פיזיקה לתיכון
במעבדות בפיזיקה לתלמידי התיכון, התלמידים מבצעים ניסויים מתקדמים בנושאים שונים, וכך מקבלים ערך מוסף על הנלמד בכיתה. כמו כן, המורים יכולים לבקש עבור תלמידיהם פעילויות של הדגמות מוחשיות בנושאי המעבדה, על מנת להפנים את העקרונות שהופיעו בניסוי. המדריכים שמים דגש רב על הבנה עמוקה של הניסויים, וכן של התיאוריות העומדות מאחוריהם. המפגש והשיח עם המדריכים במעבדה יוצר אצל התלמידים סקרנות ומוטיבציה להמשיך ללימודים גבוהים באוניברסיטה בתחום הפיזיקה.
הפעילויות המוצעות לתלמידי התיכון:
- ביצוע ניסויים במעבדה לפי תכנית הלימודים של משרד החינוך, וכן ניסויי העשרה.
- הדגמות העשרה כדי לעורר את עניינם של התלמידים בתחום הפיזיקה ולהקנות להם הבנה עמוקה של התחום ואינטואיציה פיזיקלית.
- אפשרות לבצע ניסויים במסגרת יחידת הבגרות במעבדה.
רשימת הניסויים וההדגמות לכיתות י'-י"ב:
- הצגה גרפית של תנועה- קינמטיקה
- נפילה חופשית
- תנועה במישור משופע
- החוק השני של ניוטון
- תנועה מעגלית
- שימור תנע ואנרגיה בהתנגשויות במימד אחד
- התנגשות בשני מימדים
- מתקף ותנע בהתנגשות
- תנועה הרמונית
- חוק אוהם - אופיין של נגד ונורה
- התנגדות של תיל מוליך
- כא"מ והתנגדות פנימית
- מדידת הספק מקסימלי
- טעינה ופריקה של קבל
- מאזני זרם
- גלוונומטר טנגנטי
- ניסוי תומסון - e/m
- האפקט הפוטואלקטרי
- ספקטרוסקופיה של מימן
- דיפרקציה של אלקטרונים
אופטיקה פיזיקאלית
- ניסוי הסדקים של יאנג
- חוק מאלוס
- עוצמה כפונקציה של מרחק
- אופטיקה גיאומטרית בגלי מיקרו
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
מכניקה
המעבדות במכניקה משמשות כחלק אינטגרלי מתוכנית הלימוד לכתות י' וי"א. ניתן לבצען גם בכתה י"ב במסגרת בחינת הבגרות במעבדה אשר מתקיימת גם היא בבלמונטה. הניסויים מתבצעים בקבוצות של 3-4 תלמידים לכל היותר. אנו מעבירים גם הדגמות מעניינות במכניקה להפנמה עמוקה של התופעות הנצפות בניסויים, בהתאם לבקשת המורה.
רשימת הניסויים במכניקה:
- הצגה גרפית של תנועה- קינמטיקה
- נפילה חופשית
- תנועה במישור משופע
- החוק השני של ניוטון
- תנועה מעגלית
- שימור תנע ואנרגיה בהתנגשויות במימד אחד
- התנגשות בשני מימדים
- מתקף ותנע בהתנגשות
- תנועה הרמונית
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
הצגה גרפית של תנועה
במעבדה זו, חוקרים התלמידים סוגים שונים של תנועה בקו ישר (במימד אחד), והיא ממחישה את הקשר בין מאפייני התנועה לגרפים המתארים אותם.
