תכנון עבודה שנתית

צוות מקצוע:פיסיקה

 

כיתה י

פרק 1 : קינמטיקה

 

  דף הבית | תוכניות עבודה

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

1.1

מושגים קינמטיים בסיסיים בתנועה לאורך קו ישר

-  מושגי היסוד "אורך" ו"זמן": מדידתם ויחידותיהם, מערכת היחידות התקנית SI.

- המושגים: "ציר מקום", "מערכת ייחוס", "מקום יחסי", "מרחק", "העתק", "דרך".

 

1

1.2

תיאור תנועה - מקום כפונקציה של הזמן

-  תיאור מקומו של גוף כפונקציה של הזמן על ידי ההצגות: טבלה, גרף, ביטוי מתמטי.

- יתרונות וחסרונות של ההצגות השונות.

- תרשים תנועה ("תרשים עקבות").

 

-  ניסוי: דגימת מקום וזמן של גוף נע בתנועה כלשהי על ידי רשם זמן.

2

 

1.3

תנועה קצובה לאורך קו ישר

 

-   תנועה קצובה; המהירות בתנועה קצובה.

-   תיאור המקום כפונקציה של הזמן (ובקיצור: פונקציית מקום-זמן) על ידי ביטוי אלגברי ועל ידי גרף.

-   המהירות כשיפוע הגרף.

-   תנועה קצובה למקוטעין.

-   מהירות ממוצעת.

- בניית טבלת מקום-זמן וסרטוט גרף מקום-זמן על פי "תרשים עקבות" של גוף שנע בתנועה קצובה.

2

1.4

תנועה יחסית

-  יחסיות התנועה.

-  מהירות יחסית.

 

- הדמייה: חקירת מהירות ביחס למערכות ייחוס שונות כפונקציה של הזמן.

2

1.5

תנועה במהירות משתנה

 

-  המושגים: "מהירות ממוצעת", "מהירות רגעית".

-  מהירות ממוצעת כשיפוע מיתר בגרף מקום-זמן.

-  מהירות רגעית כשיפוע משיק בגרף מקום-זמן.

 

- גיליון אלקטרוני: חישוב מהירות רגעית ממשוואת מקום-זמן. הערכת מהירויות רגעיות מטבלת מקום-זמן.

1

 

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות


 

שעות

1.6

תנועה בתאוצה קבועה

 

-   תנועה בתאוצה קבועה.

-   הצגת המקום והמהירות כפונקציה של הזמן ע"י ביטויים אלגבריים וע"י גרפים.

-   נפילה חופשית, זריקה אנכית.

- ניסוי: דגימת מקום וזמן של גוף הנופל חופשית ע"י רשם זמן או מד-טווח.

7

1.7

תנועה בתאוצה משתנה

-  המושגים: "תאוצה ממוצעת", "תאוצה רגעית".

-  תאוצה ממוצעת כשיפוע מיתר בגרף מהירות-זמן.

-  תאוצה רגעית כשיפוע משיק בגרף מהירות-זמן.

- גיליון אלקטרוני: חישוב תאוצות רגעיות על פי טבלת מקום-זמן.

1

1.8

מושגים קינמטיים בסיסיים בתנועה במישור

-  המושגים: "מקום" ו"העתק" בתנועה במישור.

 

 

1

1.9

וקטורים

-   אפיון הווקטור באמצעות גודל וכיוון, חיבור וקטורים בדרך גאומטרית, שוויון וקטורים, וקטור האפס, וקטור נגדי, וקטור שקול, חיסור וקטורים בדרך גאומטרית.

-  רכיבים של וקטור, חיבור וקטורים בדרך אלגברית, כפל וקטור בסקלר.

 

 

 

4

1.10

המהירות והתאוצה בתנועה במישור

-  המושגים: "מהירות כווקטור", "תאוצה כווקטור".

-  כיוון התאוצה בתנועה קצובה על מסלול עקום.

-  רכיבי תאוצה: רכיב משיקי ורכיב ניצב למשיק (רדיאלי).

-  הערכת כיוון התאוצה על פי וקטורי המהירות.

3

 

 

 

 

 

 

 

פרק 2 :  תופעות יסודיות של האור, ייצוג מהלך האור באמצעות קרניים

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

2.1

ראיית עצמים, אפיון האור, ייצוג  מהלך האור באמצעות קרניים


 

-        מבנה העין ותנאים לראייה.

-       מקורות אור וגלאי אור.


 

-       אפיונים ראשונים למהות האור: אור כנושא אנרגיה, התפשטות וכיווניות (יצירת צל), בדיקת אינטראקציה בין אור לאור ובין אור לחומר, אפיון גופים לפי תגובתם לאור (החזרה, בליעה, העברה), האם לאור יש מסה?

-       ייצוג מהלך האור באמצעות קרניים:

   הכרת המושגים: "מקור אור נקודתי", "קרן", "אלומה" ואפיון אלומות אור שונות.

   שימוש בתרשימי קרניים לאיתור צל.

-    תופעות טבע: יום ולילה, מופעי הירח ליקויי  מאורות

 

-       הדגמת מבנה העין; הדגמת יצירת דמות של הנוף המשתקף מחלון (על מסך כגון קיר) באמצעות עדשה.

-       הצגת מקורות אור שונים.

-       הדגמת חיתוך בין שתי אלומות אור.

 

 

 

 



 

-       הצגת אלומות אור שונות והצגת הקשר בין תבניות האור לייצוג הגרפי.


 

-       הדגמת היווצרות צל וצללית.

-  הדגמות: דגם מערכת השמש, הארץ והירח.

- תצפיות בירח

3

2.2

החזרת אור: חוקי ההחזרה, דמות במראה מישורית

 

-       מושגים: "קרן פוגעת", "קרן מוחזרת", "אנך למישור המראה", "זווית הפגיעה", "זווית ההחזרה", חוקי ההחזרה.


 

-       דמות של עצם במראה מישורית:

    בניית מהלך האור ואיתור ה"דמות" של עצם נקודתי.

   הקשר בין רוחק העצם הנקודתי לרוחק דמותו.

   בניית דמות של עצם קווי.

   התנאים לראיית "דמות מדומה", "שדה ראייה".

 

זווית פגיעה =

זווית החזרה

 


 

-       הדגמה: החזרה של אלומה צרה ואלומה מתפזרת.

-       הדגמה:  המחשת המושג "דמות מדומה" ואיתור מקומה (בעזרת מראה מישורית ושני נרות).
 

4

 


 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

2.3  שבירת אור: חוק השבירה, החזרה חלקית ומלאה

-       התופעות המלוות את פגיעת האור במשטח גבול בין תווך שקוף אחד למשנהו:  אור מוחזר ואור מועבר.

-       חוקי השבירה.

-       המושג "מקדם השבירה" של חומר ביחס לריק.

-       המושג "זווית גבול" , תופעת "ההחזרה המלאה".

-       מעבר אור במנסרה, "זווית ההסחה".

-       תופעת ה"נפיצה" ומשמעותה.

 

 

 

-       הדגמת השינוי במהלך אלומת אור צרה הפוגעת במשטח גבול בין תווכים שקופים ( אוויר/נוזל/ מוצק).

-       ניסוי: חקירת תלות זווית השבירה בזווית הפגיעה.

-       ראיית מוט זכוכית בתוך אוויר ומים ו'היעלמותו' בגליצרול.

-       הדגמת החזרה מלאה במנסרה ובסיב אופטי.

-       הדגמת נפיצה במנסרה.

7

2.4  

עדשות כדוריות דקות: מהלך האור ויצירת דמויות

-       אפיון צורני של עדשות כדוריות.

