خانه / درسنامه

درسنامه

علوم هفتم – فصل اول – تجربه و تفکر

تجربه و تفکر

پیشرفت و موفقیت در علم و فنّاوری و نوآوری­های امروز ما ، حاصل چیست ؟

پیشرفت های علمی امروز ، نتیجۀ تلاش دانشمندان زیادی از کشورهای مختلف جهان و کشورمان در زمان های طولانی است که با به­کارگیری تفکر ، تجربه و به کاربستن مهارت های یادگیری در برخورد با مسایل مختلف ، علوم را توسعه بخشیده اند .

علم چیست ؟

به تعاریف زیر دقت کنید :

  • علم شناخت ما از محیط اطراف است
  • علم روشی برای پاسخ دادن به سؤالات است
  • علم انجام دادن آزمایش است
  • علم افزایش توانایی و قدرت غلبه بر مشکلات است
  • علم پیش­بینی آینده است
  • علم ، راهی به سوی تکامل انسان است
  • علم ضد جهل و نادانی است

علم : مطالعۀ طبیعت و چراغ راه بشر برای دست یابی به پاسخ پرسش­های خود است.

برای حل مسایل علمی به روش دانشمندان باید از مهارت یادگیری علوم استفاده کرد .

مهارت های یادگیری در علوم :

همان­طور که خلبان یک هواپیمای غول­پیکر برای فرود هواپیما نیاز به کسب مهارت­های خاص دارد ، یک محقق و دانشمند نیز باید مهارت هایی را کسب کند تا به کمک این مهارت ها ، بتوانند قوانین و روابط موجود در طبیعت را دریابند و ارائه دهند . استفاده از مهارت های یادگیری ، فهم موضوعاتی را که می خواهیم یادبگیریم ، آسان و عملی می­کند. اغلب ما در تمام عمر ، به استفاده از مهارت ها نیاز داریم .

روش علمی

  1. پرسش

در نخستین مرحله پرسش باید به صورت مشخص و واضح تعریف شود

  • مشاهده

مشاهدۀ علمی : در این مرحله که از مهمترین بخش های روش علمی است ، با استفاده از حواس پنج گانه و ابزار موجود ، باید تلاش کرد تا پدیده ها را خوب تر و با جرئیات بهتر احساس کرد

  • جمع آوری و طبقه بندی اطلاعات

جمع آوری اطلاعات و طبقه بندی اطلاعات : در این بخش اطلاعاتی که از مشاهدۀ شخص آزمایشگر به دست می آید ، همراه با اطلاعاتی که از تجربۀ دیگران در کتاب ها ، مقاله ها اینترنت و … وجود دارد در کنار هم مرتب می شوند . در یک کار علمی نباید حتماً هر کاری را از صفر شروع کرد ، شاید بتوان از نیمۀ راهی که دیگران پیموده اند شروع کرد و پیش رفت.

نیوتن : من بر شانۀ غولان ایستاده ام

  • پیشنهاد فرضیه

در این مرحله ، بر پایۀ اطلاعاتی که مرتب شده اند ، حدس و گمان هایی زده می شود تا برای پرسش اصلی ، پاسخی پیشنهاد شود

  • آزمایش فرضیه و مدل سازی

فرضیه باید آزموده شود و درستی یا نادرستی آن در تجربه و عمل اثبات شود . ، همچنین تکرار آزمایش ، خطهای آزمایش را کاهش می دهد . چون در انجام دوباره و چند بارۀ آزمایش ، خطاهای احتمالی بارقبل ممکن است رخ ندهد .

  • مدل سازی

برخی از پدیده ها چنان بزرگ هستند که برای آزمودن آنها نیاز به امکانات بسیار بزرگ و گران قیمت است ، شاید هم فرضیه ای که باید آزموده شود ، شرایطی دور از دسترس داشته باشد ، در اینجا باید مدلی کوچکتر از یا بزرگتر از پدیده و فرضیۀ واقعی را ساخت و آزمایش ها را روی آن نمونۀ کوچکتر (یا بزرگتر) از واقعیت انجام داد و نتیجه ها را در اندازۀ نمونه ها بررسی کرد .

بهترین راه مطالعه درستی یا نادرستی پیش­بینی­ها ، طراحی و انجام آزمایش و بررسی نتایج آن است.

مدل ، خلاصه ای از واقعیت است به بیان دیگر ، مدل ، نمادی از واقعیت است که مهمترین ویژگی­های دنیای واقعی را به صورتی ساده و کلّی بیان می­کند

  • اندازه گیری

دقت مشاهده تنها به معنی خوب دیدن نیست ، اندازه گیری دقیق و مقایسۀ عددی پدیده ها می تواند دقت مشاهده و دقت مقایسه ها و نتیجه گیری ها را  افزایش دهد .

  • ثبت و تفسیر داده ها

نتیجۀ عددی آزمایش ها و پدیده هایی که هنگام آزمودن فرضیه روی می دهد باید ثبت شوند تا بر اثر گذشت زمان فراموش نشوند و برای دیگرانی که ممکن است در آینده بخواهند کار علمی انجام دهند ، قابل استفاده باشد . همچنین امکان مقایسۀ نتیجۀ آزمایش ها وجود داشته باشد .

باید توجه داشت که در علوم تجربی ، یک پدیده را چندین بار آزمایش می کند تا از پیش آمدن خطاهای ناخواسته و بی دقتی ها جلوگیری کنند

  • نظریه سازی :

اگر نتیجۀ آزمایش های انجام شده ، درست بودن فرضیۀ نخست را نشان دهد ، فرضیه از نظر علمی محکم تر و قابل اطمینان تر می شود ، و می توان آن فرضیه را به عنوان یک نظریۀ علمی پذیرفت و به دیگران نیز اعلام کرد

  1. پاسخ :

نظریۀ علمی می تواند توجیه کنندۀ یک پدیدۀ طبیعی باشد . یعنی مسیر انجام یک پدیده را به خوبی تعریف کند . این توجیه و تعریف همان پاسخی است برای پرسش علمی به دنبال آن بودیم .

علم و کنجکاوی :

بررسی حلالیت مواد مختلف در آب

نمک – براده آهن – گوگرد – جوهر نمک – اتانول – نفت –

بهترین راه مطالعۀ درستی یا نادرستی پیش بینی ، طراحی و انجام دادن آزمایش و بررسی نتایج آن است .