הניסוי מתאים לתלמידים שלומדים קינמטיקה או שסיימו את הנושא ורק התחילו את חוקי ניוטון.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
נפילה חופשית
בניסוי זה חוקרים את תהליך הנפילה החופשית ובודקים את תלות זמן הנפילה במסת הגוף הנופל ובגובה הנפילה, וכן מודדים את תאוצת הכובד של כדור הארץ.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
תנועה במישור משופע
הניסוי עוזר להפנים את הפירוק הווקטורי של כוח המשיכה. מתוצאות הניסוי ניתן לקבל את תאוצת הכובד של כדור הארץ. כמו כן, במהלך הניסוי מתבצע ניתוח של שימור האנרגיה בתנועה.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
החוק השני של ניוטון
בניסוי התלמידים מאמתים את החוק השני של ניוטון ורואים את השפעת המשתנים השונים על תאוצת הגוף. בנוסף, אפשר לבדוק בניסוי את חוק שימור האנרגיה.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
תנועה מעגלית
בניסוי חוקרים את הכוח הצנטריפיטלי בתנועה מעגלית, על ידי שינוי המסה, המהירות הזוויתית והרדיוס. כך מאמתים את החוק השני של ניוטון עבור תנועה מעגלית.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
שימור תנע ואנרגיה בהתנגשות במימד אחד
בניסוי בודקים את חוקי שימור התנע והאנרגיה בהתנגשות אלסטית ופלסטית במימד אחד.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
התנגשות דו-מימדית
בניסוי זה בודקים את חוקי שימור התנע והאנרגיה בהתנגשות בשני מימדים.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
מתקף ותנע בהתנגשות
בניסוי מדמים מצב של תאונת דרכים עם כרית אוויר ובלעדיה, ורואים איך משתנים הכוח והזמן של ההתנגשות כתוצאה מהריכוך שעושה כרית האוויר.
הניסוי משמש להבנת הקשר שבין השינוי בתנע (לפי מהירות הגוף לפני ההתנגשות ואחריה) לבין המתקף (כאינטגרל על הכוח לפי הזמן).
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
תנועה הרמונית
בניסוי מודדים קבוע של קפיץ בשיטות שונות - בצורה סטטית, ובצורה דינמית על ידי הבנה מעמיקה של תנועה הרמונית ובדיקת חוק הוק עבור קפיץ נע. בנוסף, בודקים את חוק שימור האנרגיה בתנועה הרמונית.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
הדגמה במכניקה
בהדגמה התלמידים רואים יישומים שונים של עקרונות חשובים בקינמטיקה ובדינמיקה. המדריכים מראים תופעה שיש לחשוב עליה ולנתח אותה, ופותחים דיון עם התלמידים כדי להבין מדוע היא מתרחשת ומה חוקי הפיזיקה המכתיבים אותה.
עקרונות אלה כוללים בין היתר פירוק של וקטורים (מהירות, תאוצה...) לצירים שונים, ואת כל חוקי ניוטון. על כן, ההדגמה מתאימה לתלמידים שלמדו את כל חוקי ניוטון, אך ניתן להתאים אותה גם לתלמידים שעוד לא למדו את החוק השני. בנוסף, אפשר להוסיף דוגמאות בתנועה מעגלית בהתאם לבקשת המורה.
דוגמאות מתוך ההדגמה: עגלה נוסעת על מסילה אופקית וברגע מסוים פולטת כדור כלפי מעלה בצורה אנכית (השאלה - איפה ינחת הכדור ביחס לעגלה?), תותח מכוון בזווית מהאופק לעבר מטרה, וברגע שנורה ממנו כדור המטרה מתחילה ליפול בנפילה חופשית (השאלה - האם הכדור יפגע במטרה, או מעליה/מתחתיה?) ועוד.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
חשמל ומגנטיות
לחשמל יש מקום חשוב מאוד בחיי היומיום שלנו, וקשה לדמיין חיים בלעדיו, שכן הוא משמש לאינספור טכנולוגיות שמקיפות אותנו כל הזמן.
באצעות ניסויים והדגמות, אנחנו משתדלים להראות את האספקטים התיאורטיים וגם המעשיים של תחום ידע זה.
