تجربة استهلالية - كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 10 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

الدرس: تجربة استهلالية

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب الفيزياء - الصف 10 - الفصل 1 | المادة: الفيزياء | المرحلة: الصف 10 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 القوة والحركة (تجربة استهلالية)

المفاهيم الأساسية

(يتم تقديم المفردات دون تعريفات، حيث أن الصفحة تذكرها فقط في قائمة ولم تقدم تعريفاتها بعد)

المفردات المذكورة: القوة، النظام، المحيط الخارجي، قوة التلامس (التماس)، قوة المجال، مخطط الجسم الحر، القوة المحصلة، قانون نيوتن الأول، القصور الذاتي، الاتزان، قانون نيوتن الثاني.

خريطة المفاهيم

```markmap

القوى في بعد واحد

ما ستتعلمه في هذا الفصل

استخدام قوانين نيوتن في حل المسائل

تحديد القوة المحصلة

#### مقدارها

#### اتجاهها

#### تأثيرها (تغيير الحركة)

تصنيف القوى حسب أسبابها

أهمية دراسة القوى

تؤثر فينا وفي كل الأشياء المحيطة

مثال: لاعب كرة يضرب الكرة برأسه

#### تتغير حركة الكرة

#### تتحرك

#### تتوقف

#### تغير اتجاهها

تجربة استهلالية: ما القوة الكبرى؟

سؤال التجربة

#### ما القوى التي يمكن أن تؤثر في جسم معلق بخيط؟

الخطوات العملية

#### 1. تعليق كتاب بخيطين (علوي وسفلي)

#### 2. سحب الخيط السفلي ببطء وثبات

#### 3. تكرار التجربة مع تغيير الشرط

التحليل والتفكير الناقد

#### تحديد أي الخيطين ينقطع ولماذا

#### رسم مخطط توضيحي للقوى المؤثرة على الكتاب

الأهداف

تعرف القوة

تطبق قانون نيوتن الثاني في حل مسائل

تشرح معنى قانون نيوتن الأول

```

نقاط مهمة

  • تبدأ الوحدة بتجربة استهلالية عملية لاستكشاف القوى المؤثرة على جسم (كتاب) معلق.
  • تهدف التجربة إلى الإجابة على سؤال: "ما القوى التي يمكن أن تؤثر في جسم معلق بخيط؟".
  • تتضمن التجربة خطوات عملية وملاحظات وتحليل للنتائج (أي الخيط ينقطع ولماذا).
  • من أهداف الدرس: التعرف على مفهوم القوة، وتطبيق قانون نيوتن الثاني، وشرح قانون نيوتن الأول.
  • تم تقديم مثال توضيحي عن قطار يستخدم الفرامل لتوضيح فكرة الحاجة إلى تسارع (قوة) أكبر لإيقاف جسم يتحرك بسرعة أكبر.

📋 المحتوى المنظم

📖 محتوى تعليمي مفصّل

تجربة استهلالية

نوع: محتوى تعليمي

تجربة استهلالية

ما القوة الكبرى؟

نوع: محتوى تعليمي

ما القوة الكبرى؟

سؤال التجربة

نوع: محتوى تعليمي

سؤال التجربة ما القوى التي يمكن أن تؤثر في جسم

معلق بخيط

نوع: محتوى تعليمي

معلق بخيط؟

الخطوات

نوع: محتوى تعليمي

الخطوات

1

نوع: محتوى تعليمي

ثبت شريط بلاستيكي لاصق حول منتصف الكتاب، ثم اربط خيطاً في الجهة العلوية للكتاب، واربط خيطاً آخر من الجهة السفلية للكتاب كما هو موضح في الشكل المجاور.

2

نوع: محتوى تعليمي

أمسك نهاية الخيط العلوي ودع الكتاب يتدلى في الهواء، ثم اطلب إلى زميلك أن يسحب ببطء وثبات نهاية الخيط السفلي. سجل ملاحظاتك. تحذير: قف بحيث تكون قدماك بعيدتين عن مكان سقوط الكتاب.

3

نوع: محتوى تعليمي

استخدم خيطاً بدل الذي انقطع، وكرر الخطوة 2، لكن

التحليل

نوع: محتوى تعليمي

التحليل

أي الخيطين

نوع: محتوى تعليمي

أي الخيطين انقطع في الخطوة 2؟ ولماذا؟ وأي الخيطين انقطع في الخطوة 3؟ ولماذا؟

التفكير الناقد

نوع: محتوى تعليمي

التفكير الناقد ارسم مخططاً توضيحياً للتجربة، واستخدم الأسهم لتوضيح القوى المؤثرة في الكتاب.