سؤال کردن و تلاش برای یافتن جواب ، مهمرین فعالیت در یادگیری است .

علم و فنّاوری :

تبدیل علم به عمل ، فنّاوری نام دارد . به بیان دیگر ، استفاه و کاربرد و به کارگیری علم ، فنّاوری نامیده می­شود . مثلاً : شناخت الکتریسیته و امواج رادیویی ، قسمتی از علم است (علم فیزیک) ؛ اما به کمک همین علم ، رادیو ساخته شده است (فنّاوری)

.

آلودگی :

با پیشرفت فنّاوری و صنعتی شدن ، انسان­ها با وارد کردن مواد مختلف و گوناگون به هوا و آب موجب آلودگی آنها می­شوند ؛ مانند :

آلودگی آب دریاها

ازبین رفتن لایۀ اوزون

افزایش دمای کرۀ زمین و ذوب شدن یخ­های قطبی

باران اسیدی و آلودگی محیط زیست

کمبود مواد معدنی

نیاز امروز :

گرچه علوم تجربی را به چهارشاخۀ فیزیک ، شیمی ، زیست شناسی و زمین شناسی تقسیم کرده اند ، پژوهش ها نشان می دهد که موفقیت و پیشرفت سریع علم ، نتیجۀ فعالیت مشترک همۀ دانشمندان و متخصصان با یکدیگر است .

فیزیک : علم مطالعۀ حرکت ، نیرو ، انرژی و اثرات آنها بر محیط و اجسام و ماده است

شیمی : علم مطالعۀ مواد ، خواص ، ساختار و کاربردهای آن است

زیست شناسی : علم مطالعۀ موجودات زنده ساختار و کاربردهای آن است

زمین شناسی : علم مطالعۀ سیارۀ زمین و خصوصیات و ساختمان آن است

تولید سوخت هسته ای و استفاده از آن نمونه ای از تبدیل علم به فنّاوری است که دانشمندان همۀ شاخۀ های علوم تجربی و سایر رشته ها در آن سهیم اند .



به این آموزش امتیاز دهید

دیگران پسندیده اند - 82%

82%

اگر این مطلب برای شما مفید بود ، لطفاً به آن امتیاز دهید

User Rating: 5 ( 3 votes)

قانون هوک

نیروی کشش فنر طبق قانون هوک محاسبه می شود

طبق قانون هوک ، نیروی کشش فنر به میزان کشش فنر و ثابت فنر (ضریب سختی فنر) بستگی دارد . هرچه که فنر بیشتر کشیده و یا فشرده شود ، نیروی کشش فنر بیشتر خواهد بود .

همچنین هرچه ثابت فنر بزرگتر باشد ، نیروی کشش فنر بیشتر خواهدشد .

البته ثابت فنر ، به ویژگی های فنز از جمله ، جنس ، شکل و اندازۀ فنر بستگی دارد .

برای بررسی قانون هوک می توانید به راحتی طول فنر را تغییر دهید و یا ثابت فنر را کم و زیاد کنید .


فصل اول فیزیک دهم

فصل اول فیزیک دهم دبیرستان ،پایه و اساس فیزیک دورۀ دوم دبیرستان است و شاید با کمی اغراق پایۀ تمام علم مهندسی. در این فصل با مفاهیم اولیۀ کمیت و اندازه گیری و یکا آشنا می‌شوید ؛ کمیت های اصلی و فرعی ، کمیت های نرده ای و برداری و واحد اندازه هر یک را خواهید آموخت .

واحدهای اندازه گیریِ کمیت های اصلی و فرعی را خواهید آموخت و با تبدیل واحد به عنوان یکی از پایه ای ترین ابزار در محاسبات و بیان کوتاه تر واحدهای اندازه گیری آشنا می‌شوید . در انتها اولین تجربۀ محاسبات ریاضی در فیزیک را با مفهوم چگالی و تمرین های آن شروع خواهید کرد .

فیزیک علم اندازه گیری است

مدل سازی در فیزیک :

مدل سازی در فیزیک فرآیندی است که طی آن یک پدیدۀ فیزیکی ، آنقدر ساده می‌شود تا امکان بررسی و تحلیل آن فراهم شود .

توجه : هنگام مدل سازی یک  پدیدۀ فیزیکی ، باید اثرهای جزئی را نادیده بگیریم نه اثرهای مهم و تعیین کننده را . برای مثال اگر به جای مقاومت هوا ، نیروی جاذبه را نادیده می‌گرفتیم ، آن گاه مدل ما  پیش بینی می‌کرد که وقتی توپی به بالا پرتاب می‌شود در یک خط مستقیم بالا می‌رود .

اندازه گیری و کمیت های فیزیکی

کمیت :

هر چیز قابل اندازه گیری و بیان با یک عدد را کمیت می نامیم .

واحد (یکا) اندازه گیری

همۀ کمیت ها دارای یک یکای (واحد) اندازه گیری است که در انتهای اندازه گیری بیان می شود . برای خلاصه نویسی فرمول ها ، بجای نام کمیت ، نماد آن را در فرمول جایگذاری می کنیم که اصولاً از حرف اول نام انگلیسی آن کمیت گرفته شده است ، مثلاً  F نماد نیرو است که از حرف اول کلمۀ Force گرفته شده است .

کمیت های برداری و غیر برداری :

کمیت های غیر برداری :

برای بیان برخی از کمیت های فیزیکی ، تنها از یک عدد و یکای مناسب آن استفاده می کنیم . این‌کونه کمیت ها ، کمیت نرده ای (غیربرداری) نامیده می‌شوند .

به عبارتی : کمیت هایی که با بیان مقدار و واحد آن تکمیل می شوند : جرم ، زمان ، دما ، انرژی ، توان و …

کمیت های غیر برداری : (نرده ای ، عددی ، اسکالر)

برای بیان برخی دیگر از کمیت های فیزیکی ، افزون بر یک عدد و یکای مناسب آن ، لازم است ، به جهت آن نیز اشاره کنیم . این دسته کمیت ها را ، کمیت برداری می‌نامند .

به عبارتی دیگر : کمیت هایی که علاوه بر بیان مقدار و یکا ، نیاز به بیان جهت آنها نیز هست: سرعت ، شتاب ، نیرو، تکانه (اندازه حرکت) ،

ویژگی مهم کمیت‌های فیزیکی : برای اندازه گیری درست و قابل اطمینان به یکاهای اندازه‌گیری‌ای نیاز داریم که تغییر نکند و دارای قابلیت بازتولید باشد .