ניסויים בחשמל ומגנטיות:
- חוק אוהם - אופיין של נגד ונורה
- התנגדות של תיל מוליך
- כא"מ והתנגדות פנימית
- מדידת הספק מקסימלי
- טעינה ופריקה של קבל
- מאזני זרם
- גלוונומטר טנגנטי
- ניסוי תומסון - e/m
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
חוק אוהם - אופיין של נגד ונורה
בניסוי התלמידים מחברים נגד למעגל חשמלי, ובודקים, על ידי שינוי המתח עליו, אם הוא מקיים את חוק אוהם. לאחר מכן הם מחברים נורה במקומו של הנגד, ובודקים אם גם היא מקיימת את חוק אוהם. כך הם משווים בין נגדים אוהמים לנגדים לא אוהמים.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
התנגדות של תיל מוליך
ניסוי זה מהווה בסיס להבנה של התנגדות חשמלית. ניתן באנלוגיה אליו להבין טוב יותר חיבורים במקביל ובטור במעגלים חשמליים, והוא הופך את מושג ההתנגדות לאינטואיטיבי ומוחשי.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
כא"מ והתנגדות פנימית
בניסוי זה התלמידים לומדים על חוסר האידאליות של סוללה, ומודדים ומסיקים את ההתנגדות הפנימית שלה ואת הכא"מ שלה - שהוא המתח האידאלי שלה.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
מדידת הספק מקסימלי
בניסוי זה התלמידים חוקרים מתי מתקבל ההספק המקסימלי של נגד עומס, ומבינים את מושג ההספק ואת חשיבותו בחיי היומיום לעומק.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
טעינה ופריקה של קבל
בניסוי התלמידים מתוודעים לרכיב החשמלי הנקרא קבל ומבינים את השפעתו על הזמן האופייני לשינויי מתח במעגל שבו יש זרם חילופין.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
מאזני זרם
בניסוי זה התלמידים מודדים את הכוח הפועל על תיל נושא זרם בשדה מגנטי, רואים כיצד נגזר כוח זה מחוק לורנץ, ובודקים את תלות הכוח בפרמטרים - עוצמת הזרם, עוצמת השדה המגנטי, אורך התיל והזווית בין הזרם לשדה המגנטי.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
גלוונומטר טנגנטי
בניסוי זה התלמידים מודדים את הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ בעזרת גלוונומטר טנגנטי. הניסוי מראה שימוש בחוק ביו-סבר במקרה הפרטי של שדה מגנטי במרכז של סליל ומאמת אותו.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
ניסוי תומסון - e/m
בניסוי זה משחזרים את התגלית של אחת מהתכונות היסודיות של האלקטרון - היחס בין המטען למסה שלו. הניסוי המקורי נעשה על ידי הפיזיקאי הבריטי תומסון, ובניסוי רואים את אופן פעולת כוח לורנץ על אלקטרון הנע בשדה מגנטי.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
קרינה וחומר
השימוש בקרינה גדל בימים אלו עם השימושים הנרחבים של הטכנולוגיה שמתבססת על עקרונות פיזיקליים שנלמדים כאן. נקנה לתלמידים הבנה מעמיקה בנושאים מופשטים אלה.
נראה את תופעות הקיימות באופטיקה, ונבין טוב יותר מה זה אור ואת ההתנהגות שלו, על גלים וגלי קול וכן על הפיזיקה המודרנית ששינתה את צורת החשיבה שלנו על נושאים רבים.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
אופטיקה גאומטרית
בתחום האופטיקה הגאומטרית, התלמידים לומדים על מגוון תופעות הקשורות לאופן התפשטותו של האור במרחב, לפגיעתו של אור בגופים (החזרה, בליעה והעברה), ולקשר בין אור וראיה. התלמידים מבינים עקרונות וחוקים אופטיים המעוגנים במתמטיקה ובגאומטריה, כגון חוק סנל, נפיצה, עקרון פרמה ועוד.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
חוק סנל
בניסוי זה התלמידים חוקרים את תופעת השבירה של האור ומבינים לעומק את חוק סנל, מודדים את מקדם השבירה של אקריליק בעדשה חצי גלילית, בודקים תופעות של נפיצה ושל החזרה פנימית מלאה, וכן מודדים זווית קריטית של מעבר מאקריליק לאוויר.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
עצם ודמות בעדשה דקה
בניסוי ננסה להבין את מהות העדשה, נמדוד את מרחק המוקד של העדשות שונות ונראה את ההגדלה שנקבל מהעדשות השונות. ואף נמדוד את תופעת האברציה בעדשה – העיוותים הקיימים בה.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
החזרה ממראות
בניסוי זה התלמידים מבינים את תופעת ההחזרה ממראות שונות - מישורית וכדורית, וחוקרים את הקשר בין אורך המוקד לרדיוס העקמומיות של המראות.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
אופטיקה פיזיקלית
גלים
תופעות גליות מופיעות בטבע בכל מקום שרק ניתן לדמיין - ים, מוזיקה, אור, חשמל ועוד, והבנתן חשובה כבסיס להבנת כל הפיזיקה של ימינו. באמצעות ניסויים מרתקים והדגמות מפתיעות, אנו מצליחים להקנות לגלים מקום משמעותי בתפיסת הטבע בקרב התלמידים, וכך לתת להם אינטואינציה טובה בפיזיקה של הגלים. התלמידים מבינים לעומק מונחים בסיסיים בגלים כגון אמפליטודה, אורך גל ותדירות, ומסבירים באמצעותם את התופעות שמוצגות מולם בניסויים השונים, כמו סופרפוזיציה.