Force and Motion

نوع: METADATA

Force and Motion

القوة والحركة 4-1

نوع: METADATA

القوة والحركة 4-1

نوع: محتوى تعليمي

تصور قطاراً يتحرك بسرعة 80 km/h، وفجأةً شاهد السائق شاحنة متوقفة على سكة الحديد، فاستعمل الفرامل في محاولة لإيقاف القطار قبل أن يصطدم بالشاحنة. ولأن الفرامل تسبب تسارعاً معاكساً لاتجاه السرعة فإن القطار سيتتباطأ. افترض أن السائق نجح في أن يوقف القطار قبل أن يصطدم بالشاحنة بمسافة قصيرة جداً. ماذا يحدث لو كان القطار يسير بسرعة 100 km/h بدلاً من 80 km/h؟ ما الذي يجب عمله حتى لا يصطدم القطار بالشاحنة؟ الجواب هو أن التسارع الذي تحدثه فرامل يجب أن يكون أكبر، بحيث يقف خلال زمن أقل، وهذا الاحتمال يشبه الحالة التي يسير فيها القطار بسرعة 80 km/h ويكون أكثر قرباً من الشاحنة عندما يبدأ سائقه استعمال الفرامل.

الأهداف

نوع: محتوى تعليمي

الأهداف

نوع: محتوى تعليمي

تعرف القوة. تطبق قانون نيوتن الثاني في حل مسائل. تشرح معنى قانون نيوتن الأول.

المفردات

نوع: محتوى تعليمي

المفردات

نوع: محتوى تعليمي

القوة النظام المحيط الخارجي قوة التلامس (التماس) قوة المجال مخطط الجسم الحر القوة المحصلة قانون نيوتن الأول القصور الذاتي الاتزان قانون نيوتن الثاني

نوع: NON_EDUCATIONAL

رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa

نوع: METADATA

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

🔍 عناصر مرئية

شكل توضيحي للتجربة

A photograph showing a book suspended by two strings, one attached to the top and one to the bottom, with a hand holding the top string.

📄 النص الكامل للصفحة

--- SECTION: تجربة استهلالية --- تجربة استهلالية --- SECTION: ما القوة الكبرى؟ --- ما القوة الكبرى؟ --- SECTION: سؤال التجربة --- سؤال التجربة ما القوى التي يمكن أن تؤثر في جسم --- SECTION: معلق بخيط --- معلق بخيط؟ --- SECTION: الخطوات --- الخطوات --- SECTION: 1 --- ثبت شريط بلاستيكي لاصق حول منتصف الكتاب، ثم اربط خيطاً في الجهة العلوية للكتاب، واربط خيطاً آخر من الجهة السفلية للكتاب كما هو موضح في الشكل المجاور. --- SECTION: 2 --- أمسك نهاية الخيط العلوي ودع الكتاب يتدلى في الهواء، ثم اطلب إلى زميلك أن يسحب ببطء وثبات نهاية الخيط السفلي. سجل ملاحظاتك. تحذير: قف بحيث تكون قدماك بعيدتين عن مكان سقوط الكتاب. --- SECTION: 3 --- استخدم خيطاً بدل الذي انقطع، وكرر الخطوة 2، لكن --- SECTION: التحليل --- التحليل --- SECTION: أي الخيطين --- أي الخيطين انقطع في الخطوة 2؟ ولماذا؟ وأي الخيطين انقطع في الخطوة 3؟ ولماذا؟ --- SECTION: التفكير الناقد --- التفكير الناقد ارسم مخططاً توضيحياً للتجربة، واستخدم الأسهم لتوضيح القوى المؤثرة في الكتاب. --- SECTION: Force and Motion --- Force and Motion --- SECTION: القوة والحركة 4-1 --- القوة والحركة 4-1 تصور قطاراً يتحرك بسرعة 80 km/h، وفجأةً شاهد السائق شاحنة متوقفة على سكة الحديد، فاستعمل الفرامل في محاولة لإيقاف القطار قبل أن يصطدم بالشاحنة. ولأن الفرامل تسبب تسارعاً معاكساً لاتجاه السرعة فإن القطار سيتتباطأ. افترض أن السائق نجح في أن يوقف القطار قبل أن يصطدم بالشاحنة بمسافة قصيرة جداً. ماذا يحدث لو كان القطار يسير بسرعة 100 km/h بدلاً من 80 km/h؟ ما الذي يجب عمله حتى لا يصطدم القطار بالشاحنة؟ الجواب هو أن التسارع الذي تحدثه فرامل يجب أن يكون أكبر، بحيث يقف خلال زمن أقل، وهذا الاحتمال يشبه الحالة التي يسير فيها القطار بسرعة 80 km/h ويكون أكثر قرباً من الشاحنة عندما يبدأ سائقه استعمال الفرامل. --- SECTION: الأهداف --- الأهداف تعرف القوة. تطبق قانون نيوتن الثاني في حل مسائل. تشرح معنى قانون نيوتن الأول. --- SECTION: المفردات --- المفردات القوة النظام المحيط الخارجي قوة التلامس (التماس) قوة المجال مخطط الجسم الحر القوة المحصلة قانون نيوتن الأول القصور الذاتي الاتزان قانون نيوتن الثاني رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: شكل توضيحي للتجربة Description: A photograph showing a book suspended by two strings, one attached to the top and one to the bottom, with a hand holding the top string. Context: Illustrates the experimental setup for investigating forces acting on the book.

✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

عدد الأسئلة: 5

سؤال سؤال التجربة: ما القوى التي يمكن أن تؤثر في جسم معلق بخيط؟

الإجابة: تؤثر قوة الوزن للأسفل، وقوة الشد للأعلى، وقوة السحب عند الشد.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (القوى الأساسية):** نتذكر أن أي جسم له كتلة يتأثر بقوة الجاذبية الأرضية (الوزن) التي تتجه دائماً للأسفل. وبما أن الجسم معلق بخيط، فإن الخيط يبذل قوة معاكسة للأعلى لمنع سقوطه، وهي قوة الشد.
  2. **الخطوة 2 (القوى الإضافية):** إذا تم تطبيق قوة خارجية لسحب الجسم أو الخيط، فستظهر قوة إضافية تُسمى قوة السحب، وتتجه في اتجاه السحب.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، القوى التي يمكن أن تؤثر في جسم معلق بخيط هي: **قوة الوزن (للأسفل)، وقوة الشد (للأعلى)، وقوة السحب (إذا تم السحب).**

سؤال س: أي الخيطين انقطع في الخطوة 2؟: أي الخيطين انقطع في الخطوة 2؟ ولماذا؟

الإجابة: س: أي الخيطين انقطع في الخطوة 2؟ ينقطع العلوي؛ لأن الشد فيه = الوزن + قوة السحب.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (تحليل القوى في السحب البطيء):** عند السحب البطيء، تكون القوى في حالة شبه اتزان. هذا يعني أن كل جزء من النظام يستجيب للقوى المؤثرة عليه بشكل تدريجي.
  2. **الخطوة 2 (مقارنة الشد):** - الخيط السفلي يتحمل فقط قوة السحب المطبقة عليه مباشرة. - الخيط العلوي يتحمل قوة السحب المطبقة على الخيط السفلي بالإضافة إلى وزن الجسم المعلق نفسه.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** بما أن الخيط العلوي يتحمل مجموع قوة السحب ووزن الجسم، فإن الشد الكلي فيه يكون أكبر من الشد في الخيط السفلي. لذلك، **الخيط العلوي هو الذي ينقطع في الخطوة 2 (السحب البطيء)؛ لأن الشد فيه يساوي الوزن مضافاً إليه قوة السحب.**

سؤال س: أي الخيطين انقطع في الخطوة 3؟: وأي الخيطين انقطع في الخطوة 3؟ ولماذا؟

الإجابة: س: أي الخيطين انقطع في الخطوة 3؟ ينقطع السفلي؛ لأن السحب السريع يولد شداً كبيراً لحظياً.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (مفهوم القصور الذاتي):** عند السحب السريع أو المفاجئ، يدخل مفهوم القصور الذاتي للجسم المعلق حيز التنفيذ. القصور الذاتي هو ميل الجسم لمقاومة أي تغيير في حالته الحركية.
  2. **الخطوة 2 (تأثير السحب السريع):** عند السحب السريع جداً للخيط السفلي، لا يمتلك الجسم المعلق الوقت الكافي للاستجابة وتسريع كتلته بالكامل. وبالتالي، فإن القوة المطبقة على الخيط السفلي لا تنتقل بشكل كامل وفوري إلى الخيط العلوي والجسم.
  3. **الخطوة 3 (النتيجة):** هذا السحب السريع يولد شداً كبيراً ولحظياً في الخيط السفلي يتجاوز قدرة تحمله قبل أن يتمكن وزن الجسم من المساهمة بشكل كبير في الشد على الخيط العلوي. لذلك، **الخيط السفلي هو الذي ينقطع في الخطوة 3 (السحب السريع)؛ لأن السحب السريع يولد شداً كبيراً لحظياً فيه.**

سؤال س: التفكير الناقد (مخطط القوى): ارسم مخططاً توضيحياً للتجربة، واستخدم الأسهم لتوضيح القوى المؤثرة في الكتاب.