کمیت ها را به دو دستۀ اصلی و فرعی تقسیم می کنند :

کمیت های اصلی :

 کمیت هایی که به طور مستقل تعریف و قرارداد می شود و واحد اندازه گیری آنها نیز به طور مستقل از بقیۀ کمیت ها تعریف می شوند . کمیت های اصلی و واحد اندازه گیری آنها به شرح جدول زیر است .

واحد اندازه گیری ، کمیت های اصلی را ، واحدهای اصلی می‌گویند .

نام کمیتنماد کمیتیکا (واحد) اندازه گیرینماد یکا
طولx-lمترm
جرمmکیلوگرمKg
زمانtثانیهS
دماTکلوینK
شدت جریان الکتریکیIآمپرA
مقدار مادهnمولMol
شدت روشنایی کَندِلا(شمع)Cd

کمیت فرعی :

کمیت هایی که از ترکیب کمیت های اصلی (یا کمیت های فرعی دیگر) ساخته شده­اند . واحد آنها نیز از ترکیب واحدهای اصلی ساخته شده اند . واحد کمیت های فرعی را یکای فرعی می‌گویند

نام کمیتنماد کمیتیکا (واحد اندازه گیری)نماد یکا
مساحتA-Sمتر مربعm2
حجمVمترمکبm3
نیروFنیوتنN
سرعتVمتر بر ثانیه 
شتابaمتر بر مجذور ثانیه 
انرژیE-U-QژولJ
توانPواتw
بار الکتریکیqکولن (آمپر ثانیه)C(As)
اختلاف پتانسیل الکتریکیVولتv
  مقاومت الکتریکیRاُهم 

برای بیان برخی قوانین فیزیک نیز ، گاهی از ضرایبی استفاده می کنیم ، بیشتر این ضرایب دارای یکا هستند که برای به دست آوردن یکای این ضرایب به تساوی یکا در دو طرف فرمول توجه می­کنیم .

برخی از ضرایب در جدول زیر فهرست شده است

نام ضریبنماد ضریبواحدمقدار
گذردهی الکتریکی خلأ  
گذردهی مغناطیسی خلأ 
ضریب انبساط طولیبسته نوع ماده دارد
ثابت عمومی گرانشG  
ثابت عمومی گازهاR3/8 

تعریف کمیت های اصلی:

طول : به لحاظ تاریخی ، در اواخر قرن هجدهم ، یکی طول (متر) به صورت یک ده میلیونیم فاصلۀ استوا تا قطب شمال تعریف شد .

جرم :

زمان :

وسایل اندازه گیری :

کمیتوسیله اندازه گیری
طولمتر – خط کش – متر لیزری
دمادماسنج
جرمترازو
نیرونیروسنج
زمانکورنومتر – ساعت
شدت جریان الکتریکیآمپرسنج (آمپر متر)
اختلاف پتانسیل الکتریکیولت سنج (ولت متر)
مقاومت الکتریکیاُهم متر
زاویهنقاله

تبدیل یکاها:

برای بیان مقادیر بزرگ و یا کوچک نیازمند ضرایبی هستیم تا از نوشتارهای طولانی بپرهیزیم . به همین جهت پیشوند هایی معرفی شد تا به کمک آنها نمایش و بیان مقادیر بزرگ و یا کوچک راحت­تر شود .

جدول پیشوندها :

مقدارنماد پیشوندنام پیشوند
مقدارنمادنام
1012TتراTJTgTm
109GگیگاGJGgGm
106MمگاMJMgMm
103KکیلوKJKgKm
102HهکتوHJHgHm
101daدکاDaJDagDam
 1001 Jgm
10-1dدسیdJdgdm
10-2cسانتیcJcgcm
10-3mمیلیmJmgmm
10-6µمیکروµJµgµm
10-9nنانوnJngnm
10-12pپیکوpJpgpm

هر کدام از پیشوندها معادل یک عدد هستند ، عددی به صورت 10 با توان مثبت و یا منفی . برای یکاهای بزرگتر از یک ، توان ها مثبت و برای یکاهای کمتر از یک توان منفی .

پیشوندهای بزرگتر از یک ، اصولا با حرف بزرگ و پیشوندهای کوچکتر از یک با حروف کوچک نوشته می‌شوند .

این پیشوندها می توانند پشت هر کمیتی قرار بگیرند و نوشتار را خلاصه کنند مثلاً بجای اینکه بنویسیم 1000g، می‌توانیم از با استفاده از پیشوند کیلو (K) ، این مقدار به شکل زیر خلاصه نویسی کنیم 1Kg . یا مثلا بجای آنکه بنویسیم 0/01m می‌نویسیم 1cm

به همین ترتیب بقیه پیشوندها نیز کارِ نوشتن و بیان کردن اعداد خیلی بزرگ یا خیلی کوچک را برای ما ساده کرده اند .

البته جدول پیشوندها کمی بیشتر از چیزی است که در اینجا می‌بینید ، اما این پپیشوندها پرکاربردترین آنها ، مخصوصاً در درس فیزک دبیرستان هستند و نیازی به حفظ کردن پیشونهای بیشتر از این نیست .

برای تبدیل یکی از پیشوندها به دیگری کافی است ، عدد متناظر با یک پیشوند را به عدد متناظر با پیشوند دیگر تقسیم کنیم .

مثلاً برای اینکه بفهمیم پیشوند کیلو (K) چند برابر پیشوند سانتی (c) است ، کافی است عدد متناظر با کیلو ، یعنی عدد 103 را بر عدد متناظر با سانتی یعنی عدد 2- 10 تقسیم کنیم . که در این مثال ، حاصل عدد 105 است . یعنی پیشوند کیلو، صدهزار (105) برابر پیشوند سانتی است

روش استوکیومتری :

در این روش ابتدا برای هر تبدیل ، یک کسرِ تبدیل به شکل زیر می سازیم

و سپس یکای مورد نظر را به یکای پایۀ آن تبدیل می­کنیم

و در انتها با یک تبدیل مجدد یکای پایه را به یکای مورد نظر در سمت دیگر تساوی تبدیل می نماییم

روش مستقیم :

برای تبدیل یکاها به یکدیگر ، باید ببینیم که سمت چپ تساوی ، چند برابر سمت راست آن است ، پس پیشوند یکای سمت چپ را تقسیم بر پیشوند یکای سمت راست می­کنیم .

