الفصل األول مدخل إىل علم الفيزياء حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي أعد كتابة المعادالت المستخدمة في حل المسائل التالية ثم احسب المجهول: صل مصباح كهربائي مقاومته ) 50.0Ω (ohmsفي دائرة كهربائية مع بطارية فرق جهدها ُو ِّ ،9.0voltsما مقدار التيار الكهربائي المار خالل المصباح؟ =I =0.18 ampere )1 إذا تحرك جسم من السكون بتسارع منتظم ،aفإن سرعته υتُ ْعطَى بعد زمن مقدراه tبالعالقة )2 .υ = atما تسارع دراجة تتحرك من السكون فتصل سرعتها إلى 6m/sخالل زمن قدره 4s؟ =A = 1.5 m/s2 )3 ما الزمن الذي تستغرقه دراجة نارية تتسارع بمعدل 0.400 m/s2حتى تبلغ سرعتها 0.400m/s؟ (عل ًما .)v = at =T =10 s يُحسب الضغط Pالمؤثر على سطع ما بقسمة مقدار القوة Fعلى مساحة السطح Aحيث )4 2 ????= .Pفإن اثر رجل يقف على األرض ووزنه 520Nبضغط مقدراه ،32500 N/mما مساحة نعلي الرجل؟ =A =0.016 m2 حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي رياضيات :لماذا توصف المفاهيم في الفيزياء بوساطة المعادالت )5 الرياضية؟ الصيغة الرياضية مختصرة ونستطيع استخدامها لتوقع قيم بيانات جديدة تعطى القوة المؤثرة على شحنة تتحرك في مجال مغناطيسي بالعالقة F )6 = Bqvحيث تمثل كل من: Fالقوة المؤثرة بوحدة kg.m/s2 qالشحنة بوحدة A.s vالسرعة بوحدة m/s Bكثافة الفيض المغناطيسي بوحدة .(telsa) T ما وحدة ُ Tمعبِراً عنها بالوحدات أعاله؟ =B )7 مغناطيسية :أعد كتابة المعادلة F = Bqv :للحصول على υبداللة كل من ،Fو ،qو.B = التفكير الناقد :القيمة المقبولة لتسارع الجاذبية األرضية هي 9.8 )8 2 .m/s2وفي تجربة لقياسها باستخدام البندول حصلت على قيمة ،9.4 m/s سر إجابتك. هل تقبل هذه القيمة؟ ف ّ ال ،ألن القيمة 8.8تم اعتمادها وإقرارها بعد عدد كبير من التجارب والقياسات ،ويمكن أن يكون أحد العوامل األخرى هو سبب التغير في هذه القيمة مثل االحتكاك أو مقدار المتغيرات في دقة القياس حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي كم MHzفي 750kHz؟ )8 (750x1000)÷1000000=0.75 MHz )11ح ّول 5201 cmإلى .km 5201÷(100x1000)=5.201x10-2 Km )11كم ثانية في السنة الكبيسة (السنة الكبيسة تساوي 366يو ًما)؟ 366*24*60=31622400 s )21ح ّول السرعة 5.30 m/sإلى .km/h (5.3x60)÷1000=0.318 Km/h حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي )13مغناطيسية :بروتون شحنته 1.6 x 10-19 A.sيتحرك بسرعة 2.4 x 105 m/sعموديا ً على مجال مغناطيسي كثافة فيضه .4.5 Tلحساب القوة المغناطيسية المؤثرة في البروتون: عوض بالقيم في المعادلة التي ستستخدمها ،هل الوحدات صحيحة؟ )a نعم صحيحة إذا كتبت القيم باستخدام الرموز العلمية .mx10nاحسب جزء المعادلة الذي يحتوي على 10nلتقدير )b قيمة الجواب. 3.84x10-14 احسب الجواب وتأكد منه بمقارنته بتقديرك في .b )c قريب جدا منه )14الضبط :بعض المساطر الخشبية ال يبدأ صفرها عند الحافة ،إنما بعد عدة ملليمترات منها .كيف يؤثر هذا في ضبط المسطرة؟ إذا بدأ التدريج من حافة المسطرة مباشرة ستختفي عالمات المليمتر األول والثاني إذا تلف طرف المسطرة )15األدوات :لديك ميكروميتر (جهاز يستخدم لقياس طول األجسام ألقرب ُ )0.01 mmم ْن َح ٍن بشكل سيء، كيف تقارنه بمسطرة مترية ذات نوعية جيدة من حيث الدقة والضبط؟ سيكون أكثر دقة ولكنه اقل ضبطا )16اختالف زاوية النظر :هل يؤثر اختالف زاوية النظر في دقة القياسات التي تجريها؟ وضح ذلك. ال ،فهو ال يؤثر في وضوح التدريجات )17األخطاء :أخبرك صديقك أن طوله ،182cmوضح مدى دقة هذا القياس. سيكون طوله بين 182.5 , 181.5 cm )18الدقة :صندوق طوله ،19.2cmوعرضه ،18.1cmوارتفاعه .20.3cm ما حجم الصندوق؟ )a 19.2x18.1 x20.3=7.06x103 cm3 ما دقة قياس الطول؟ وما دقة قياس الحجم؟ )b 3 الطول إلي اقرب واحد بالعشرة من السنتيمتر والحجم 10cm ما ارتفاع مجموعة من 12صندوقاً؟ )c 243.6 cm ما دقة قياس ارتفاع الصندوق مقارنة بدقة قياس ارتفاع 12صندوقا ً. )d إلي اقرب واحد من العشرة من السنتيمتر )18التفكير الناقد :كتب زميلك في تقريره أن متوسط الزمن الالزم لحركة جسم دورة كاملة في مسار دائري هو .65.414sوقد سجلت هذه القراءة عن طريق قياس زمن 7دورات باستخدام ساعة دقتها ،0.1sما مدى ثقتك بالنتيجة المد ّونة في التقرير؟ وضح إجابتك. لن تتجاوز دقة النتيجة أقل دقة للقياسات فمتوسط زمن الدورة المحسوب يتجاوز دقة القياس المتوقعة من الساعة لذا فان النتيجة المدونة في التقرير ليست موثوقة حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي خريطة المفاهيم: -)21 جمع المعلومات اختبار صحة الفرضية ال يدعم الفرضية تحليل البيانات يدعم الفرضية إتقان المفاهيم: )21ما المقصود بالقانون العلمي؟ قاعدة طبيعية تجمع مشاهدات مترابطة لوصف ظاهرة طبيعية متكررة ويعبر عنها بعبارة تصف العالقة بين متغيرين أو أكثر ويمكن التعبير عن هذه العالقة في معظم الحاالت بمعادلة رياضية )22ما أهمية الرياضيات في علم الفيزياء؟ تستخدم الفيزياء الرياضيات باعتبارها لغة قادرة على التعبير عن القوانين والظواهر الفيزيائية بشكل واضح ومفهوم والمعادالت الرياضية تمثل أداة مهمة في نمذجة المشاهدات ووضع التوقعات لتفسير الظواهر الفيزيائية المختلفة )23ما النظام الدولي للوحدات؟ هو نظام دولي للقياس يحتوي على سبع كميات أساسية للقياس المباشر معتمدا على وحدات معيارية لكل من الطول والزمن والكتلة حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي )24ماذا يطلق على قيم المتر التالية: سنتيمتر m )a )b m مليمتر 1000 mكيلومتر )c )25في تجربة عملية ،فيس حجم الغاز داخل بالون وحددت عالقته بتغير درجة الحرارة ،ما المتغير المستقل ،والمتغير التابع. درجة الحرارة متغير مستقل وحجم الغاز متغير تابع راجع ملحق الرياضيات في نهاية الكتاب لإلجابة على السؤالين 26و.27 )27 )26ما نوع العالقة الموضحة في الشكل التالي؟ عالقة تربيعية = Fما نوع العالقة بين كل مما يلي؟ لديك العالقة التالية )a )b )c Fو Rعالقة عكسية Fو mعالقة خطية Fو .vعالقة تربيعية تطبيق المفاهيم )28ما الفرق بين النظرية العلمية والقانون العلمي؟ وما الفرق بين الفرضية والنظرية العلمية؟ أعط أمثلة مناسبة. القانون العلمي قاعدة طبيعية تجمع مشاهدات مترابطة لوصف ظاهرة طبيعية مثل قانون االنعكاس بينما النظرية العلمية تفسير للقانون العلمي باالعتماد على المشاهدات تفسر النظرية سبب حدوث الحدث بينما يصف القانون الحدث نفسه تختبر النظرية العلمية أكثر من مرة قبل أن تقبل إما الفرضية فهي فكرة أو تصور عن كيفية حدوث األشياء )28الكثافة :تُعرف الكثافة بأنها كتلة وحدة الحجوم وتساوي الكتلة مقسومة على الحجم. 3 3 g/cm kg/m ما وحدة الكثافة في النظام الدولي؟ )a مشتقة هل وحدة الكثافة أساسية أم مشتقة؟ )b حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي )31 قام طالبان بقياس سرعة الضوء ،فحصل األول على ،(3.001 ± 0.001) x 108 m/s وحصل الثاني على .(2.999 ± 0.006) x 108 m/s أيهما أكثر دقة؟(3.001±0.001)x108 m/s )a ً أيهما أكثر ضبطا؟ عل ًما بأن القيمة المعيارية لسرعة الضوء هي: )b (2.999±0.006)x108 m/s .2.99792458 x 108 m/s )31 ما طول ورقة الشجر المبينة في الشكل ،12-1ض ِّمن إجابتك خطأ القياس؟ 8.3 cm ± 0.05 cm إتقان حل المسائل: 1-1الرياضيات والفيزياء )32يُعبَّر عن مقدار قوة جذب األرض للجسم بالعالقة ،F = mgحيث تمثل mكتلة الجسم و gالتسارع الناتج عن الجاذبية األرضية ).(g = 9.8 m/s2 أوجد القوة المؤثرة في جسم كتلته .41.63 kg )a F=mg=41.63x9.8=407.974 N إذا كانت القوة المؤثرة في جسم هي ،632 kg.m/s2فما كتلة هذا الجسم؟ )b =M =64.489 Kg )33 يقاس الضغط بوحدة الباسكال Paحيث ،1Pa = 1kg/m.s2هل التعبير التالي يمثل سا للضغط بوحدات صحيحة؟ ال ليست صحيحة قيا ً حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي القياس: )34ح ّول كالً مما يلي إلى متر: 0.423 m )a -12 6.2 x10 m )b 4 2.1 x10 m )c -5 2.3 x10 m )d -4 2.14 x10 m )e -8 5.7 x10 m )f )35وعاء ماء كتلته فار ًغا ،3.64kgإذا أصبحت كتلته ما بعد ملئه بالماء ،51.8kgما كتلة الماء في الوعاء؟ 51.8-3.64=48.16 kg )36ما دقة القياس التي تستطيع الحصول عليها من الميزان الموضح في الشكل 13-1؟ ±0.05g )37أعط القراءة الموضحة في الشكل ،14-1ض ِّمن خطأ القياس في اإلجابة. (3.6±0.05) Ampere راجع ملحق الرياضيات في نهاية الكتاب لإلجابة على السؤالين 38و.38 )38 )c يمثل الشكل ،15-1العالقة بين كتل ثالث مواد وأحجامها التي تتراوح بين .0-60cm3 ما كتلة 30 cm3من كل مادة؟ )a A=80g , B=260g , C=400g إذا كان لديك 100gمن كل مادة ،ما مقدار أحجامها؟ )b 3 3 3 A=36cm , B=11cm , C=7cm ماذا يمثل ميل الخطوط المبينة في الرسم؟ وضح ذلك بجملة أو جملتين. الكثافة حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي )38في تجربة أجريت داخل مختبر المدرسة ،قام معلم الفيزياء بوضع كتلة على سطح طاولة مهملة االحتكاك تقريبًا ،ثم أثر في هذه الكتلة بقوى أفقية متغيرة ،وقاس المسافة التي تقطعها الكتلة في خمس ثوان تحت تأثير كل قوة منها حصل على الجدول التالي: مثّل بيانيا القيم المعطاة بالجدول ،وارسم خط المواءمة األفضل )a (الخط الذي يمر في أغلب النقاط). )c )d )e صف الرسم البياني الناتج .خط مستقيم )b استخدم الرسم لكتابة معادلة تربط المسافة مع القوةD=4.9 F. ما الثابت في المعادلة ،وما وحدته .