يبدأ ميدان الظواهر الكهربائية في فيزياء السنة الرابعة متوسط بمقطع الشحنة الكهربائية والنموذج المبسط للذرة. وفي الدرس الأول يفتح الأستاذ نافذة على المستوى المجهري ليفسر ما نراه على المستوى العياني. تعرض الصفحة التجربة الافتتاحية ثم الذرة ونماذجها، وتنتهي بتمارين.
تجربة التكهرب
نحضر مسطرة بلاستيكية وقطعة صوف أو قماش جافة، وقصاصات ورقية صغيرة:
- ندلك المسطرة جيدا من طرف واحد بقطعة الصوف.
- نقرب الطرف المدلوك من القصاصات: تنجذب القصاصات وتلتصق به، كأن المسطرة صارت مغناطيسا.
- نقرب الطرف غير المدلوك: لا يحدث شيء.
- تبقى القصاصات ملتصقة مدة قصيرة ثم تسقط.
ما حدث للمسطرة هو ظاهرة التكهرب. ولفهمها لا بد أن نعرف ما يحدث داخل المادة، أي على المستوى المجهري.
المادة والذرة
- توجد المادة في الطبيعة في ثلاث حالات فقط: صلبة (حجر، جدار)، وسائلة (ماء)، وغازية (ثنائي الأكسجين).
- على المستوى المجهري تتكون كل مادة من ذرات: فالماء يتكون من جزيئات كل منها من ذرة أكسجين وذرتي هيدروجين، وغاز ثنائي الأكسجين من جزيئات كل منها ذرتا أكسجين.
- الذرة هي أصغر مكون للمادة، فلا يمكن تقسيمها كيميائيا، بينما الجزيئات تقسم إلى ذرات.
كيف تطور النموذج الذري؟
عرفت فكرة الذرة وتصور بنيتها تطورا عبر التاريخ (والتواريخ لا يطلب حفظها، المهم تسلسل الأفكار):
| العالم | ما قدمه |
|---|---|
| دالتون | المادة تتكون من جسيمات دقيقة تدعى الذرات |
| طومسون | اكتشف الإلكترون، واقترح ذرة كرة موجبة تتوزع فيها إلكترونات سالبة |
| رذرفورد | أثبت أن معظم حجم الذرة فراغ، وأن لها نواة صغيرة موجبة تتركز فيها معظم الكتلة، تدور حولها الإلكترونات |
| بور | طور النموذج: الإلكترونات تدور حول النواة في مدارات ذات مستويات طاقة محددة |
ويشبه نموذج بور النظام الشمسي: النواة بمنزلة الشمس، والإلكترونات بمنزلة الكواكب التي تدور في مدارات.
النموذج المبسط للذرة
- النواة: مركز الذرة، موجبة الشحنة، وفيها معظم الكتلة، وتتكون من بروتونات (موجبة) ونيترونات (متعادلة).
- الإلكترونات: سالبة الشحنة، تدور حول النواة.
- الذرة متعادلة كهربائيا: عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات.
تفسير التكهرب (تمهيد للدرس التالي)
عند دلك المسطرة بالصوف تنتقل إلكترونات من جسم إلى آخر، فيحمل أحدهما شحنة موجبة والآخر سالبة، ويكتسب المدلوك خاصية جذب القصاصات. وتفاصيل ذلك وطرق التكهرب في الدرس الموالي.
أسئلة
- ما أصغر مكون للمادة؟ الذرة.
- ما شحنة النواة؟ وما شحنة الإلكترون؟ موجبة، وسالبة.
- من اكتشف الإلكترون؟ طومسون.
- بم شبه نموذج بور الذرة؟ بالنظام الشمسي.
نصائح
- كرر التجربة بمسطرة ومشط وقصاصات صغيرة.
- ارسم النماذج الأربعة بأشكال بسيطة.
- لا تهتم بالتواريخ بل بمن قدم ماذا.
أخطاء شائعة
- القول إن الإلكترونات في النواة.
- الخلط بين الجزيء والذرة.
- القول إن الذرة مشحونة دائما.
أسئلة يطرحها الأولياء
س: كم من الوقت أخصص لمراجعة هذا الدرس؟ ج: عشرون دقيقة يوميًا لمدة ثلاثة أيام تكفي، مع تمرينين في اليوم الرابع للتأكد من الفهم.
س: ابني يعرف الدرس لكنه يخطئ في الاختبار، لماذا؟ ج: غالبًا بسبب التسرع أو عدم قراءة التعليمة جيدًا. درّبه على قراءة السؤال مرتين وتسطير الكلمات المهمة قبل الإجابة، وعلى مراجعة الجواب في آخر الحصة.
س: هل أعتمد على الكتب الخارجية؟ ج: يمكن الاستعانة بها بعد إتقان الكتاب المدرسي، والأهم أن يفهم الطفل لا أن يحل أكبر عدد من التمارين.
كيف أتحقق من أن الدرس قد فهم؟
اطلب من ابنك أن يشرح الدرس لك أو لأخيه الأصغر بكلماته، وأن يعطي مثالًا من عنده، وأن يحل تمرينًا لم يره من قبل. فإذا استطاع ذلك فقد فهم، وإن تردد فعد معه إلى الأمثلة الملموسة ثم أعد التجربة.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم الأستاذ حمياني في فيديو «الشحنة الكهربائية والنموذج المبسط للذرة، الدرس 01 فيزياء 4 متوسط BEM» هذا الدرس في نحو ثلاث وخمسين دقيقة.