مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
📚 بطاقة الدرس
المادة: العلوم الفيزيائية | المستوى: السنة الثالثة متوسط | الوحدة: الطاقة وتحولاتها | الدرس: الطاقة الحركية والكامنة
🎯 أهداف التعلم
- أن يعرف التلميذ مفهوم الطاقة الحركية والعوامل المؤثرة فيها.
- أن يميز التلميذ بين الطاقة الحركية والطاقة الكامنة.
- أن يشرح كيفية تحول الطاقة بين صورها المختلفة.
- أن يطبق قانون حفظ الطاقة في أنظمة بسيطة.
📖 تمهيد
شاهدت سلمى طفلاً يلعب على الأرجوحة في الحديقة. لاحظت أنه في أعلى نقطة يتوقف لحظة ثم يهبط مسرعاً. تساءلت: لماذا يزداد تسارعه كلما اقترب من الأرض؟ أين تذهب سرعته عندما يصعد مرة أخرى؟ الجواب يكمن في تحول الطاقة بين صورتيها: الحركية والكامنة.
📖 شرح الدرس
أولاً: الطاقة الحركية (Ec)
الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته. كلما زادت سرعة الجسم أو كتلته، زادت طاقته الحركية.
قانون الطاقة الحركية:
Ec = ½ × m × v²
حيث:
Ec: الطاقة الحركية (الجول)
m: كتلة الجسم (kg)
v: سرعة الجسم (m/s)
مثال 1:
سيارة كتلتها 1000 kg تسير بسرعة 20 m/s. احسب طاقتها الحركية.
الحل:
Ec = ½ × 1000 × (20)² = 500 × 400 = 200,000 J = 200 kJ
ثانياً: الطاقة الكامنة (Ep)
الطاقة الكامنة هي طاقة مخزنة في الجسم نتيجة موضعه أو شكله. هناك نوعان:
أ. الطاقة الكامنة الثقالية (Epث): تعتمد على ارتفاع الجسم عن سطح الأرض.
Epث = m × g × h
حيث:
m: الكتلة (kg)
g: تسارع الجاذبية (≈ 10 N/kg)
h: الارتفاع (m)
ب. الطاقة الكامنة المرونية: تخزن في الأجسام المرنة عند شدها أو ضغطها (مثل النابض).
مثال 2:
كرة كتلتها 2 kg موضوعة على رف ارتفاعه 3 m عن الأرض. احسب الطاقة الكامنة الثقالية لها (اعتبر g = 10 N/kg).
الحل:
Ep = 2 × 10 × 3 = 60 J
ثالثاً: تحولات الطاقة
يمكن للطاقة أن تتحول من صورة إلى أخرى، لكنها لا تفنى ولا تستحدث (مبدأ حفظ الطاقة).
| التحول | مثال | الوصف |
|---|---|---|
| كامنة → حركية | سقوط جسم | تتناقص Ep وتتزايد Ec |
| حركية → كامنة | صعود جسم | تتناقص Ec وتتزايد Ep |
| حركية → كهربائية | مولد كهربائي | طاقة الرياح إلى كهرباء |
مثال 3 — الأرجوحة:
عند التأرجح:
- في أعلى نقطة: السرعة = 0 → Ec = 0، Ep = قيمة عظمى
- في أسفل نقطة: السرعة = عظمى → Ec = عظمى، Ep = 0
- أثناء الحركة: تتحول الطاقة بين الكامنة والحركية باستمرار
📝 تمارين تطبيقية
التمرين 1:
دراجة كتلتها 15 kg (مع الراكب) تسير بسرعة 10 m/s. احسب طاقتها الحركية.
التمرين 2:
جسم كتلته 5 kg على ارتفاع 8 m عن الأرض. احسب طاقته الكامنة الثقالية (g = 10 N/kg).
التمرين 3:
قارن بين الطاقة الحركية لسيارتين: الأولى كتلتها 800 kg وسرعتها 20 m/s، والثانية كتلتها 1600 kg وسرعتها 10 m/s. أيهما تملك طاقة حركية أكبر؟
🏠 النشاط المنزلي
اختر ثلاثة أجهزة في منزلك (مروحة، ثلاجة، مكواة) واذكر تحولات الطاقة التي تحدث في كل منها.
📌 خلاصة الدرس
- الطاقة الحركية (Ec) = ½ × m × v² وتعتمد على الكتلة والسرعة.
- الطاقة الكامنة الثقالية (Ep) = m × g × h وتعتمد على الكتلة والارتفاع.
- يمكن للطاقة أن تتحول بين صورها المختلفة.
- مبدأ حفظ الطاقة: الطاقة لا تفنى ولا تستحدث، بل تتحول من صورة إلى أخرى.
📍 دروس مشابهة:
- قانون أوم — العلاقة بين التوتر والتيار والمقاومة الكهربائية — العلوم الفيزيائية — الثالثة متوسط
- الضغط في السوائل — مبدأ باسكال وتطبيقاته — العلوم الفيزيائية — الثالثة متوسط