مثال :

تبدیل واحد های چند جزئی (ترکیبی) :

اندازه گیری ، دقت و خطا

دقت اندازه گیری : کمترین مقدار قابل اندزه­گیری با یک وسیلۀ اندازه گیری را دقت اندازه‌­گیری آن وسیله می نامیم . برای مثال ، دقت اندازه­‌گیری خط کشی که تا میلی­‌متر درجه بندی شده است برابر یک میلی­‌متر و دقت اندازه گیری دماسنجی که (بر حسب سانتی­گراد) تا یک دهم سانتی­گراد درجه بندی شده است برابر یک دهم سانتی گراد است .

آموزش زبان انگلیسی

دانلود آموزش رایگان زبان انگلیسی به شیوه تکرار و تمرین

فقط کافیه هر روز ویدئو ها رو ببینی و همراه با اون ها تکرار کنی

یادگیری زبان از این راحت تر نمیشه

درس اول

الکتریسیته ساکن

الکتریسیته ساکن

بار الکتریکی :

واژۀ الکتریسیته از واژه یونانی الکترون گرفته شده است که به معنای کهرباست

دو نوع بار الکتریکی وجود دارد. این دو نوع بار الکتریکی توسط دانشمند آمریکایی بنیامین فرانکلین، بار مثبت و بار منفی نامگذاری شد

او می‌توانست آنها را هر چیز دیگری نیز بنامد، اما استفاده از علامتهای جبری به جای نام‌های دیگر این مزیت را دارد که وقتی در یک جسم از این دو نوع بار به مقدار مساوی وجود داشته باشد، جمع جبری بارهای جسم صفر می‌شود که به معنای خنثی بودن آن جسم است

الکتروسکوپ (برق‌نما):

وسیله ای که به کمک آن می‌توان باردار بودن یک جسم و نوع آن را مشخص نمود . ساختمان  الکتروسکوپ از یک ظرف عایق ساخته شده است که درون آن دو تیغۀ سبک فلزی با یک میلۀ رسانا به کلاهک آن وصل شده است . اگر الکتروسکوپ خنثی باشد ، با نزدیک کردن جسم باردار به کلاهک آن ، تیغه های فلزی از هم فاصله می‌گیرند . هر چه بار الکتریکی جسم نزدیک شده بیشتر باشد ، و یا هرچه به کلاهک نزدیک‌تر شود ، تیغه های فلزی بیشتر از هم فاصه می‌گیرند .

یکای بار الکتریکی در SI، کولُن (C) است. توجه کنید یک کولُن مقدار بار بزرگی است. مثلاً در یک آذرخش نوعی، باری از مرتبۀ C10به زمین منتقل میشود و از این رو، در این فصل غالباً با بارهایی از مرتبه میکروکولن (C) و نانو کولن(C) سرو کار داریم. به عنوان مثال، در مالش شانۀ پلاستیکی با موهای سر، بارهای منتقل شده از مرتبه نانوکولن () است.

سری الکتریسیته مالشی (تریبو الکتریک):

سری الکتریسیته مالشی (تربو الکتریک ، Tribo در زبان یونانی به معنای مالش است)

موادی که در سری الکتریسیته مالشی پایین تر قرار دارند ، الکترونخواهی بیشتری دارند

یعنی اگر دو ماده در این جدول در تماس با یکدیگر قرار گیرند، الکترون ها از ماده بالاتر جدول به مادهای که پایین‌تر قراردارد منتقل میشود. مثلاً اگر تفلون با نایلون مالش یابد، الکترونها از نایلون به تفلون منتقل میشوند.

اصل پایستگی بار الکتریکی :

 بار الکتریکی بوجود نمی آید ، از بین نمی رود ، از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود .

مجموع جبری همه بارهای الکتریکی در یک دستگاه منزوی ثابت است؛ یعنی بار می‌تواند از جسمی به جسم دیگر منتقل شود، ولی هرگز امکان تولید یا نابودی یک بار خالص وجود ندارد. تاکنون هیچ آزمایشی این اصل را نقض نکرده است

بر طبق اصل پایستگی بار الکتریکی ، بار الکتریکی از جابجایی الکترون بین دو ماده ایجاد می شود . مواد در حالت عادی خنثی هستند ، یعنی تعداد بارهای مثبت (پروتون) و منفی (الکترون) آها با هم برابر است .اتمی که نسبت به حالت عادی و خنثی خود ، الکترون از دست داده یا گرفته را یون می نامند . اگر جسمی بار منفی بگیرد ، بارش منفی می شود و اگر الکترون از دست بدهد بارش مثبت می شود . اتمی که بار اضافی دریافت کرده را آنیون و اتمی را که بار الکتریکی از دست داده کاتیون می نامند .

اصل کوانتیده بودن بار الکتریکی :

در تجربه‌هایی مانند مالش اجسام به یکدیگر اگر جسم خنثی ، الکترون به دست آورد یا از دست بدهد، همواره بار الکتریکی مشاهده شدۀ جسم، مضرب درستی از بار بنیادی e است

q = ±ne

n =0,1,2,…

کمترین بار الکتریکی شناخته شده بار یک الکترون (یا بار یک پروتون) است ، که معادل  کولن است.بار یک یون، بسته به تعداد الکترونِ گرفته یا از دست داده ، ضریبی از بار پایه است :

هرگاه به یک جسم رسانا بار الکتریکی بدهیم ، بار الکتریکی روی تمام سطح خارجی آن پخش می شود ، اگر جسم رسانا کروی باشد ، بار به صورت متقارن روی سطح آن تقسیم می شود ، اما اگر جسم نامتقارن باشد ، سهم نقاط نوک تیز بیشتر است (تراکم بار الکتریک در نقاط نوک تیز بیشتر است)

اگر به یک قسمت از یک جسم نارسانا بار الکتریی بدهیم ، بار الکتریکی در همان­جا باقی می ماند و جابجا نمی شود .