-       מושגים: "ציר אופטי", "מוקד עדשה", "רוחק מוקד", "קרניים מיוחדות".

-       דמותו של עצם בעדשה מרכזת ומפזרת: איתור מקום דמות בעזרת 'קרניים מיוחדות',
סרטוט מהלך קרן כלשהי, סימון שדה הראייה.

-       "הגדלה קווית".

 

 


 

-       הדגמת עדשות כדוריות שונות.

-       הדגמת מהלך 'קרן', אלומה מקבילה ואלומה מתפזרת בעדשות מרכזות ומפזרות.

-       חקירת עדשה מרכזת: הקשר שבין מיקום עצם למיקום הדמות ואופיה.

5

 

 

 

כיתה יא

 

פרק 1 : קינמטיקה(חזרה)

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

1.1

מושגים קינמטיים בסיסיים בתנועה לאורך קו ישר

-  מושגי היסוד "אורך" ו"זמן": מדידתם ויחידותיהם, מערכת היחידות התקנית SI.

- המושגים: "ציר מקום", "מערכת ייחוס", "מקום יחסי", "מרחק", "העתק", "דרך".

 

1

1.2

תיאור תנועה - מקום כפונקציה של הזמן

-  תיאור מקומו של גוף כפונקציה של הזמן על ידי ההצגות: טבלה, גרף, ביטוי מתמטי.

- יתרונות וחסרונות של ההצגות השונות.

- תרשים תנועה ("תרשים עקבות").

 

-  ניסוי: דגימת מקום וזמן של גוף נע בתנועה כלשהי על ידי רשם זמן.

2

 

1.3

תנועה קצובה לאורך קו ישר

 

-   תנועה קצובה; המהירות בתנועה קצובה.

-   תיאור המקום כפונקציה של הזמן (ובקיצור: פונקציית מקום-זמן) על ידי ביטוי אלגברי ועל ידי גרף.

-   המהירות כשיפוע הגרף.

-   תנועה קצובה למקוטעין.

-   מהירות ממוצעת.

- בניית טבלת מקום-זמן וסרטוט גרף מקום-זמן על פי "תרשים עקבות" של גוף שנע בתנועה קצובה.

2

1.4

תנועה יחסית

-  יחסיות התנועה.

-  מהירות יחסית.

 

- הדמייה: חקירת מהירות ביחס למערכות ייחוס שונות כפונקציה של הזמן.

2

1.5

תנועה במהירות משתנה

 

-  המושגים: "מהירות ממוצעת", "מהירות רגעית".

-  מהירות ממוצעת כשיפוע מיתר בגרף מקום-זמן.

-  מהירות רגעית כשיפוע משיק בגרף מקום-זמן.

 

- גיליון אלקטרוני: חישוב מהירות רגעית ממשוואת מקום-זמן. הערכת מהירויות רגעיות מטבלת מקום-זמן.

1

 

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות


 

שעות

1.6

תנועה בתאוצה קבועה

 

-   תנועה בתאוצה קבועה.

-   הצגת המקום והמהירות כפונקציה של הזמן ע"י ביטויים אלגבריים וע"י גרפים.

-   נפילה חופשית, זריקה אנכית.

- ניסוי: דגימת מקום וזמן של גוף הנופל חופשית ע"י רשם זמן או מד-טווח.

7

1.7

תנועה בתאוצה משתנה

-  המושגים: "תאוצה ממוצעת", "תאוצה רגעית".

-  תאוצה ממוצעת כשיפוע מיתר בגרף מהירות-זמן.

-  תאוצה רגעית כשיפוע משיק בגרף מהירות-זמן.

- גיליון אלקטרוני: חישוב תאוצות רגעיות על פי טבלת מקום-זמן.

1

1.8

מושגים קינמטיים בסיסיים בתנועה במישור

-  המושגים: "מקום" ו"העתק" בתנועה במישור.

 

 

1

1.9

וקטורים

-   אפיון הווקטור באמצעות גודל וכיוון, חיבור וקטורים בדרך גאומטרית, שוויון וקטורים, וקטור האפס, וקטור נגדי, וקטור שקול, חיסור וקטורים בדרך גאומטרית.

-  רכיבים של וקטור, חיבור וקטורים בדרך אלגברית, כפל וקטור בסקלר.

 

 

 

4

1.10

המהירות והתאוצה בתנועה במישור

-  המושגים: "מהירות כווקטור", "תאוצה כווקטור".

-  כיוון התאוצה בתנועה קצובה על מסלול עקום.

-  רכיבי תאוצה: רכיב משיקי ורכיב ניצב למשיק (רדיאלי).

-  הערכת כיוון התאוצה על פי וקטורי המהירות.

3

 

 

פרק 2 : דינמיקה

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

2.1

כוחות ומדידתם

 

-  המושג "כוח", כוח הכובד.

-  תכונת האלסטיות ותכונת הלינאריות של קפיץ.

-  דינמומטר.

-  הגדרה ראשונית של יחידת הכוח "ניוטון".

-  מאזני קפיץ; הגדרה ראשונית למושג "משקל" ככוח הכובד.

 

 

-  ניסוי: חוק הוּק.

 

2

2.2

תכונות של כוחות

-  הכוח כווקטור.

-  המושג "כוח שקול".

-  חיבור כוחות (באופן גאומטרי ובאופן אלגברי).

-  החוק השלישי של ניוטון.

 

 

 

 

-  הדגמה: כוחות מתחברים על  פי כלל חיבור ההעתקים.

-  הדגמות: כל פעולת כוח היא צד אחד של אינטראקציה.

-  ניסויים: החוק השלישי של ניוטון באופן כמותי.

-  דוגמאות:

1)  כוחות הידרוסטטיים.

2)  כוחות מגנטיים.

3

 

2.3

התמדה

 

-  התמדה.

-  תנאי להתמדה ().

-  התמדה בציר מסוים.

 

-  הדגמה: תנועת גוף על מסלול עם חיכוך קטן.

-  הדגמה: היחלצות ממסילה עקומה.

-  הדגמה: עגלת התמדה.

-  סרטון: חוק ההתמדה/היקום המכני.

3

2.4

מתיחות, כוח נורמלי וכוח חיכוך

-  מתיחות בחתך רוחב ומתיחות של חוט.

-  כוח נורמלי; מודל קפיצים.

-  אדהזיה; חיכוך קינטי; חיכוך סטטי.

 

 

 

 

-  ניסוי: דינמומטר אופקי קשור  לשתי משקולות בחוטים הכרוכים סביב שתי גלגילות.

-  הדגמה: התעקמות משטח שולחן בעת העמסתו.

4

2.5

ניתוח מצבי התמדה פשוטים

דוגמאות:

-  גוף נגרר במהירות קבועה על משטח אופקי באמצעות כוח אופקי ובאמצעות כוח נטוי.

 

-  הדגמות שונות של מערכות הכוללות חוטים, משקולות ודינמומטרים.

4

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

2.6

החוק השני של ניוטון

 

-  הקשר בין כיוון הכוח השקול לבין כיוון התאוצה בתנועה בקו ישר ובמישור.

-  הקשר בין גודל הכוח השקול לבין גודל התאוצה בתנועה לאורך קו ישר ובמישור.

-  המסה של גוף כמדד להתמדתו (מסה התמדית) .

-  הקילוגרם - יחידת המסה  ב- SI.

-  ניסוח החוק השני של ניוטון.

-  משוואת תנועה.

 

 

-  דף עבודה: מציאת הקשר בין כיוון הכוח השקול וכיוון התאוצה  (בתנועה חד-ממדית ובתנועה דו-ממדית).

-  ניסוי: תלות התאוצה a ב-  בתנועה חד-ממדית.