רשימת ניסויים בגלים:
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
גלים עומדים במיתר
בניסוי זה חוקרים התלמידים את תופעת הגלים העומדים במייתר. התלמידים ימדדו את המתיחות של המייתר ויראו את ההשפעות של אורך החוט ומתיחותו על אופני התנודה המתקיימים בחבל. הלמידים יבינו לעומק את תופעת גלים עומדים במייתר ואת הנוסחה המקשרת בין מהירות הגל התדר ואורך הגל.
מערך הניסוי
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
גלים עומדים בצינור
בניסוי זה התלמידים חוקרים את היווצרותם של גלים עומדים של לחץ אוויר בצינור, נמדוד את אורך הגל, התדר ואת מהירות התפשטות הגלים (מהירות הגל). כמו כן, נבדוק את השפעתם של תנאי שפה שונים על צורת הגל העומד, נבדוק את השפעתו של הליום בצינור.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
פיזיקה מודרנית
פלנק, ואנשטיין גילו כי האור מתנהג כחלקיק, ולא רק כגל. גלוי זה מאוד חשוב לכל ההבנה הפיזיקלית כיום והתעשייה בנויה ברובה על בסיס הבנה זו. בניסוים אלה התלמידים יחקרו את התופעות שגרמו להבנה זו, ויבינו יותר את המשמעות של דואליות זו.
ניסויים בפיזיקה מודרנית:
- האפקט הפוטואלקטרי
- ספקטרוסקופיה של מימן
- דיפרקציה של אלקטרונים
האפקט הפוטואלקטרי
בניסוי זה נראה כי האור מתנהג כחלקיק, נקרין אור בתדרים שונים ונראה איך הם משפיעים על מתח העצירה. באמצעות מתח זה נבין איך אפשר לקבל את קבוע פלנק ואת פונקציית העבודה של המתכת.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
ספקטרוסקופיה של מימן
בניסוי זה נראה בעיניים כי ישנם רמות בדידות לאטום וכי אי אפשר להעביר את האלקטרון מכל רמה אנרגטית לכל רמה שהיא. נמצא ביחד את קבוע ריטברג ואת האנרגיה הדרושה להציא אלקטרון מהרמה הראשונה החוצה מהאטום (אנרגיית היינון).
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
דיפרקציה של אלקטרונים
בניסוי זה התלמידים נחשפים לתופעה כי אלקטרון מתנהג כגל ולא רק כחלקיק, הם יראו בעיניים את תופעת העקיפה של אלקטרונים בגביש ויאששו את נוסחת דברולי באמצעות תופעה זו.
מערך הניסוי
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
הדגמות
על ידי ההדגמות אנו מקנים לתלמידים אינטואיציה בנושאים פיזיקליים שונים, הם רואים את התופעות בעיניים ומבינים לעומק את משמעותם הפיזיקלית. באמצעות ההדגמות אנו נוגעים בנושאים בצורה חוויתית, מרחיבים מעבר לנושאים הרגילים הנלמדים בכיתה ובעזרתם מקנים לתלמידים הבנה עמוקה של תופעות שונות מחיי היום יום.