الثابت= ، 4.8الوحدة=cm/N توقع المسافة المقطوعة في 5sعندما تؤثر في الجسم قوة مقدارها .22.0N 108 cm , 110 cm مراجعة عامة: )41تتكون قطرة الماء في المتوسط من 1.7 x1021جزئ .إذا كان الماء يتبخر بمعدل مليون جزيء في الثانية ،احسب الزمن الالزم لتبخر قطرة الماء كليًا؟ 1.7x1015ثانية التفكير الناقد: احسب كتلة الماء بوحدة kilograms )41 الالزمة لملء وعاء طوله ،1.4mوعرضه ،0.600mوعمقه 34.0cmق ّرب النتيجة ألقرب رقم معنوي( .عل ًما بأن كثافة الماء تساوى .)1.00g/cm3 حجم الماء140x60x34=285.6 cm : كتلة الماء=286 Kg حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي )42 صمم تجربة :صمم تجربة :إلى أي ارتفاع تستطيع رمي كرة؟ ما المتغيرات التي من المحتمل أن تؤثر في إجابة هذا السؤال؟ كتلة الكرة ،موضع القدم ،التدريب ،األحوال الجوية الكتابة في الفيزياء: )43اكتب مقالة عن تاريخ الفيزياء توضح فيها كيفية تغير األفكار حول موضوع أو كشف علمي ما ،مع مرور الزمن .تأكد من إدراج إسهامات العلماء ،وتقييم أثرها في تطور الفكر العلمي ،وفي العالم الحقيقي (واقع الحياة). تختلف اإلجابة من كل طالب ألخر اكتب مقالة عن تاريخ الفيزياء )44وضح كيف أن تحسين الدقة في قياس الزمن ،سيؤدي إلى دقة أكثر في التوقعات المتعلقة بكيفية سقوط الجسم. يمكن أن يقترح الطالب أن تحسين دقة قياس الزمن سيؤدي إلي أن تكون المالحظات أفضل حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي أسئلة االختيار من متعدد: استخدم عالمان مختبر تقنية التأريخ بالكربون المشع )1 لتحديد عمر رمحين خشبيين اكتشفاهما في الكهف نفسه .وجد العالم Aأن عمر الرمح األول هو ،2250 ± 50 yearsووجد العالم Bأن عمر الرمح الثاني هو ،2215 ± 50 yearsأي الخيارات التالية صحيح: .aقياس العالم Aأكثر ضبطًا من قياس العالم.B .bقياس العالم Aأقل ضبطًا من قياس العالم .B .cقياس العالم Aأكثر دقة من قياس العالم .B .dقياس العالم Aأقل دقة من قياس العالم .B C )2 أي القيم أدناه تساوي :86.2 cm 0.862 mm .b 8.62 m .a 8.62 x 10-4km .c 862dm .d C إذا أعطيت المسافة بوحدة kmوالسرعة بوحدة m/sأي )3 من العمليات أدناه تعبر عن إيجاد الزمن بالثواني )(s؟ ضرب المسافة في السرعة ،ثم ضرب الناتج في .1000 .a قسمة المسافة على السرعة ،ثم ضرب الناتج على .1000 .b قسمة المسافة على السرعة ثم قسمة الناتج على .1000 .c ضرب المسافة بالسرعة ثم قسمة الناتج على .1000 .d B حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي )4 m .a d =v m أي الصيغ اآلتية مكافئة للعالقة V md =V .c V = dm .b V = :d d .d m =V A )5 ميل الخط المستقيم المرسوم في الشكل أعاله يساوي: A األسئلة الممتدة: تُريد حساب التسارع بوحدة ،m/s2فإذا كانت القوة مقاسه بوحدة،N والكتلة بوحدة ،gحيث .1N = 1kg.m/s2 أعد كتابة المعادلة F = maبحيث تعطي قيمة التسارع aبداللة mو .F A )6 )a )b )c ما معامل التحويل الالزم لتحويل gramsإلى kilograms؟ إذا أثرت قوة مقدارها 2.7 Nفي جسم كتلته ،350gما المعادلة التي ستستخدمها في حساب التسارع ،مضمنًا معامل التحويل. A= x =7.7 m/s2 حقيبة إنجاز المعلم والمعلمة إعداد األستاذ\ بندر الحازمي