مولد وان دوگراف : وسیله‌ای است که با استفاده از تسمه‌ای متحرک، بار الکتریکی را بر روی یک کلاهک توخالی فلزی جمع می‌کند

روش های باردار کردن اجسام :

  1. مالش : با مالش دادن دو جسم رسانا به یکدیگر می توانیم در آنها بار الکتریکی ایجاد کنیم ، در این روش ، الکترون از یکی از اجسام کنده و به دیگری اضافه می شود . به عنوان مثال مالش دادن میلۀ ……………….. با نایلون باعث می شود تا از ……………….. الکترون کنده و به ……………….. اضافه شود .
  2. تماس : در این روش جسم بار داری را به جسم بدون بار تماس می دهیم ، مقداری یا همۀ بار (بسته به شرایط مختلف) بین دو جسم جابجا می شود .

القا :

الف ) باردار کردن دو گوی :

ابتدا دو گوی رسانای خنثی را با در تماس با یکدیگر قرار می دهیم ، در این حالت ، یک میله باردار رابه یک سمت گوی ها نزدیک می کنیم ، بارهای همنام با میله ، به گوی دور تر می روند و در گوی نزدیکتر بار مخالف میله جمع می شود ، حالا دو گوی را از یکدیگر جدا می کنیم ، گوی نزدیک به میله ، باری مخالف میله و گوی دورتر باری همنام با میله خواهد داشت .

ب ) باردار کردن با یک گوی و زمین :

یک گوی رسانا را به وسیلۀ یک سیم به زمین متصل می کنیم میله ای باردار را به این گوی نزدیک می کنیم ، در این حالت ، اتصال گوی با زمین را قطع می کنیم . در گوی ، باری مخالف میلۀ باردار جمع می شود . بجای اتصال به زمین ، می توانیم با دست گوی را لمس کنیم.

بهترین روش برای باردار کردن اجسام نارسانا ، روش مالش است . اما اجسام رسانا را به روش های تماس و القا باردار می کنییم .

اتصال دو گوی باردار به یکدیگر

طبق اصل پایستگی بار گوی ها بعد از اتصال باید با بار گوی ها قبل از اتصال برابر باشد ،در اتصال دو گوی فلزی هم جنس و هم اندازه، اگر بار گوی اول و دوم قبل از اتصال به یکدیگر را به ترتیب و . . بنامیم و بار هر گوی را پس از اتصال  ، با توجه به اینکه مجموع بارهای دو گوی قبل از اتصال با مجموع بارهای دو گوی بعد از اتصال با هم برابر است

در نتیجه :

نیروی الکتریکی (الکتروستاتیکی)

بارهای الکتریکی به یکدیگر نیرو وارد می کنند ؛ بارهای هم نام یکدیگر را دفع می کنند (می رانند) و بارهای ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند (می ربایند). اندازۀ نیروی جاذبه یا دافعۀ بین این بارها طبق قانون کولن به دست می آید .

قانون کولن:

اندازۀ نیروی الکتریکی (الکتروستاتیکی) بین دو بار نقطه‌ای که در راستای خط واصل آنها اثر می‌کند، با حاصل‌ضرب  بزرگی آنها متناسب است و با مربع فاصله بین آنها نسبت وارون دارد

نیروی بین دو بار الکتریکی بر روی خط واصل بین دوبار الکتریکی است (خط چین مشخص شده در شکل های بالا)

q :اندازه بارهای الکتریکی بر حسب کولن( C)

r :فاصلۀ بین دوبار الکتریکی بر حسب متر( m)

:ضریب تراوایی (گذردهی)الکتریکی خلأ(هوا) است

  • اگر فاصلۀ بین دو بار الکتریکی را 3 برابر کنیم ، نیروی الکتریکی چند برابر می شود ؟
  • فاصلۀ بین دو بار الکتریکی را نصف می کنیم ، نیروی الکتریکی چند برابر می شود ؟
  • دو بار الکتریکی هم اندازه و هم نام در فاصلۀ  از یکدیگر نیروی  را به یکدیگر وارد می کنند . اگر 25 درصد از یکی از بارها را برداشته و به دیگری اضافه کنیم ، نیروی الکتریکی چند برابر می شود ؟
  • اگر در پرسش قبلی ، دو بار الکتریکی ناهمنام باشند ، نیروی الکتریکی بین آنها چند برابر می شود ؟

اصل بر هم نهی نیروهای الکتروستاتیکی :

هرگاه چندین بار الکتریکی وجود داشته باشد ، همۀ آنها به یکدیگر نیرو وارد می کنند ، در این حالت برای محاسبۀ نیروی وارد بر یکی از بارها ، طبق اصل برهم نهی ، همۀ نیروی های وارد بر بار الکتریکی مورد نظر را از طرف بقیۀ بار های موجود در مسأله ، به دست آورده و در نهایت از این نیروها برآیند می گیریم .

نیروی الکتریکی وارد بر هر ذرّه، برآیند نیروهایی است که هر یک از ذره‌های دیگر در غیاب سایر ذره‏ها، بر آن ذره وارد می‌کند

اندازۀ نیروی دو بار الکتریکی همنام و هم اندازه دقیقا در وسط خط واصل بین آن دو بار الکتریکی ، صفر می شود .

اندازۀ نیروی دو بار الکتریکی همنام و غیر هم اندازه روی خط واصل و در جایی بین دوبار الکتریکی (نزدیک به بار کوچکتر)؛ صفر می شود .

اندازۀ نیروی دو بار الکتریکی ناهمنام در جایی (در امتداد خط واصل) خارج دو بار الکتریکی صفر می شود . اگر دو بار هم اندازه باشند ، در هر دو طرف بار الکتریکی نقطه ای یافت می شود که درآنجا برآیند نیروهای الکتریکی حاصل از دو بار الکتریکی ، صفر شود . اما اگر دو بار الکتریکی ، هم اندازه نباشند ، فقط یک نقطه وجود دارد (نزدیک به بار کوچکتر) که درآنجا برآیند بار الکتریکی صفر می شود .

میدان الکتریکی :

بار الکتریکی در اطراف خود خاصیتی ایجاد می کند که به بارهای الکتریکی دیگر نیرو وارد می کند ، به این خاصیت میدان الکتریکی گفته می شود ، میدان الکتریکی را نمی‌توان با چشم دید ، اما می توان به روش هایی ، آن را آشکار و قابل مشاهده کرد .

بار آزمون : باری فرضی از نوع مثبت که فقط برای تعیین جهت میدان الکتریکی استفاده می شود .