-  ניסוי: מדידת היחס  לגבי גופים שונים בתנועה חד-ממדית.

-  ניסוי: תלות התאוצה a ב- בתנועה דו-ממדית.

4

2.7

כוח הכובד והמסה כמדד לעצמתו

-  המסה של גוף כמדד לעצמת כוח הכובד הפועל עליו (מסה כובדית).

-  מדידת מסה באמצעות מאזני כפות.

-  צפיפות ומשקל סגולי.

 

 

-  הדגמה: "מסה אינרציאלית" ו"מסה כובדית" הן גדלים פרופורציוניים.

2

2.8

יישום החוק השני לגבי תנועה לאורך קו ישר

 

דוגמאות:

-  תנועה על משטח אופקי ועל משטח משופע בהזנחת החיכוך וללא הזנחתו.

-  תנועת מעלית.

-  הוראת מאזני קפיץ הנמצאים בתוך מעלית כאשר היא נעה במהירות קבועה, כאשר היא מואצת וכאשר היא נופלת חופשית.

-  כוחות חיכוך הפועלים על מכונית בהאצה ובבלימה;  האצת גוף באמצעות כוח חיכוך.

-  מד-תאוצה - גוף קשור בחוט לתקרת מכונית מואצת.

-  האצת שני גופים הקשורים בחוט.

-  המושגים "דטרמיניזם" ו"יכולת ניבוי".

 

 

-  ניסויים: מציאת  מקדם החיכוך, יישום החוק השני של ניוטון במערכות דו-גופיות.

 -  גיליון אלקטרוני: פתרון נומרי של משוואת תנועה.

9

פרק 3 : התנע ושימורו

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

3.1

מתקף, תנע והקשר ביניהם

 

-  המושג "מתקף" של כוח קבוע וייצוגו באמצעות ביטוי מתמטי. 

-  מתקף של כוח משתנה בגודלו וייצוגו באמצעות ה'שטח' הנתחם ע"י עקומת כוח-זמן וציר הזמן.

-  המתקף הכולל הפועל על גוף.

-  המושג "תנע" וייצוגו באמצעות ביטוי מתמטי.

-  המתקף הכולל הפועל על גוף כשינוי התנע של הגוף.

-  הכוח כקצב שינוי התנע.

 

 

 

 

 

 

-  ניסוי: הקשר בין המתקף הכולל הפועל על גוף, לשינוי התנע של הגוף (באמצעות חיישן-כוח ושער-אור).

4

3.2

חוק שימור התנע

 

-   המושג "מערכת סגורה".

-   שימור תנע במערכת דו-גופית סגורה.

-   חוק שימור התנע.

 

-  ניסויים: בחינת שימור תנע כאשר המהירויות נמדדות באופן ישיר (מד-טווח או צילום וידאו); בממד אחד ובשני ממדים.

3

 

3.3

יישומים של חוק שימור התנע

- התנגשויות.

- רתע.

-   שימור תנע במהלך אינטראקציה.

-   הנעה רקטית (איכותי).

 

-  ניסויים:

שימור תנע בתופעות התנגשות, רתע, ובמהלך אינטראקציה.

6

 

פרק 4 : אנרגיה מכנית ושימורה

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

4.1

אנרגיה קינטית, עבודה והקשר ביניהם

 

-  המושג "אנרגיה קינטית".

-  עבודה הנעשית על גוף נקודתי:

1) כאשר המסלול הוא קו ישר והכוח קבוע - ייצוג העבודה באמצעות נוסחה.

2) כאשר המסלול הוא קו ישר והכוח משתנה - ייצוג העבודה כ'שטח' המתאים.

3) כאשר המסלול הוא קו עקום והכוח משתנה - ייצוג רעיון החישוב באמצעות חלוקה להעתקים קטנים. תחושב במפורט עבודת הכוח השקול בתנועה מעגלית קצובה.

-  "משפט עבודה-אנרגיה" - הוכחה עבור מקרים (1) ו-(2) לעיל והרחבה (ללא הוכחה) למקרה (3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-  ניסויים: נפילה חופשית או מישור משופע - חישוב עבודת כוח הכובד ותוספת האנרגיה הקינטית.

5

4.2

אנרגיה פוטנציאלית

-  כוחות משמרים וכוחות שאינם משמרים.

-  אנרגיה פוטנציאלית כובדית.

-  אנרגיה פוטנציאלית אלסטית.

-  ניסויים: מסה המתנדנדת על קפיץ - חישוב אנרגיה פוטנציאלית אלסטית ואנרגיה קינטית.

4

4.3

שימור אנרגיה מכנית

- אנרגיה מכנית כוללת.

- שימור האנרגיה המכנית.

-  ניסויים: חישוב עבודת כוח החיכוך על מסה הקשורה בקפיץ ומואצת אופקית.

3

4.4

תנועה במעגל אנכי

-   שיקולי כוחות ואנרגיה.

-  הינתקות מן המסלול המעגלי.

 

 

-  ניתוח תנועה מעגלית באמצעות סרטון וידאו או הדמיית מחשב .

4

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

4.5

היבטים אנרגטיים בהתנגשות

-  המרות  אנרגיה בהתנגשות פלסטית; אנרגיה פנימית.

-  התנגשות אלסטית; המהירות היחסית בהתנגשות אלסטית.

 

 

ניסויים:

-  אי-שימור אנרגיה בהתנגשות פלסטית.

-  שימור אנרגיה בהתנגשות אלסטית.

4

4.6

הֶספק ונצילות

 

-  המושגים "הספק" ו"נצילות".

 

2

 

פרק 5 : מודל הגז האידאלי

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

5.1

תכונות מקרוסקופיות של גזים

-  המושגים "לחץ" ו"טמפרטורה".

-  תיאור התנהגות גז תחת שינויי נפח, לחץ וטמפרטורה.

-  המושג "האפס המוחלט".

-  המושגים "גז אידאלי" ו"גז ראלי".

 

 

 

2

5.2

הסבר התנהגות גז אידאלי באמצעות המודל הקינטי

 

-   הנחות המודל הקינטי.

-   פיתוח ביטוי מתמטי ללחץ שמפעיל גז אידאלי .

-  טמפרטורה של גז כמדד לאנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות הגז.

-  הקבוע של בולצמן.

-  משוואת המצב של הגז האידאלי.

 

 

 

 

 

 

-   הדמיות מחשב של המודל הקינטי.

3

5.3

החוק הראשון והחוק השני של התרמודינמיקה

-  המושגים "אנרגיה תרמית", "אנרגיה פנימית" ו"חום".

-  החוק הראשון של התרמודינמיקה.

-  החוק השני של התרמודינמיקה.

 

 

 

1

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

2.9

תנועה במישור בהשפעת כוח קבוע

-  זריקה אופקית: הרכיבים האופקיים והאנכיים של המקום, המהירות והתאוצה; התנועה הדו-ממדית.

-  זריקה משופעת.

-  הכללה לתנועה בהשפעת כוח קבוע.

 

-  ניתוח תרשים-עקבות של גוף שנזרק.

-  ניתוח סרטון ווידאו של גוף הנזרק באוויר.

4

2.10

תנועה מעגלית

-  התאוצה והכוח בתנועה קצובה במעגל.

-  תנועה קצובה במעגל כתנועה מחזורית: זמן-מחזור, תדירות.

-  מהירות זוויתית בתנועה קצובה במעגל.

-  דוגמאות לתנועה קצובה במעגל:

1. מטוטלת קונית.

2. תנועה על כביש מעגלי, אופקי ונטוי.

-  התאוצה והכוח בתנועה מעגלית שאינה קצובה.

-  מהירות זוויתית רגעית.

