מעבדת חלקיקים – משימות מודל חלקיקי בתלת מימד

פעילות משימתית - הקלקה על פריטים במסך לפי שאלות. אפשר לסובב את התצוגה כדי לבחון את המצבי החומר מעוד זוויות (הנוזל לא נמשך בהתאם לסיבוב..)
כולל נושא פיעפוע.

תמצית פדגוגית למורה: פעילות חקר בתלת-ממד – המודל החלקיקי

פעילות זו היא סביבת מעבדה וירטואלית המאפשרת לתלמידים לחקור את העולם המיקרוסקופי של החומר דרך "עיני" המודל החלקיקי. הכלי עושה שימוש בטכנולוגיית תלת-ממד כדי להפוך מושגים מופשטים למוחשיים ואינטראקטיביים.

🎯 מטרות למידה

הבנת מבנה החומר: זיהוי ההבדלים בין מצבי הצבירה (מוצק, נוזל, גז) ברמה החלקיקית (סידור, מרחק ותנועה).

הקשר בין טמפרטורה לאנרגיה: הבנה כי טמפרטורה היא מדד לאנרגיה הקינטית הממוצעת של החלקיקים.

חקר הפעפוע (דיפוזיה): הדגמת התפשטות חומר אחד בתוך חומר אחר כתוצאה מהתנועה העצמית והאקראית של החלקיקים.

תפיסת הריק: הבנה שבין החלקיקים אין חומר (ואקום).

🧪 מושגים מרכזיים בפעילות

מצבי צבירה:

מוצק: חלקיקים קרובים, מסודרים, רועדים במקומם.

נוזל: חלקיקים קרובים אך מחליקים זה על זה, נשמרים בתחתית המכל (בהשפעת כבידה).

גז: מרחקים גדולים, תנועה מהירה לכל עבר, תפיסת כל נפח המכל.

ריק (Vacuum): הדגשת המרחב שבין החלקיקים שבו אין דבר.

פעפוע: הזרמת חלקיקים בצבע שונה והשוואת קצב הערבוב בגז לעומת נוזל.

לחץ: (מוצג דרך התנגשויות בדפנות המכל).

🕹️ מהלך המשימות לתלמיד

הפעילות בנויה כרצף של משימות חקר ("מיסיות"):

זיהוי מצבי צבירה: הקלקה על המכלים השונים לזיהוי מאפייני התנועה.

חקר הטמפרטורה: שימוש בסליידר כדי לצפות בשינוי מהירות החלקיקים.

ביצוע פעפוע: הזרמת גז לגז ונוזל לנוזל ובחינת ההבדלים במהירות הערבוב.

צפיפות ושקיעה: הוספת חומר מוצק לנוזל ובחינת השפעתו של כוח הכבידה (שקיעה לתחתית).

💡 טיפים להוראה בכיתה

שאלות מעוררות חשיבה: לפני שהתלמידים לוחצים על "הוספת נוזל", שאלו אותם: "האם לדעתכם החלקיקים הוורודים יתערבבו מהר יותר במכל הגז או במכל הנוזל? מדוע?".

הדגמת הריק: כוונו את התלמידים במשימת הריק להסתכל "דרך" החלקיקים ולהבין שאין שם אוויר.

זווית ראייה: עודדו את התלמידים לסובב את המודל (Orbit) בזמן שהם מוסיפים נוזל, כדי לראות איך הנוזל "נשפך" ומסתדר בתחתית המכל בהתאם לזווית.

עבודה בזוגות: מומלץ לעבוד בזוגות, כאשר תלמיד אחד אחראי על הניווט והשני על תיעוד התצפיות במחברת.

פותח עבור הוראת המדעים בחטיבת הביניים.