جهت میدان الکتریکی :

جهت خطوط میدان الکتریکی توسط بار مثبت آزمون تعیین می شود ، در یک نقطه از میدان الکتریکی بار مثبت آزمون را قرار می دهند، جهت میدان الکتریکی ، هم جهت با نیروی وارد بر این بار الکتریکی است .

میدان اطراف یک بار الکتریکی مثبت                                              میدان اطراف یک بار الکتریکی منفی


میدان اطراف دوبار الکتریکی مثبت                                     میدان اطراف دوبار الکتریکی ناهمنام و هم اندازه

میدان حاصل از دو صفحۀ رسانای بار دار ، با بار مخالف        میدان اطراف دوبار الکتریکی نا همنام و غیر هم اندازه    

میدان یک گوی باردار و یک صفحۀ فلزی



خواص میدان الکتریکی :

  1. تراکم خطوط میدان الکتریکی ، شدت میدان الکتریکی را نشان می دهند ، هر جا تراکم خطوط بیشتر باشد ، شدت میدان الکتریکی نیز بیشتر است .
  2. خطوط میدان الکتریکی یکدیگر را قطع نمی کنند .
  3. میدان در هر نقطه ، مماس بر خطوط میدان الکتریکی در آن نقطه است .

اندازۀ میدان الکتریکی :

اندازۀ میدان الکتریکی برابر با نیروی الکتریکی وارد بر واحد بار الکتریکی (بار مثبت آزمون) است :

دقت کنید که برای محاسبۀ مقدار و همچنین تعیین جهت میدان الکتریکی (حاصل از یک بار مرجع) در نقطه ای از فضا ، نیازی نیست که لزوماً در نقطۀ مورد نظر باری وجود داشته باشد ، اما برای تعیین جهت میدان الکتریکی ، یک بار مثبت آزمون (بار فرضی از نوع مثبت) در نقطۀ مورد نظر ، فرض می کنیم، و جهت میدان را با توجه به جهت نیروی وارد بر آن از طرف بار مرجع ، ترسیم می کنیم .

همانند شرایطی که برای نیروهای الکتریکی ذکر شد ، جایی بین دو بار الکتریکی هم نام وجود دارد که در آنجا میدان الکتریکی حاصل از دو بار الکتریکی ، برابر صفر می شود؛ اگر اندازه دو بار الکتریکی برابر باشند ، دقیقاً در وسط خط واصل بین دو بار الکتریکی هم نام ، میدان صفر می شود و اگر بار دیگری (صرف نظر از نوع بار) در این نقطه بگذاریم ، نیرویی به آن وارد نمی شود . اگر اندازۀ دو بار الکتریکی همنام ، با هم برابر نباشد ، جایی بین دو بار و نزدیک به بار کوچکتر میدان الکتریکی ، صفر خواهد شد .

همچنین ، اگر دو بار ناهمنام داشته باشیم ، جایی (در امتداد خط واصل دو بار) خارج دوبار ، میدان صفر خواهد شد ، اگر اندازۀ دو بار باهم برابر باشند ، در دو طرف و اگر بارها هم اندازه نباشند ، فقط در سمت بار کوچکتر میدان صفر خواهد شد .

اصل برهم‌نِهی میدانهای الکتریکی : نشان می‌دهد که میدان الکتریکی ناشی از چند بار الکتریکی در نقطه‌ای از فضا، برابر مجموع میدان‌هایی است که هر بار در نبود سایر بارها در آن نقطه از فضا ایجاد می‌کند؛ یعنی برای یافتن میدان الکتریکی خالص حاصل از چند ذرۀ باردار در نقطه‌ای از فضا باید نخست میدان الکتریکی ناشی از هر ذره را در آن نقطه به دست آورد و سپس این میدان‌ها را به صورت برداری با یکدیگر جمع کرد.

انرژی پتانسیل الکتریکی

در سال گذشته (فیزیک دهم) آموختید که کار برابر است با حاصلضرب اندازۀ نیرو در مقدار جابجایی ، همچنین با کار برآیند نیروهای وارد بر یک جسم آشنا شدیم ، که برابر با جمع تک تکِ کارِ نیروهای وارد بر یک جسم است .

در میدان الکتریکی با صرف نظر از تأثیر نیروی جاذبه ، فقط یک نیرو بر بار الکتریکی آزاد اثر می کند که همان نیروی الکتریکی وارد بر بار از طرف میدان است .این نیرو باعث شتاب گرفتن بار الکتریکی می شود و سرعت آن را افزایش می دهد .

 اگر بخواهیم بار الکتریکی با سرعت ثابت (بدون شتاب) در میدان الکتریکی جابجا شود ، باید بر بار الکتریی، نیروی هم اندازه و در خلاف جهت نیروی میدان الکتریکی وارد کنیم . کاری که این نیرو انجام می دهد نیز هم اندازه و خلاف جهت (علامت) کار نیروی میدان الکتریکی است . که این نیرو کمترین کار لازم برای جابجایی بار الکتریکی در میدان الکتریکی است ؛ یا به عبارتی :

تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی ، کمترین انرژی لازم برای جابجا کردن بار الکتریکی با سرعت ثابت ، در میدان الکتریکی که برابر با منفی کار انجام شده توسط نیروی میدان الکتریکی در این جابجایی است.

اگر جابجایی با سرعت ثابت انجام شود ، اندازۀ نیروی الکتریکی با اندازۀ نیروی برابر خواهد بود و می توانیم بجای آن ، نیروی میدان الکتریکی را جایگزین نماییم و می دانیم که نیروی میدان الکتریکی ، برابر است با :  ، پس انرژی پتانسیل الکتریکی برابر خواهد بود با :

ازآنجایی که اندازۀ کار نیروی و کار نیروی میدان الکتریکی ( ) برابرند ولی در خلاف جهت یکدیگر هستند ، می توان بجای محاسبۀ کار نیروی ؛ منفی کار نیروی میدان الکتریکی ( ) را به عنوان انرژی الکتریکی محاسبه نمود .

s

در این فرمول ، فقط اندازۀ بار الکتریکی را منظور می کنیم .

همچنین می توان تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی را از روش زیر را محاسبه نمود :

در استفاده از این فرمول ، باید علامت بار الکتریکی (مثبت یا منفی) را لحاظ کرد .

با توجه به اینکه میدان الکتریکی یک میدان پایستار است ، پس کار نیروی میدان الکتریکی مستقل از مسیر حرکت (شکل جابجایی) است و فقط به نقاط ابتدا و انتهای مسیر حرکت وابسته است . به عبارت دیگر فقط و فقط جابجایی در راستای خطوط میدان مهم است.