-  דוגמה לתנועה מעגלית שאינה קצובה: מטוטלת פשוטה.

-  דף עבודה: תלות התאוצה הרדיאלית במהירות התנועה וברדיוס המסלול המעגלי.

6

2.11

מערכות ייחוס

 

-  המושג "גוף חופשי".

-  החוק הראשון של ניוטון.

-  כדור הארץ כמערכת ייחוס אינרציאלית בקירוב.

-  מטוטלת פוקו (איכותי).

-  עקרון היחסות של גלילאו.

-  נוסחאות הטרנספורמציה של גלילאו עבור התאוצה (תנועה לאורך קו ישר).

-  עקרון האקוויוולנציה ושימוש בו לניתוח תנועה ביחס למערכות מואצות.

-  המושגים: "משקל", "כיוון מטה", "כיוון אופקי".

 

 

 

 

 

 

 

 

5

פרק 6 : תנועה הרמונית פשוטה

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

6.1

תנועה מחזורית, תנודות ותנודות הרמוניות

-   תנועה מחזורית ואפיונה על ידי זמן מחזור, תדירות ותדירות זוויתית.

-   תנודות (תת-משפחה של תנועות מחזוריות).

-   תנודות הרמוניות: התבנית המתמטית של הכוח כפונקציה של  המקום.

תנועה מחזורית:

 לכל  t.

כאשר: p(t) - מקום הגוף ברגע  t.

 

ניסויים:

-  דגימת הכוח הפועל על גוף מתנודד כפונקציה של המקום.

-  דגימת המקום של גוף מתנודד כפונקציה של הזמן.

2

6.2

נוסחאות קינמטיות לתיאור תנועתו של אוסצילטור הרמוני

-   הצגת משוואת התנועה ופתרון כללי של המשוואה.

-   משמעות הקבועים המופיעים בפתרון הכללי של המקום כפונקציה של הזמן.

-   פיתוח ביטויים מתמטיים למהירות ולתאוצה כפונקציה של הזמן.

-   פיתוח ביטוי לזמן-המחזור.

-  גיליון אלקטרוני: פתרון משוואת התנועה של אוסצילטור הרמוני באופן נומרי.

 

3

6.3

דוגמאות: תנודות גוף הקשור לקפיץ אנכי ותנודות של מטוטלת פשוטה

 

-   תנודות גוף הקשור לקפיץ אנכי:  ניתוח כוחות וניתוח המרות אנרגיה.

-   תנודות מטוטלת פשוטה - קירוב זוויות קטנות; פיתוח נוסחה לזמן-המחזור.

-   השוואה בין גרף "כוח-מקום"  בתנועה הרמונית לבין גרף "כוח-מקום" בתנודות שאינן הרמוניות.

 

 

- מדידת זמן-המחזור של תנודות אנכיות כפונקציה של המסה.

- מדידת זמן-המחזור של מטוטלת פשוטה כפונקציה של אורך המטוטלת.

6

 

פרק 7 : כבידה

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

7.1

רקע היסטורי וחוקי קפלר

-  פיתגורס: מודל גאוצנטרי.

-  אריסטו: עולם תת-ירחי ועולם על-ירחי.

-  תלמי: תיאור מסלול כוכב לכת ע"י מעגל משני ומעגל ראשי.

-  קופרניקוס: מודל הליוצנטרי, יתרונותיו וחסרונותיו.

-  טיכו ברהה: תצפיותיו האסטרונומיות.

-  גלילאו גליליי: תגליותיו באמצעות הטלסקופ  (פני הירח, שביל החלב, ירחי צדק, מופעי נוגה).

-  יוהן קפלר: שלושת החוקים.

 

 

 

-  ניתן לצפות בשני הסרטים: "שלושת חוקי קפלר" ו"בעיית קפלר" מסדרת סרטי הווידאו "היקום המכני".

2

7.2

חוק הכבידה

-  גזירת הביטוי לכוח הכבידה מחוקי קפלר, בקירוב שבו המסלולים מעגליים.

-  יחס תאוצות הנפילה החופשית של עצם על פני הארץ ושל הירח, שווה ליחס ההפוך של מרחקי הגופים ממרכז הארץ.

-  ניסוח חוק הכבידה.

-  ניסוי קבנדיש: חישוב מסה של גרם שמים על-פי תאוצת הנפילה החופשית על פניו .

-  הצלחות נוספות לתאוריית הכבידה: גילוי נפטון, הסבר תופעת הגיאות והשפל (איכותי).

-  תנועת לוויינים במסלולים מעגליים; חישוב מסת כוכב על-פי נתוני לוויין שלו.

 

 

 

לגבי גרם שמים כדורי

-  הדמיית מחשב: תנועת לוויינים או ירחים סביב כוכב או פלנטה (כדוגמת צדק בפרוייקט  Clea).

5

7.3

המושג "שדה", עבודה ואנרגיה בשדה הכבידה

-  המושגים: "עָצמת שדה הכבידה", "שדה הכבידה", "שדה אחיד", "שדה רדיאלי".

-  יתרונות תיאור הכבידה באמצעות המושג "שדה".

-  שדה הכבידה כשדה משמר.

-  הביטוי המתמטי לאנרגיה הפוטנציאלית הכבידתית.

-  המרות אנרגיה בשדה הכבידה.

-  גודל מהירות המילוט ואנרגיית קשר.

 

 

6

 

 

 

 

 

כיתה יב

אלקטרומגנטיות

 

פרק 1: חוק קולון והשדה האלקטרוסטטי

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

1.1

תופעות חשמליות(הצגה איכותית בלבד)

-       שני סוגי מטען חשמלי והכוחות הפועלים ביניהם.

-       מוליכים ומבדדים - סקירת מבוא על המבנה החשמלי של חומרים.

-       השראה אלקטרוסטטית.

-       המושג "שיווי משקל אלקטרוסטטי": הימצאות המטען העודף של המוליך על פני המוליך והצטופפותו באזורי חודים.

-       תנועת מטענים במעבר בין מצבים של שיווי משקל אלקטרוסטטי - "זרמים חשמליים חולפים".

-       שימור המטען החשמלי.

 

-       כוחות דחייה ומשיכה בין לוחיות פלסטיק משופשפות.

-       מוליכות חשמלית של חומרים, למשל: מעבר מטענים בין אלקטרוסקופים.

-       אלקטרוסקופ והשראה אלקטרוסטטית.

-       טעינה באמצעות שפשוף ובאמצעות השראה.

-       נורת ניאון בקרבת מחולל אלקטרוסטטי.

4

1.2

חוק קולון

-       "חוק קולון" - חוק הכוח בין מטענים חשמליים נקודתיים.

-       המושג "מטען חשמלי נקודתי".

-       קולון - יחידת המטען החשמלי.

-       קיום מטען יסודי (אלמנטרי).

-       השוואה בין כוחות חשמליים וכוחות כבידה.

-       "עקרון הסופרפוזיציה" של כוחות חשמליים.

 

 

 

-       חוק קולון.

 

 

-       טעינה ע"י הפרדה של מטענים.

4

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות


 

שעות

1.3

השדה האלקטרוסטטי, המושג "שדה" בפיזיקה

-     שדות בתחומים שונים של הפיזיקה.

-     השדה החשמלי  (האלקטרוסטטי) הנוצר ע"י מטען נקודתי - הגדרה ויחידות.

-     עקרון הסופרפוזיציה והשימוש בו לחישוב שדות חשמליים.

-     תיאור שדות חשמליים בעזרת קווי שדה.

 

 

 

 

 

 

-       מיפוי של שדות חשמליים בעזרת כדור בוחן.

-       מיפוי של שדות חשמליים באמצעות הדמיות.

