פתרון בעיות בעזרת מושג האנרגיה

PDF בעל תוכן
מורחב להורדה

על מה מדובר?

בדוגמה זו מציגים בפני התלמידים אסטרטגיה המפרקת בעיה מורכבת לתת-שלבים, כשהמעבר משלב לשלב הוא מבחינה קוגניטיבית פשוט יותר מהקפיצה הנדרשת לשם פתרון הבעיה במהלך ישיר אחד. אנו מציעים להתמודד עם שאלה בנושא האנרגיה דרך שלבים של זיהוי הגופים הרלוונטיים ובחינת השינוי בפרמטרים מדידים (כמו מהירות, טמפרטורה, גובה מעל הקרקע ועוד) בין שתי נקודות זמן. שלבים אלה הם הפיגומים. רק אחר כך מתרחש מעבר לשפת האנרגיה תוך שימוש בחוק שימור האנרגיה כעיקרון מרכזי. הפעלת האסטרטגיה עוזרת לתלמיד לקשר בין מושגים מדידים שניתן לצפות בהם ו/או למדוד אותם בעזרת מכשירים (כגון מהירות, טמפרטורה ועוד) למושגים מקבילים בשפת האנרגיה (אנרגיית תנועה, אנרגיה תרמית ועוד). התלמיד מיישם את האסטרטגיה במספר בעיות. בסופו של התהליך הוא יוכל לענות על שאלות חדשות ישירות בשפת האנרגיה ללא שימוש בפיגומים שהאסטרטגיה מציעה.

מבנה האסטרטגיה

לאסטרטגיה חמישה שלבים:

1. זיהוי שתי נקודות הזמן והגופים הבולטים המשתתפים באירוע
2. זיהוי השינויים בפרמטרים המדידים באירוע
3. בחירת הפרמטר המבוקש שיש לחשב
4. מעבר מפרמטרים לשפת האנרגיה
5. חישוב הפרמטר המבוקש

לדוגמה:
הצגת השאלה:
תפוח שמסתו 1 ק"ג נופל מעץ מגובה של 10 מטרים. באיזו מהירות הוא יפגע ברצפה?

1 .זיהוי שתי נקודות בזמן והגופים המשתתפים בהן

תיאור גרפי ראשוני:

פתרון בעיות בעזרת מושג האנרגיה

הגופים המשמעותיים המשתתפים בתהליך:

2. זיהוי השינויים בפרמטרים המדידים באירוע

אפשרות א – חיבור בחיצים

אפשרות ב – הקפה בעיגול

התהליךמה השתנה?מהי מגמת השינוי?
התפוח נופל מהעץ אל הקרקעהמרחק/גובה מכדור הארץקטן/גדל
מהירות התפוחקטן/גדל

בנק מילים לשינויים: במרחק/גובה, בטמפרטורה, במהירות

3. בחירת הפרמטר המבוקש שיש לחשב דיאגרמת השינוי (של הפרמטרים)
4. מעבר מפרמטרים לשפת האנרגיה 

עוברים מפרמטרים לשפת האנרגיה: מוסיפים שינויים באנרגיות – דיאגרמת השינויים באנרגיה (חץ אנרגיה שמכוון למטה מציין אנרגיה שפוחתת, חץ שמכוון למעלה מציין אנרגיה שגדלה).

מלמדים את חוק שימור האנרגיה וחשיבותו.

5. חישוב הפרמטר המבוקש 

מתייחסים לשינויים באנרגיות הרלוונטיות באירוע תוך השוואה בין שתי נקודות הזמן ופותרים את השאלה: מחשבים את הפרמטר הנעלם על פי הנוסחה (על פי חוק שימור האנרגיה).

 

חישוב המהירות לפני הפגיעה בקרקע לפי נוסחת אנרגיית התנועה:

איך משתמשים בה?
לחצו על הרכיבים כדי לקרוא את הפירוט עליהם

להורדת הפרקטיקה כPDF
הכוללת את תוכן הדף בהרחבה

שיעור לדוגמא:

דוגמאות ליישום הפרקטיקה

בדוגמה זו מציגים בפני התלמידים אסטרטגיה המפרקת בעיה מורכבת לתת-שלבים.
בדוגמה זו מציגים בפני התלמידים אסטרטגיה המפרקת בעיה מורכבת לתת-שלבים

פרקטיקות נוספות שיכולות לעניין אותך

קשרים בין יצוגים

שיח כיתתי מחויב

פיתוח אוריינות מתמטית