اختلاف پتانسیل الکتریکی :

عامل جابجایی بار الکتریکی بین دو جسم رسانا ، اختلاف پتانسیل الکتریکی است .

اختلاف پتانسیل الکتریکی برابر با انرژیِ پتانسیلِ الکتریکی ِ واحد بار الکتریکی است ؛ یعنی مقدار انرژی لازم برای جابجایی بار الکتریکی در یک میدان الکتریکی برای واحد بار الکتریکی (یک کولن بار الکتریکی) است .

در میدان الکتریکی یکنواخت ، اگر  جابجایی را فقط در راستای خطوط میدان  میدان در نظر بگیریم ، می توانیم از عبارت  در انتهای  فرمول صرف نظر کنیم .

در یک میدان الکتریکی ، اختلاف پتانسیل الکتریکی ، سمت بار مثبت بیشتر از سمت بار منفی است . مثلاً در یک میدان الکتریکی یکنواخت ، اگر اختلاف پتانسیل بین دو صفحۀ رسانای باردار 15 ولت باشد ، یعنی پتانسیل صفحۀ مثبت ، 15 ولت بیشتر از صفحۀ منفی است یا پتانسیل صفحۀ منفی 15 ولت کمتر از صفحۀ مثبت است .

در مثال بالا اگر :

پتانسیل صفحۀ مثبت ، 25 ولت باشد ، پتانسیل صفحۀ منفی 10 ولت است .

پتانسیل صفحۀ مثبت صفر باشد ، پتانسیل صفحۀ منفی 15- ولت است .

اگر پتانسیل صفحۀ منفی ، 28- ولت باشد ، پتانسیل صفحۀ مثبت 13- ولت است .

چگالی سطحی بار الکتریکی :

 نسبت بار الکتریکی پخش شده روی سطح یک جسم رسانا به مساحت آن را چگالی سطحی بار الکتریکی می نامند .

واحد چگالی سطحی بار الکتریکی است .

خازِن:

خازن وسیله ای است که بار الکتریکی را در خود ذخیره می کند . خازن از دو صفحۀ رسانای موازی تشکیل شده است ، وقتی خازِن را به اختلاف پتانسیل الکتریکی (مولد جریان الکتریکی-باتری) متصل می کنیم ، در روی یکی از صفحات بار منفی (الکترون) جمع می شود و بار مثبتی هم اندازه در صفحۀ مقابل القا می کند و بدین طریق بار الکتریکی روی صفحات خازن ذخیره می شود . با انجان آزمایشات مکرر پی بردند که نسبت بار ذخیره شده روی صفحات خازن ، به اختلاف پتانسیل الکتریکی دو سر آن ، نسبت ثابتی است ، این نسبت ثابت را ظرفیت خازن نامیدند ، آن را با حرف C نمایش می دهند و واحد آن به افتخار مایکل فارادِی ، فاراد نامگذاری شد .

در این رابطه :

q : بار الکتریکی برحسب کولن (C)

V : اختلاف پتانسیل الکتریکی بر حسب ولت ( v)

فرمول ساختاری خازن :

A : اندازۀ صفحات خازن بر حسب مترمربع

d : فاصلۀ صفحات خازن از یکدیگر (m)

: ضریب دی الکتریک (بدون واحد)

: ضریب گذردهی الکتریکی خلأ

نکته 1 : مادامی که خازنی به منبع تغذیه (باتری) متصل باشد ، ولتاژ دو سر آن ثابت است ، و با تغییر ساختار آن ، ظرفیت و در نتیجه بار روی خازن نیز تغییر می کند .

نکته 2 : هنگامی که خانی را با منبع تغذیه ای شارژ کرده و سپس آن را از منبع جدا می کنیم ، بار آن ثابت است و با ایجاد تغییرات در ساختار خازن ، علاوه بر تغییر ظرفیت ، ولتاژ دو سر آن نیز تغییر می کند .

اتصال دو خازن یکدیگر :

هرگاه دو خازن را با منابع تغذیه (باتری های) مختلف شارژ کنیم بعد از اتصال آنها به یکدیگر اتصال دهیم ، حالات زیر برای آنها رخ خواهد داد :

  1. صفحات با بار همنام به یکدیگر متصل شوند :
  • صفحات با بار مخالف به یکدیگر متصل شوند :
  • فقط یکی از خازن ها باردار باشد :

انرژی ذخیره شده در خازِن:

خازن علاوه بر ذخیره بار الکتریکی ، انرژی نیز در خود ذخیره می کند ، این انرژی از طریق یکی از روابط زیر قابل محاسبه است :

الکترون آزاد

بیشتر فلز ها اتم های بزرگی هستند ، در هستۀ اتم فلزات تعداد زیادی پروتون و نوترون وجود دارد و به طبع آن تعداد زیادی الکترون در لایه های الکترونی در حال چرخش اند . به دلیل ازدیاد الکترون ها ، لایه ها زیاد شده و فاصلۀ لایه های آخر از هسته زیاد می شود ؛ در نتیجه برد جاذبۀ هسته به الکترون های لایه آخر به شدت کاهش می یاد ، این الکترون ها که به اتم خاصی در یک قطعه فلز مقید نیستند ، می توانند آزاده در همه جای یک قطعه فلز جابجا شوند . به این الکترون ها الکترون های آزاد می گویند . فلزات به سبب داشتن این الکترون های آزاد می توانند جریان الکتریکی را از خود عبور دهند .

در واقع جریان الکتریکی برای انتقال نیاز به حامل بار الکتریکی دارد که در فلزات ، الکترون های آزاد حامل جریان الکتریکی اند . برخی مواد با عنوان نیمه رسانا وجود دارد که حامل های به جز الکترون دارند .

علوم هشتم

علوم هشتم دبیرستان ، شامل 15 فصل است که 3 فصل مربوط به شیمی ، 4 فصل فیزیک ، 5 فصل زیست شناسی و 3 فصل نیز مربوط به زمین شناسی است .