רשימת ההדגמות:
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
הדגמה באופטיקה
הגדמה באופטיקה נותנת לתלמידים מושגים ברורים למה קורה באינטראקציה בין אור לחומר, איך האור מתנהג וההשפעות שלו על חומרים. בין הייתר התלמידים מבינים מה הוא צבע, איך האור נע ממקום למקום, על שבירה שלו ואיך עובדים עדשות. התלמידים מבינים בסוף איך העיין עובדת ואיך אפשר לעזור לה ולתת לה עדשה במקרה שיש בעיות. הדגמה זו נותנת לתלמידים הבנה טובה של העקרונות של האופטיקה ושל היישומים שלה בחיי היום יום.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
הדגמה בגלים
בהדגמה זו מקנים לתלמידים הבנה בסיסית לגבי גלים, על שני סוגי הגלים הקיימים (גלים אורכיים וגלים רוחביים), ומסבירים להם על הפרמטריים השונים של הגל ועל משמעותם. התלמידים יבינו לעומק את המשמעות של גלים עומדים, ויראו בעיניים גלים עומדים חד ממדיים בחבל ובחליל אש, וכן גלים עומדים דו ממדיים בממברנה, ויראו איך תנאי שפה שונים משפיעים על הגל.
מראים להם על התכונות של הגלים – עקיפה והתאבכות באמצעות גלים במים, וכן הם מבינים את המשמעות לכך שהאור הוא גל (ניסוי יאנג).
בהדגמה זו מקנים לתלמידים הבנה בסיסית לגבי גלים, על שני סוגי הגלים הקיימים (גלים אורכיים וגלים רוחביים), ומסבירים להם על הפרמטריים השונים של הגל ועל משמעותם. התלמידים יבינו לעומק את המשמעות של גלים עומדים, ויראו בעיניים גלים עומדים חד ממדיים בחבל ובחליל אש, וכן גלים עומדים דו ממדיים בממברנה, ויראו איך תנאי שפה שונים משפיעים על הגל.
מראים להם על התכונות של הגלים – עקיפה והתאבכות באמצעות גלים במים, וכן הם מבינים את המשמעות לכך שהאור הוא גל (ניסוי יאנג).
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
הדגמה בחשמל ומגנטיות
בהדגמה זו התלמידים רואים בעיניים את הנושאים התיאורטיים הנלמדים בכיתה, הם רואים ומצליחים לפתח אינטואיציה פיזיקלית של הנושאים התיאורטיים ומבינים לעומק איך הכוחות החשמליים והמגנטיים עובדים.
בהדגמה הזו הם מתחילים בנושאים הפשוטים יותר של אלקטרוסטטיקה, רואים את כוחות המשיכה בין מטענים מנוגדים ורואים בעניים איך שדה חשמלי (שנעשה על ידי קבל) משפיע על חומר מוליך. לאחר מכן הם מבינים מה זה גל אלקטרומגנטי, על השימושים שלו בחיי היום יום (כגון רדיו) ואיך כלוב פראדי מצליח לחסום אותות אלו.
מכאן עוברים איתם להבנה של כוח לורנץ ורואים כי זרם גורם לשדה מגנטי ולכוח שפועל על חומרים פרו מגנטיים, וכן איך שדה מגנטי יכול לגרום לזרם לזרום בתוך מוליך.
באמצעות הדגמות אלה התלמידים רואים בעניים את הנושאים התיאורטיים הסבוכים, וקונים הבנה ואינטואיציה ברורה בנושאים אלה.
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178
הדגמה בנושא לחץ
בתחילת ההדגמה התלמידים מגדירים את מושג הלחץ, חושבים על גורמים העשויים להשפיע עליו ודנים בהם.
בהדגמה עצמה מנתחים תופעות יומיומיות הקשורות ללחץ, וכן רואים תופעות לא טריוויאליות נוספות בעזרת כלים הקיימים במעבדה כגון פעמון ואקום, פלטות מגדבורג, חליל אש, הליום וחנקן נוזלי. במהלך ההדגמות מבינים לעומק את הגורמים המשפיעים על הלחץ, ומסבירים את התופעות הנראות בעזרת הכלים שהתלמידים רכשו.
לעדכן בהמשך
ליצירת קשר:
סילבנה ווסלר
02-6584178