الإجابة: س: التفكير الناقد (مخطط القوى) سهم لأعلى (شد علوي)، وسهمان لأسفل (الوزن + شد سفلي).

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (تحديد الجسم والقوى الأساسية):** الجسم في هذه التجربة هو الكتاب. القوة الأساسية المؤثرة عليه هي قوة وزنه، والتي تتجه دائماً للأسفل.
  2. **الخطوة 2 (قوى الشد):** - بما أن الكتاب معلق بخيط علوي، فهذا الخيط يبذل قوة شد للأعلى لمقاومة وزن الكتاب. - إذا كان هناك خيط سفلي يُسحب، فإنه يبذل قوة شد إضافية على الكتاب للأسفل (في اتجاه السحب).
  3. **الخطوة 3 (وصف المخطط):** لتمثيل ذلك بمخطط قوى، نرسم الكتاب كنقطة أو مربع في المنتصف: - نرسم سهماً يتجه من الكتاب **للأعلى**، يمثل **قوة الشد في الخيط العلوي**. - نرسم سهماً يتجه من الكتاب **للأسفل**، يمثل **قوة وزن الكتاب**. - إذا كان هناك خيط سفلي يُسحب، نرسم سهماً إضافياً يتجه من الكتاب **للأسفل**، يمثل **قوة الشد في الخيط السفلي (قوة السحب)**. إذن المخطط يوضح: **سهم لأعلى (شد علوي)، وسهمان لأسفل (الوزن + شد سفلي).**

سؤال س: ماذا يحدث لو كان القطار يسير بسرعة 100 km/h؟: ماذا يحدث لو كان القطار يسير بسرعة 100 km/h بدلاً من 80 km/h؟ ما الذي يجب عمله حتى لا يصطدم القطار بالشاحنة؟

الإجابة: س: ماذا يحدث لو كان القطار يسير بسرعة 100 km/h؟ يحتاج مسافة توقف أكبر؛ لذا يجب زيادة التباطؤ (كبح أقوى) أو الفرملة مبكراً.

خطوات الحل:

  1. **الخطوة 1 (العلاقة بين السرعة ومسافة التوقف):** نتذكر أن مسافة التوقف تتناسب طردياً مع مربع السرعة الابتدائية. كلما زادت سرعة الجسم، زادت طاقته الحركية بشكل كبير، وبالتالي يحتاج إلى مسافة أكبر لتبديد هذه الطاقة والتوقف.
  2. **الخطوة 2 (تأثير زيادة السرعة):** إذا زادت سرعة القطار من 80 km/h إلى 100 km/h، فإن طاقته الحركية ستزداد بشكل ملحوظ. هذا يعني أنه سيحتاج إلى مسافة توقف أكبر بكثير مما كان يحتاجه عند سرعة 80 km/h.
  3. **الخطوة 3 (الإجراءات الواجب اتخاذها):** لتجنب الاصطدام بالشاحنة في هذه الحالة، يجب: - **زيادة التباطؤ (الكبح بقوة أكبر):** أي تطبيق قوة فرملة أكبر لتقليل السرعة في وقت أقصر. - **الفرملة مبكراً:** البدء في تطبيق الفرامل على مسافة أبعد من الشاحنة لإعطاء القطار وقتاً ومسافة كافية للتوقف. إذن، **يحتاج القطار مسافة توقف أكبر؛ لذا يجب زيادة التباطؤ (كبح أقوى) أو الفرملة مبكراً.**

🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

عدد البطاقات: 4 بطاقة لهذه الصفحة

في تجربة الكتاب المعلق، ما القوى التي يمكن أن تؤثر في الجسم المعلق بخيط؟

  • أ) قوة الوزن للأسفل فقط.
  • ب) قوة الشد للأعلى فقط.
  • ج) قوة الوزن للأسفل، وقوة الشد للأعلى، وقوة السحب عند الشد.
  • د) قوة الاحتكاك مع الهواء، وقوة الوزن.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: قوة الوزن للأسفل، وقوة الشد للأعلى، وقوة السحب عند الشد.