-       קווי שדה ומיפוי של שדות חשמליים עם "מצפנים חשמליים".

6

1.4

חוק גאוס, הקשר בין חוק גאוס לחוק קולון

-     המושג "שטף חשמלי".

-     חוק גאוס והקשר עם חוק קולון.

-     חישוב של שדות חשמליים בעזרת חוק גאוס במקרים פשוטים:

   סביב מטען נקודתי.

   בתוך ומחוץ לקליפה טעונה.

-     השדה החשמלי האחיד בין לוחות קבל (ללא הוכחה).

(דרך משטח סגור)

 

 

 

 

-       הדגמת סיכוך חשמלי ו"דלי פרדיי".

1

פרק 2:  פוטנציאל חשמלי, קיבול וקבלים

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

2.1

פוטנציאל והפרש פוטנציאלים

-    המושגים "כוח משמר", "שדה משמר".

-    השדה האלקטרוסטטי כשדה משמר.

-    "אנרגיה פוטנציאלית" ו"הפרש פוטנציאלים" בשדה האלקטרוסטטי.

-    "וולט" - יחידת הפוטנציאל.

-    הפוטנציאל של מטען נקודתי ושל מערך מטענים נקודתיים.

-    חישוב הפרש פוטנציאלים.

-    פוטנציאל של כדור מוליך טעון.

-    חיבור שני מוליכים טעונים.

-    משטחים שווי-פוטנציאל וקווי שדה.

-    הקשר בין הפרש פוטנציאלים ושדה חשמלי.

-    האצה של מטענים על ידי שדות חשמליים.

-    הטייה של אלומת אלקטרונים בשדה חשמלי אחיד.

-    ישומים: 'תותח אלקטרונים', אוסילוסקופ.

-    היחידה "אלקטרון-וולט" (eV)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- מדידת הפרש פוטנציאלים בקרבת כדור מוליך טעון.

 

- מיפוי שדה חשמלי בעזרת משטחים שווי פוטנציאל באמבט אלקטרוליטי או נייר מוליך.

-  עבודה עם הדמיות מחשב להמחשת שדות ופוטנציאלים שונים.

 

 

 

- הטייה חשמלית של אלומת אלקטרונים בשפופרת טלטרון.

- האוסילוסקופ כמד-מתח.

8

2.2

קיבול וקבלים, חומרים דיאלקטריים

-    המושג "קיבול חשמלי".

-    "פרד" - יחידת הקיבול החשמלי.

-    המושג "קבל".

-    הקיבול של קבל-לוחות - תלות הקיבול בפרמטרים.

-    חיבור קבלים במקביל ובטור.

-    האנרגיה של מוליך טעון.

-    דיון וטיפול איכותי בטעינה ופריקה של קבל.

-    שימושים של קבלים.

-    הקבוע הדיאלקטרי.

-    הסבר מיקרוסקופי לתכונות של דיאלקטרן.

 

 

 

-  מדידות קיבול של קבלים.

 

-    תלות הקיבול של קבל-לוחות בפרמטרים.

 

6

 

פרק 3:  מעגלי זרם ישר

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

3.1

הזרם החשמלי ועצמת הזרם החשמלי

-       הגדרת הזרם החשמלי ועוצמתו.

-       תופעות לוואי של הזרם החשמלי.

-       הזרם הרגעי כשיפוע גרף מטען-זמן.

-       המטען כשטח שמתחת לגרף זרם-זמן.

-       יחידת עצמת הזרם והקשר בין  עצמת הזרם החשמלי למהירות הסחיפה של האלקטרונים.

 

*

 

2

3.2

המתח החשמלי וחוק אום

-       הגדרת המתח החשמלי.

-       חוק אוהם

 

-       אופייני נגד ונורת להט.

2

3.3

התנגדות

-  תלות ההתנגדות בפרמטרים שונים.

-  נגד משתנה, חיבור כראוסטט וכפוטנציומטר.

-  תלות ההתנגדות בפרמטרים.

-  ניסויים בעזרת נייר מוליך.

-  גילוי תוכנהּ של קופסה סגורה (שני הדקים).

2

3.4

כא"מ ומתח הדקים

-  מקור מתח.

-  הגדרת כא"מ ומתח הדקים.

-  התנגדות פנימית.

-  הקשר בין כא"מ ומתח הדקים.

 

- תלות  מתח ההדקים בזרם.

3

3.5

טיפול כמותי בטעינה ופריקה של קבל

-  הגדרת  RC.

- גרפי המתח והזרם כתלות בזמן בפריקה וטעינה.

- השטח מתחת גרף הזרם כתלות בזמן.

 

 

 

- הדגמת טעינה ופריקה של קבל גדול דרך נורה.  

- ניסוי טעינה ופריקה של קבל.

4

 

* הנוסחה אינה נכללת בחומר החובה

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

3.6

הספק ואנרגיה במעגל חשמלי,

נצילות

-  אנרגיה חשמלית והספק חשמלי.

-  יחידות אנרגיה והספק, ה- kWh.

-  נצילות של תהליך המרת אנרגיה.

-  הפסדי אנרגיה חשמלית.

  

- אנרגיה בקבל טעון (פריקת קבל דרך נגד הנמצא בקלורימטר).

3

3.7

מעגלים חשמליים

-  חיבור נגדים.

-  חיבור מקורות.

-  חוקי קירכהוף
 (רק עבור מעגלים עם 2 צמתים).

 

 

     

 

- גילוי תוכנהּ של קופסה סגורה (ארבעה הדקים).

8

 

3.8

מכשירי מדידה

-  מד-זרם ומד-מתח אידאליים.

-   השפעת מכשירים לא אידאליים על המעגל.

 

 

- הצגה של גלוונומטר.

1

 

פרק 4:   השדה המגנטי

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

4.1

שדות מגנטיים של מגנטים וזרמים

-  האופי הווקטורי של השדה המגנטי.

-  זיהוי השדה המגנטי בנקודה.

-  השוואה בין קווי השדה המגנטי לבין קווי השדה האלקטרוסטטי.

-  השדה המגנטי של כדור הארץ.

 

-  מיפוי שדות מגנטיים בעזרת מצפן.

2

4.2

השפעת השדה המגנטי על זרם, עצמת השדה המגנטי

-  השדה המגנטי מפעיל כוח על מטענים נעים.

-  כיוון הכוח המגנטי.

-  תלות  הכוח המגנטי בפרמטרים.

-  הגדרת עצמת השדה המגנטי והשוואה להגדרת עצמת השדה החשמלי
.

 

 

 

- תלות הכוח המגנטי בפרמטרים, ניסוי והדמיית מחשב
.

3

4.3

הקשר בין השדה המגנטי ומקורותיו: בקרבת תיל ארוך מאוד, במרכז כריכה מעגלית, בסילונית

-  הזרם כמקור השדה המגנטי.

-  חוק אמפר.

-  הקשרים בין השדות המגנטיים והזרמים בקרבת: תיל ישר ארוך, במרכז כריכה מעגלית, בסילונית.

 

-  מדידת השדה המגנטי בתוך סילונית (מאזני זרם).

- גלוונומטר טנגנטי
.

5

4.4

כוח בין זרמים מקבילים, הגדרת האמפר
 

-  הגדרת האמפר.

-  כיוון הכוח ביחס לכיוון הזרמים.

 

-  כוח בין שני  תיילים נושאי זרם.

2

 

4.5

כוח הפועל על מטען הנע בשדה מגנטי

-  מעבר מכוח הפועל על תיל נושא זרם לכוח הפועל על מטען נע (כוח לורנץ).

-  הכוח המגנטי אינו משנה את גודל המהירות (עבודתו אפס).

-  השוואה בין הכוח המגנטי והכוח החשמלי.

-  הצגת המכפלה הווקטורית.

 

*

 

 

-  מדידת e/m או הדמיית מחשב.

-  הדמיית מחשב להדגמת תנועת מעטן במרחב.

 

4

4.6

יישומים של הכוח המגנטי

-  בורר מהירויות.

-  ספקטוגרף מסות.

-  ציקלוטרון.

 

- ספקטוגרף מסות וציקלוטרון.

3

 

* הנוסחה אינה נכללת בחומר החובה

פרק 5:  השראה אלקטרומגנטית

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

5.1

כא"מ מושרה, חוק פרדיי וחוק לנץ

-     כא"מ הנוצר בין קצות מוליך הנע בשדה מגנטי אחיד - הסבר בעזרת כוח לורנץ.

-     כא"מ הנוצר בלולאה כתוצאה מתנועתה יחסית לשדה מגנטי.

-     שטף מגנטי דרך משטח.

-     חוק פרדיי.

-     כא"מ הנוצר בלולאה כתוצאה משינוי בזמן של השדה המגנטי.

-     חוק לנץ וקביעת כיוון הזרם המושרה.

-     חוק לנץ כנובע שימור אנרגיה.

-     הדגמת זרם מושרה בסליל הנע בקרבת מגנט.

-     הדגמות בעזרת אוסצילוסקופ.

-     מדידת B בעזרת סליל בוחן.

-     כא"מ במנוע מרים משא.

-     בלימת מנוע מרים משא.

-     מגנט נופל בתוך צינור אלומיניום.

10


 

5.2

יישומים טכנולוגיים
 

-     גנרטור AC - הכא"מ המושרה בסליל הטבעתי המסתובב בשדה מגנטי.

-     מתח וזרם אפקטיביים.

-     שנאי אידאלי.

-     העברת אנרגיה.

 

 

 

- ניסויים במערכת שנאי מתפרק.

3

5.3

השראה עצמית

-     המושג "השראות".

-     התנהגות משרן במעגל זרם ישר (דיון איכותי).

*

 

-       ניסויים במערכת שנאי מתפרק.

-       הדלקת נורה בהשהיה.

2

 

5.4

משוואות מקסוול

-     הצגת המשוואות ללא פיתוח כסיכום לנושא האלקטרומגנטיות.

 

 

- סרט מהסדרה: מעבר ליקום המכני.

2

 

* הנוסחה אינה נכללת בחומר החובה

 

 

קרינה וחומר

 

פרק 1 :  תופעות יסודיות של האור, ייצוג מהלך האור באמצעות קרניים

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

1.1

ראיית עצמים, אפיון האור, ייצוג  מהלך האור באמצעות קרניים


 

-        מבנה העין ותנאים לראייה.

-       מקורות אור וגלאי אור.


 

-       אפיונים ראשונים למהות האור: אור כנושא אנרגיה, התפשטות וכיווניות (יצירת צל), בדיקת אינטראקציה בין אור לאור ובין אור לחומר, אפיון גופים לפי תגובתם לאור (החזרה, בליעה, העברה), האם לאור יש מסה?

-       ייצוג מהלך האור באמצעות קרניים:

   הכרת המושגים: "מקור אור נקודתי", "קרן", "אלומה" ואפיון אלומות אור שונות.

   שימוש בתרשימי קרניים לאיתור צל.

-    תופעות טבע: יום ולילה, מופעי הירח ליקויי  מאורות

 

-       הדגמת מבנה העין; הדגמת יצירת דמות של הנוף המשתקף מחלון (על מסך כגון קיר) באמצעות עדשה.

-       הצגת מקורות אור שונים.

-       הדגמת חיתוך בין שתי אלומות אור.

 

 

 

 



 

-       הצגת אלומות אור שונות והצגת הקשר בין תבניות האור לייצוג הגרפי.


 

-       הדגמת היווצרות צל וצללית.

-  הדגמות: דגם מערכת השמש, הארץ והירח.

- תצפיות בירח

3

1.2

החזרת אור: חוקי ההחזרה, דמות במראה מישורית

 

-       מושגים: "קרן פוגעת", "קרן מוחזרת", "אנך למישור המראה", "זווית הפגיעה", "זווית ההחזרה", חוקי ההחזרה.


 

-       דמות של עצם במראה מישורית:

    בניית מהלך האור ואיתור ה"דמות" של עצם נקודתי.

   הקשר בין רוחק העצם הנקודתי לרוחק דמותו.

   בניית דמות של עצם קווי.

   התנאים לראיית "דמות מדומה", "שדה ראייה".

 

זווית פגיעה =

זווית החזרה

 


 

-       הדגמה: החזרה של אלומה צרה ואלומה מתפזרת.

-       הדגמה:  המחשת המושג "דמות מדומה" ואיתור מקומה (בעזרת מראה מישורית ושני נרות).
 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

1.3  שבירת אור: חוק השבירה, החזרה חלקית ומלאה

-       התופעות המלוות את פגיעת האור במשטח גבול בין תווך שקוף אחד למשנהו:  אור מוחזר ואור מועבר.

-       חוקי השבירה.

-       המושג "מקדם השבירה" של חומר ביחס לריק.

-       המושג "זווית גבול" , תופעת "ההחזרה המלאה".

-       מעבר אור במנסרה, "זווית ההסחה".

-       תופעת ה"נפיצה" ומשמעותה.

 

 

 

-       הדגמת השינוי במהלך אלומת אור צרה הפוגעת במשטח גבול בין תווכים שקופים ( אוויר/נוזל/ מוצק).

-       ניסוי: חקירת תלות זווית השבירה בזווית הפגיעה.

-       ראיית מוט זכוכית בתוך אוויר ומים ו'היעלמותו' בגליצרול.

-       הדגמת החזרה מלאה במנסרה ובסיב אופטי.

-       הדגמת נפיצה במנסרה.

7

1.4  

עדשות כדוריות דקות: מהלך האור ויצירת דמויות

-       אפיון צורני של עדשות כדוריות.

-       מושגים: "ציר אופטי", "מוקד עדשה", "רוחק מוקד", "קרניים מיוחדות".

-       דמותו של עצם בעדשה מרכזת ומפזרת: איתור מקום דמות בעזרת 'קרניים מיוחדות',
סרטוט מהלך קרן כלשהי, סימון שדה הראייה.

-       "הגדלה קווית".

 

 


 

-       הדגמת עדשות כדוריות שונות.

-       הדגמת מהלך 'קרן', אלומה מקבילה ואלומה מתפזרת בעדשות מרכזות ומפזרות.

-       חקירת עדשה מרכזת: הקשר שבין מיקום עצם למיקום הדמות ואופיה.

5

 

פרק 2 :  המושג "מודל", תפקידיו, המודל החלקיקי של האור

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

2.1

המושג "מודל", תפקידי המודל

-       הצגת עובדות יסודיות של האור (תמצית הפרק "תופעות יסודיות של האור, ייצוג מהלך האור באמצעות קרניים").

-       הצגת המושג  "מודל".

-       תפקיד המודל והצגת דוגמאות כגון: ארבע היסודות של אריסטו, תאוריית הכבידה של ניוטון.

 

 

2

2.2

המודל החלקיקי של האור

-       בנייה ראשונית של המודל על סמך העובדה שלאור יש מקורות והוא מתפשט במרחב.

-       המשך פיתוח המודל כדי להסביר עובדות  אלה:

   מסתו של מקור הפולט אור אינה פוחתת.

   אלומת אור מתפשטת בקווים ישרים.

   שתי אלומות אור נחתכות אינן משפיעות זו על זו.

   החזרת אור.

   מעבר אור מתווך לתווך.

   נפיצת אור.

   אור כאנרגיה.

 

 

-       הדגמת שינוי כיוון של תנועת כדור המתגלגל על הרצפה, על ידי הפעלת כוח רגעי בכיוון שונה מכיוון תנועתו.

2

2.3

ניבויי המודל החלקיקי של האור

-       ניבוי המודל: אור מפעיל לחץ.

-       ניבוי המודל: מהירות האור בזכוכית גדולה מזו שבאוויר.

-       הצגת תוצאות אמפיריות של ניסויים (פוקו, מייכלסון) שבאמצעותם גילו כי מהירות האור בזכוכית קטנה מזו שבאוויר פי מקדם השבירה של החומר ביחס לאוויר.

-       מעמדו של המודל החלקיקי: ציון תופעות שאפשר להסביר באמצעות המודל ושל אלו שאי-אפשר להסביר באמצעותו.

 

נוסחה אמפירית:

V=c/n

 

 

 

-       צפייה בסרט "לחץ האור".

2

 

פרק 3 :  גלים מכניים ואלקטרומגנטיים

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

3.1

תכונות של פולסים והשוואתן לתכונות האור

-       המושגים: "פולס" (זעזוע), "פולס רוחב", "פולס אורך".

-       תיאור של פולס:

    המושגים: "מקום", "העתק" ו"משרעת".

    תיאור פונקציית העתק-מקום: .

    תיאור פונקציית העתק-זמן: .

-       מהירות פולס וסוג התנועה בתווך אחיד, השוואה לאור, מהירות חלקיקי תווך שבו מתפשט פולס.

-       "עקרון הסופרפוזיציה":

    היעדר אינטראקציה בין פולסים, השוואה לאור.

    הסבר עקרון הסופרפוזיציה.

    המושגים: "התאבכות", "התאבכות בונה", "התאבכות הורסת", "נקודת צומת".

-       החזרת פולס מקצה חפשי ומקצה קשור.

-       מעבר פולס מתווך אחד למשנהו, השוואה לאור.

-       פולס נושא אנרגיה, השוואה לאור.

 

-       הדגמה תנועת פולס בקפיץ (אורך ורוחב).

-       ניתוח סרטון וידאו המתאר תנועת פולס.

-       הדגמות של שני זעזועים בקפיץ.

-       בניית סופרפוזיציה בנייר ועיפרון.

-       ניתוח ממוחשב של סופרפוזיציה בהדמיה או בגיליון אלקטרוני.

-       הדגמת החזרה בקפיץ.

-       הדגמת מעבר מתווך לתווך בקפיצים.

4

3.2

גלים מחזוריים חד-ממדיים

-       גלים מחזוריים:

   פונקציית "העתק-מקום" של גל מחזורי, המושגים: "גל מחזורי במקום", "אורך גל".

   פונקציית "העתק-זמן" של מקור גלים מחזורי, המושגים: "מקור גלים מחזורי בזמן", "זמן מחזור", "תדירות".

   הקשר בין תנועת מקור הגל לבין צורת הגל.

   הקשר בין מהירותו של גל מחזורי, תדירותו ואורך הגל שלו.

-       סופרפוזיציה בגלים מחזוריים: "התאבכות בונה", "התאבכות הורסת", "נקודות צומת".

-       גלים עומדים: אורכי הגל והתדירויות המותרות, חשיבות תנאי השפה.

 

 

 

 

 

-       המחשת גלים מחזוריים באמצעות הדמיות.

-       הדגמות ומדידות באמבט גלים: פולסים וגלים מחזוריים, מדידת אורך גל.

-       הקשר בין סופרפוזיציה לגלים  עומדים: פעילות ממוחשבת או סרטון  וידאו.

-       ניסוי Melde.

4

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

3.3

תכונות של גלים דו-ממדיים והשוואתן לתכונות

 האור

-     מושגי יסוד: "חזית גל", "כיוון התפשטות", "גל ישר", "גל מעגלי", "עקרון הויגנס".

-     השוואה בין החזרה של גלי מים להחזרת אור.

-     השוואה בין מעבר גל מים מתווך אחד למשנהו למעבר אור מתווך לתווך.

-     השוואה בין נפיצת גלי מים לנפיצת אור.

 

-     הדגמות ומדידות באמבט גלים: פולסים וגלים מחזוריים, מדידת אורך גל ומהירות.

-     הדמיית אמבט גלים במחשב: התבוננות בחתכים ניצבים לאמבט תוך שינוי פרמטרים שונים.

-     אמבט גלים (רגיל, ממוחשב או סרטון וידאו): החזרה ממחסום ישר.

4

3.4 התאבכות ועקיפה בגלי מים ובאור

 

-       התאבכות גלי מים משני מקורות: "מקורות שווי-מופע", "מקורות שוני-מופע".

-       התאבכות אור משני חריצים, "מקורות אור קוהרנטיים".

-       השפעת הפרש המופע בין המקורות על תבנית ההתאבכות.

 

-       "עקיפה": תבנית העקיפה כהתאבכות המתקבלת  מרצף של מקורות נקודתיים.

 

-       "סריג עקיפה", שימושים.

 

-       המודל הגלי של האור והאופטיקה הגיאומטרית.

-       מעמדו של מודל הגלים המכניים, מהו התווך שהאור מרעיד?

 

קווי מקסימום עבור :

קווי צומת עבור :

עבור  וזוויות קטנות:

 

-     ניסוי התאבכות באמבט גלים: מציאת אורך גל על פי הפרש מרחקים של נקודה על קו מקסימום או על קו מינימום משני המקורות.

-     התאבכות באמבט גלים (או בהדמיה ממוחשבת): תלות תבנית ההתאבכות בפרמטרים השונים.

-     תמונת התאבכות של אור מונוכרומטי (לייזר) דרך שני סדקים.

-     עקיפה באמבט גלים (או בהדמיה ממוחשבת): תלות תבנית העקיפה בפרמטרים השונים.

-     תמונה עקיפה של אור מונוכרומטי (לייזר) דרך חריץ.

-     תמונה עקיפה של אור מונוכרומטי (לייזר) דרך סריג עקיפה.

-     הדמיה ממוחשבת של סריג.

10

 

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

3.5

גלים אלקטרומגנטיים, ספקטרום, יישומים ורקע היסטורי

-       עיקרי המודל האלקטרומגנטי של האור, ניבויי התאוריה האלקטרומגנטית.

-       גלים אלקטרומגנטיים היבטים מדעיים, טכנולוגיים והיסטוריים:

   השפעת האטמוספרה על קרינה אלקטרומגנטית.

   התחומים השונים של ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית, יישומים טכנולוגיים.

-       קשיים של מודל הגלים האלקטרומגנטיים.

 

-       הדגמת תופעות גליות של גלי מיקרו.

-       הדגמות של תופעת הפלואורסצנציה של קרינה על-סגולה.

-        החזרה של קרינה תת-אדומה משלט.

-       סרט על הספקטרום האלקטרומגנטי ושימושיו.

 

6

 

 

 

 

 

פרק 4: מבוא לתורת הקוונטים- המודל הדואלי של האור

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות


 

4.1

האפקט הפוטו- אלקטרי,  הסבר איינשטיין  וניסוי מיליקן

-   הדגמה איכותית של האפקט הפוטואלקטרי.

-   אי-יכולתה של תאורית מקסוול להסביר חלק מן העובדות הניסיוניות לגבי האור, השערת פלנק.

-   התא הפוטואלקטרי, חקירת תלות מתח העצירה בתדירות הקרינה הפוגעת, ניסוי מיליקן.

-   המודל של איינשטיין לאפקט הפוטואלקטרי.

-   יישומים: פתיחת דלתות, מנגנוני  אזעקה, מכפיל-אור
.

 

-       ניסוי: הדגמה איכותית של האפקט הפוטו-אלקטרי.

-       ניסוי: תלות מתח עצירה בתדירות הקרינה.

5

4.2

אפקט קומפטון
 

-   תיאור איכותי של אפקט קומפטון.

-   הביטוי לתנע של פוטון,  הפוטון כחלקיק.
 


 

 

1

4.3

קרינת  רנטגן לאור הסבריו של איינשטיין

-   הכרת החלקים העיקריים של שפופרת ליצירת קרינת רנטגן ותפקידיהם: שפופרת ריק, קתודה, מטרה, מערכת קירור המטרה, מקור מתח מאיץ, נימה, מקור מתח חימום.

-   קרינת רנטגן כקרינת האטה וכקרינה אופיינית לחומר המטרה.

-   הספקטרום הרציף של קרינת רנטגן הנפלטת משפופרת, והקשר בין המתח המאיץ לבין אורך הגל המינימלי.
 

 

-       צפייה בסרטים
.

1

4.4

המודל הדואלי של הקרינה האלקטרו-

מגנטית
 

-   מיון ואפיון תופעות הקשורות באור המוסברות על ידי האופי החלקיקי, וכאלה המוסברות על ידי האופי הגלי.

-   תלות המודל החלקיקי במודל הגלי ולהפך.
 

 

 

1

 

פרק 5: מבנה האטום

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

5.1

גילוי האלקטרון
 

-   קרני קתודה - רקע הסטורי (ויכוחים לגבי מהות הקרניים).

-   ניסויים לחשיפת תכונות קרני קתודה.

 

ניסויים והדגמות:

-   שפופרת צלב מלטזי: הסחה בשדה חשמלי ובשדה מגנטי.

-    מדידת היחס e/m.

-    אלקטרוליזה.

2

5.2

מודל האטום על פי תומסון

-   הצגת המודל ומגבלותיו.

 

 

1

5.3

ניסוי רתרפורד והמודל הפלנטרי של האטום

-   ניסוי רתרפורד; גרעין האטום.

-   חישוב רדיוס אטום המימן בעזרת ערך ניסיוני של אנרגיית היינון.

-   מגבלות המודל
.

 

-   המחשת המודל בעזרת מתקן מכני (ראו הערות דידקטיות)

-   הדמיית מחשב: פיזור חלקיקי  על ידי גרעין זהב.
 

2

5.4

ספקטרום הפליטה הניסיוני של אטום המימן
 

-   סדרות לימן, בלמר, פשן וברקט, ומקומן בספקטרום האלקטרומגנטי.

-   נוסחה אמפירית לחישוב אורכי הגל של הסדרות.


 

 

-   מדידת אורכי הגל בתחום הנראה, הנפלטים מגז מימן חד-אטומי .

1

 

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות



 

שעות

5.5

מודל בוהר לאטום מימן

-   הנחות בוהר.

-    גזירת ביטויים עבור "רמות האנרגיה" האטומיות ועבור רדיוסי המסלולים של האלקטרונים.

-     דיאגרמת רמות אנרגיה (רמות בדידות ורצף).

-   חישוב אורכי הגל של ספקטרום הפליטה.

-   המושגים: "מצב יסוד" של האטום, "מצבים מעוררים", "אנרגית יינון".

כאשר:

כאשר:

 

4

5.6

ניסוי פרנק-הרץ
 

-   מערכת הניסוי, מהלך הניסוי ותוצאותיו.

 

-  ניסוי פרנק-הרץ או דומה לו.
 

2

5.7

ספקטרום פליטה

וספקטרום בליעה
 

-   ספקטרום פליטה וספקטרום בליעה של גזים שונים.

-   עירור אטומי על ידי חלקיקים.

-   השוואה בין ספקטרום פליטה וספקטרום בליעה של אותו אטום.

-   הקשר בין קרינה הנפלטת מאטום לבין רמות האנרגיה האטומיות.

 

 

4

5.8

עקרון ההתאמה של בוהר

-   הצגת העיקרון.

-   חישוב תדירויות הקרינה הנפלטת מאטום מימן בעל רדיוס גדול - בעזרת התורה האלקטרומגנטית הקלאסית ובעזרת מודל בוהר.

 

 

1

 

פרק 6: מבוא לתורת הקוונטים - דואליות החומר

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

6.1

גלי דה-ברויי

-   הנחת דה-ברויי.

-   ניסוי תומסון (G.P. Thomson): התאבכות אלקטרונים.

-   הסבר הקוונטיזציה של אנרגיית האטום בעזרת גלים עומדים, ומגבלותיו.

-   התאבכות אלקטרונים לאחר מעברם דרך עלה גבישי דק.

3

6.2

המודל הקוונטי-הסתברותי של אור ושל חלקיקים

-  עקרון הקומפלמנטריות של בוהר.

-   ההסבר של מקס בורן להתאבכות משני חריצים.

-  תוצאות ניסויים של מעבר פוטונים זה  אחר זה דרך חריץ ודרך זוג חריצים.

-   תוצאות ניסויים של מעבר אלקטרונים זה אחר זה דרך חריץ ודרך זוג חריצים.

 

 

2

6.3

עקרון אי-הוודאות

-   הכרת העיקרון.

-   יישום העיקרון לעקיפה בסדק.

 

2

 

 

 

 

 

 

 

פרק 7: הגרעין ומבוא לחלקיקים יסודיים

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

7.1

מבנה הגרעין והכוח החזק

-  תופעות מהן ניתן ללמוד על מבנה הגרעין: רדיואקטיביות, פיזור רתרפורד.

-   המושגים: "מספר אטומי", "מספר מסה", "יסוד","איזוטופ".

-   מרכיבי הגרעין, מסותיהם ומטעניהם.

-   הכוח הגרעיני החזק ותכונותיו.

 

 

1

7.2

תהליכים גרעיניים

-                תהליכי פליטת ,, גילוי הניוטרינו (בהקשר לשימור חוקי השימור).

-  לכידת אלקטרון.

 

 

3

7.3

התפרקות רדיו-אקטיבית

-   המושג "סדרה רדיואקטיבית" (הכרת דוגמה).

-   אקראיות ההתפרקות הרדיואקטיבית של גרעין יחיד, החוקיות הסטטיסטית בהתפרקות גרעינים במדגם גדול, המושג "קבוע הדעיכה".

-    מספר גרעיני האב במדגם רדיואקטיבי כפונקציה של הזמן; המושגים:  "זמן מחצית החיים", "פעילות".

-   יישומים: קביעת גיל של עצמות בעזרת כמויות פחמן, הריסת תאים סרטניים, איתור דליפת מים מצינור הטמון בקרקע.

-    בניית רמות אנרגיה גרעיניות של גרעין בן, על סמך ערכי האנרגיה של הקרינה הרדיואקטיבית  הנפלטת מגרעין האב.

4

7.4

אנרגיית קשר גרעינית

-                האקוויוולנטיות בין מסה ואנרגיה.

-                אנרגיית הקשר הגרעינית, תלות אנרגיית הקשר הגרעינית הממוצעת לנוקליאון במספר הנוקליאונים.

-                תהליכי ביקוע גרעיני ויישומיו.

-                תהליכי היתוך גרעיני.

 

-    בניית גרף של אנרגיית קשר ממוצעת כפונקציה של מספר הנוקליאונים.

3

7.5

חלקיקים יסודיים

 

-    הכוחות היסודיים, וחלקיקים נושאי הכוחות.

-    חלקיקים ואנטי חלקיקים.

-    אניהילציה ויצירת זוגות (איכותי).

 

 

3