عناوین این فصل ها به ترتیب زیر است :

  • فصل اول : مخلوط و جداسازی مواد
  • فصل دوم : تغییرهای شیمیایی در خدمت زندگی
  • فصل سوم : از درون اتم چه خبر؟
  • فصل چهارم : تنظیم عصبی
  • فصل پنجم : حس و حرکت
  • فصل ششم : تنظیم هورمونی
  • فصل هفتم : الفبای زیست فناوری
  • فصل هشتم : تولید مثل در جانداران

فصل های 1 ، 2 ، و 3 مربوط به درس شیمی ، فصل های 9 ، 10 ، 14 و 15 مربوط به فیزیک ، فصل های 4 ، 5 ، 6 ، 7 و 8 مربوط به زیست شناسی و فصل‌های 12 و 13 نیز مربوط به مبحث زمین شناسی است .

فصل اول : مخلوط و جداسازی مواد

در این فصل انواع مخلوط‌ها معرفی می شود ، تفاوت مخلوط و محلول بیان شده و روش های جداسازی انواع مخلوط و محلول آموزش داده می شود.

فصل دوم : تغییرهای شیمیایی در خدمت زندگی

یکی از مهم‌تریم موضوعاتی که علم شیمی همیشه در جستجوی آن بوده و هست ، مطالعه و بررسی ترکیبات و پیوندهایی شیمیایی است . این تغییرات شیمیایی می‌توانند مفید و یا مضر باشند . دانشمندان در تلاشند تا تغییرات شیمیایی مفید را سرعت ببخشند و از سرعت تغییرات مضر و ناخواسته بکاهند .

در این فصل برخی از تغییرات مفید و مضر را در زندگی روزمره بررسی خواهیم کرد .

فصل سوم : از درون اتم چه خبر

همه مواد از ذرات بسیار ریزی به نام اتم ساخته شده اند . واژۀ اتم از لغت یونانی اتموس به معنی تجزیه ناپذیر گرفته شده است . دانشمندان در ابتدا گمان می کردند ، اگر یک ماده را خرد کرده و به ابعاد خیلی ریز تبدیل کنند ، به وضعیتی می‌رسند که ماده دیگر قابل تقسیم شدن به ابعاد کوچکتر را ندارد و این کوچکترین واحدِ سازندۀ ماده را اتم نامگذاری کردند . اما امروزه می‌دانیم که خود اتم نیز از ذرات ریزتری به نام‌های ، الکترون ، پروتون و نوترون ساخته شده‌ است .

فصل چهارم : تنظیم عصبی

فصل پنجم : حس و حرکت

فصل ششم : تنظیم هورمونی

فصل هفتم : الفبای زیست فناوری

فصل هشتم : تولید مثل در جانداران

فصل نهم : الکتریسیته

فصل دهم : مغناطیس

فصل یازدهم : کانی ها

فصل دوازدهم : سنگ‌ها

فصل سیزدهم :هوازدگی

فصل چهاردهم : نور و ویژگی های آن

فصل پانزدهم : شکست نور

جزوه ترمودینامیک

مبحث ترمودینامیک ، آخرین فصل از فیزیک دهم رشتۀ ریاضی است . این فصل به بررسی تغییر و تحولات سیالات و تبادل انرژی بین یک سیال (گاز) منزوی و محیط اطرافش می‌پردازد .

موضوع اصلی مبحث ترمودینامیک برسی تغییرات انرژی درونی گاز کامل است در این مبحث با کمیت های دما ، فشار ، حجم ، تعداد مول ماده ، گرما و کار سروکار دارید . این کمیت ها نرده‌ای (غیر برداری) هستند .

آی فیزیک در حال بارگزاری جزوۀ ترمودینامیک در بخش آموزش فیزیک دهم دبیرستان است . مرحلۀ اول این درسنامه آماده و بارگزاری شده است . در این قسمت با مفاهیم و تعاریف اولیه آشنا می‌شوید ؛ برخی از انواع فرآیندهای ایستاوار ترمودینامیکی را می‌آموزید و نمودارهای مربوط به این چهار فرآیند را مشاهده خواهید کرد .

برای درک بهتر این مبحث ، نمودارهای فرآیندهای مختلف را رسم شده است تا درک موضوع و تغییرات کمیت‌های ترمودینامیکی برای دانش‌آموزان راحت تر باشد .

کلاس رایگان

قوانین و مقررات برگزاری کلاس خصوصی رایگان

  1. کلاس ها بر روی پلت فرم اسکایپ و به صورت آنلاین برگزار خواهد شد . حتماً قبل از هماهنگی برای کلاس ، در پِلت فُرم اسکایپ حساب کاربری بسازید و نرم افزار اسکایپ را بر روی سیستم کامپیوتر و یا لب تاب خود نصب نمایید .
    در صورت تغییر پِلت فُرم ، قبل از برگزاری کلاس ، با دانش‌آموز هماهنگ خواهد شد .
  2. مدت زمان هر جلسه ، یک ساعت است .
  3. دانش‌آموز باید دقیقا در زمان مشخص شده در کلاس حاضر شود .
  4. رعایت شئونات اجتماعی در برگزاری کلاس الزامی است .
  5. این کلاس‌ها فقط برای آموزشِ یک مبحث از درس مورد نظر برگزار می‌شود . و مبحث مورد نظر از قبل باید با استاد مربوطه هماهنگی شده باشد .
  6. کلاس مختص یک دانش آموز است و استاد مربوطه فقط به پرسش‌های یک دانش آموز پاسخ خواهد داد .
  7. این کلاس‌ها برای رفع اشکال شب امتحان طراحی و تنظیم نشده است . پس حتماً قبل از رسیدن به شب امتحان و قرار گرفتن در شرایط اضطرار ، درخواست برگزاری کلاس بدهید .
  8. درخواست‌های مربوط به پاسخِ آزمون‌ها و حلِ تکالیف به هیچ وجه پاسخ داده نخواهد شد .
  9. به منظور رعایت عدالت ، حداکثر تعداد جلسات برای هر نفر ، 5 جلسه خواهد بود .
  10. بعد از 5 جلسه رایگان در صورت نیاز به ادامه کلاس ، با هماهنگی استاد مربوطه ، باید حداقل هزینۀ برگزاری کلاس به استاد پرداخت شود.
  11. برای ثبت درخواست به آی دی physic3@ در نرم افزار بَله پیام بدهید
  12. درخواست خود را همراه با مشخصات زیر ، ارسال بفرمایید
    نام
    نام خانوادکی
    پایه تحصیلی
    رشته تحصیلی
    درس مورد نظر
    مبحث مورد نظر برای تدریس