الشرح: 1. **القوى الأساسية:** أي جسم له كتلة يتأثر بقوة الجاذبية الأرضية (الوزن) للأسفل. 2. **قوة رد الفعل:** الخيط يبذل قوة معاكسة (قوة الشد) للأعلى لمنع سقوط الجسم. 3. **القوى الخارجية:** إذا تم سحب الخيط، تظهر قوة سحب إضافية في اتجاه السحب. 4. **النتيجة:** القوى المؤثرة هي: قوة الوزن (للأسفل)، وقوة الشد (للأعلى)، وقوة السحب (إذا وُجدت).

تلميح: فكر في القوى الأساسية المؤثرة على أي جسم له كتلة، ثم القوى التي يسببها الخيط أو أي سحب خارجي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

في تجربة الكتاب المعلق، عند السحب البطيء للخيط السفلي (الخطوة 2)، أي الخيطين ينقطع؟ ولماذا؟

  • أ) ينقطع الخيط السفلي؛ لأنه الأضعف.
  • ب) ينقطع الخيط العلوي؛ لأن الشد فيه = الوزن + قوة السحب.
  • ج) ينقطع الخيط السفلي؛ لأنه يتحمل قوة السحب مباشرة.
  • د) ينقطع الخيط العلوي؛ لأن قوة الجاذبية عليه أكبر.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: ينقطع الخيط العلوي؛ لأن الشد فيه = الوزن + قوة السحب.

الشرح: 1. **تحليل القوى:** في السحب البطيء، تكون القوى في حالة شبه اتزان. 2. **مقارنة الشد:** الخيط السفلي يتحمل قوة السحب فقط. الخيط العلوي يتحمل قوة السحب المطبقة على السفلي بالإضافة إلى وزن الجسم المعلق نفسه. 3. **النتيجة:** الشد الكلي في الخيط العلوي أكبر (مجموع القوتين)، لذا هو الذي ينقطع.

تلميح: فكر في القوى التي يتحملها كل خيط. أي خيط يتحمل القوى المطبقة على الخيط الآخر بالإضافة إلى وزن الجسم؟

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

في تجربة الكتاب المعلق، عند السحب السريع للخيط السفلي (الخطوة 3)، أي الخيطين ينقطع؟ ولماذا؟

  • أ) ينقطع الخيط العلوي؛ لأن وزنه أكبر.
  • ب) ينقطع الخيط السفلي؛ لأن السحب السريع يولد شداً كبيراً لحظياً.
  • ج) ينقطع الخيط العلوي؛ لأنه يتحمل الوزن دائماً.
  • د) ينقطع الخيط السفلي؛ لأنه غير مربوط جيداً.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: ينقطع الخيط السفلي؛ لأن السحب السريع يولد شداً كبيراً لحظياً.

الشرح: 1. **مفهوم القصور الذاتي:** الجسم يقاوم التغيير المفاجئ في حالته الحركية. 2. **تأثير السحب السريع:** لا يملك الجسم وقتاً كافياً للاستجابة وتسريع كتلته بالكامل. القوة المطبقة على الخيط السفلي لا تنتقل فورياً إلى العلوي. 3. **النتيجة:** يتراكم شد لحظي كبير في الخيط السفلي يتجاوز قدرة تحمله فينقطع أولاً.

تلميح: تذكر مفهوم القصور الذاتي. ماذا يحدث عند تطبيق قوة كبيرة جداً خلال زمن قصير جداً؟

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

إذا زادت سرعة قطار من 80 km/h إلى 100 km/h، فماذا يجب فعله لتجنب الاصطدام بشاحنة متوقفة؟

  • أ) الاستمرار بنفس قوة الفرملة ولكن الفرملة في وقت أبكر.
  • ب) زيادة التباطؤ (كبح أقوى) أو الفرملة مبكراً.
  • ج) تغيير اتجاه القطار فوراً.
  • د) تقليل السرعة تدريجياً دون استخدام الفرامل القوية.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: زيادة التباطؤ (كبح أقوى) أو الفرملة مبكراً.

الشرح: 1. **العلاقة الفيزيائية:** مسافة التوقف تتناسب طردياً مع مربع السرعة الابتدائية. 2. **تأثير زيادة السرعة:** زيادة السرعة من 80 إلى 100 km/h تزيد الطاقة الحركية بشكل كبير، مما يتطلب مسافة توقف أكبر. 3. **الحلول:** لتوفير مسافة التوقف الأكبر المطلوبة، يجب: - تطبيق قوة فرملة أكبر (زيادة التباطؤ). - البدء في الفرملة على مسافة أبكر.

تلميح: تذكر العلاقة بين السرعة ومسافة التوقف. ماذا يحدث لمسافة التوقف عندما تزيد السرعة؟

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط