החזרת אור :גוף כהה ,גוף בהיר
מיומנויות
ניסוי– הוראה מפורשת
ניסוח שאלה או שאלת חקר
העלאת השערות מבוססות
הכרת מאפייני ההשערה (גורם משפיע וגורם מושפע)
ביצוע ניסוי לאישוש או להפרכת ההשערה
ייצוג נתונים בטבלה ובתרשים
תיאור תוצאת הניסוי
הסקת מסקנות
תופעת בליעת אור :הניסוי לעיל נסמך על הניסוי המוצג ממסמך
רעיונות ודגשים
ההתנסות- הניסוי/התצפית/תהליך טכנולוגי/דגם
ההתנסויות אך שונה ממנו.
ציוד וחומרים 2 :פחיות מלאות במים וצבועות האחת בלבן השנייה בשחור ,מד טמפרטורה.
שני כלים זהים מלאים בכמות מים שווה בצבעים שונים (אחד בהיר והשני בצבע כהה).
הנחת שני הכלים בשמש ומדידת טמפרטורה של המים בכלים. הסבר לתופעה :טמפרטורת המים בתוך פחית הצבע הכהה עולה בגלל בליעה של רוב אנרגיית האור
הצעות למקורות תומכים
מדע וטכנולוגיה לכתה ו' הוצאת רמות אוניברסיטת תל אביב עמודים 183-201
מסע מדע ו' הוצאת כינרת עמודים 31-57
מדע בעידן טכנולוגי חלק שישי ,הוצאת רכס עמודים 100-110
imagine explore learn •
•
לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי
imagine explore learn •
•