Die hoofstuk bou op die basiese energiekonsep. Die hoofstuk verduidelik die verskil tussen kinetiese en potensiële energie. Die wet van die behoud van energie word altyd as volg opgesom: Energie kan nie geskep of vernietig word nie, dit kan slegs oorgedra word van een deel van 'n stelsel na 'n ander. Hierdie is 'n kernkonsep in Fisika en dit is belangrik om seker te maak dat die leerders dit verstaan.
Ons maak nie melding van die verskillende 'vorme van energie' nie. Daar is meningsverskille oor wat die 'vorme van energie' is, en hoe lank die lys kan of moet wees. Die 'vorme van energie'-taal is problematies wanneer daar van energie geleer word. Byvoorbeeld, leerders kan gevra word om die 'vorm van energie' te benoem in verskeie voorbeelde en dikwels word die korrekte antwoord verskaf en leerders memoriseer dan die antwoord. Die vraag ontmagtig leerders omdat hulle steeds nie in staat is om uit te werk wat gebeur nie. Verder, deur die korrekte 'vorm van energie' te vergeet word punte in 'n toets verloor, terwyl die onthou van die regte 'vorm' geen bydrae tot beter begrip van energie of stelsels lei nie.
Waarop eerder gefokus behoort te word, is stelsels wat uit verskillende dele bestaan, en wat leerders kan ondersoek. Dit is voldoende om te sê dat die potensiële energie in 'n stelsel kinetiese energie iewers anders in die stelsel word. Ons het twee vorme van energie in 'n stelsel - dit word gestoor in die stelsel (potensiële energie) en dit veroorsaak verandering in die stelsel (kinetiese energie). Die kernbegrippe waarop daar in hierdie afdeling gefokus behoort te word, is: potensiële en kinetiese energie, stelsels, energieoordrag tussen dele van 'n stelsel en die behoud van energie.
2.1 Potensiële energie (1.5 ure)
Take
Vaardighede
Aanbevelings
Ondersoek: Hoe kan ons die polistireenbekertjie verder laat beweeg?
Ondersoekbeplanning, ondersoekuitvoering, hipoteseformulering, identifisering van veranderlikes en kontroles, meting, aantekening, teken van grafieke, analise
Voorgestel
Aktiwiteit: Rekkies
Vraagstelling, uitvoer van instruksies, meting, aantekening, interpretasie van inligting
KABV voorgestel
Aktiwiteit: Lees 'n ontbytgraanvlokkiehouer
Waarneming, vergelyking, interpretasie van inligting, teken van grafieke
KABV voorgestel
2.2 Kinetiese energie (1 uur)
Take
Vaardighede
Aanbevelings
Aktiwiteit: Watter voorwerpe het kinetiese energie?
Waarneming, vergelyking, sortering en klassifisering
Voorgestel
2.3 Wet van die Behoud van Energie (0.5 uur)
2.4 Potensiële en kinetiese energie in stelsels (3 ure)
Take
Vaardighede
Aanbevelings
Aktiwiteit: Identifisering van energieoordrag in meganiese stelsels
Waarneming, interpretasie, identifikasie en klassifisering
KABV voorgestel
Ondersoek: Die energieoordrag wanneer water kook
Ondersoekuitvoering, hipoteseformulering, waarneming, identifikasie van veranderlikes, opname, teken van grafieke
KABV voorgestel
Aktiwiteit: 'n Elektriese waaiersisteem
Bou van 'n stroombaan, identifisering van komponente en hul eienskappe
KABV voorgestel
Aktiwiteit: Vloeidiagramme vir energieoordrag
Identifikasie van soorte energieoordrag, beskrywing, teken van vloeidiagramme, kommunikasie van inligting
KABV voorgestel
Wat is potensiële energie?
Wat is kinetiese energie?
Waar kom energie vandaan?
Hoeveel energie het ek nodig?
Kan energie geskep en vernietig word?
Wat is 'n stelsel?
Hernubare en nie-hernubare energiebronne is waarvandaan ons energie kry, maar watter soorte energie kry ons in die wêreld?
Energie kan in een van twee groepe verdeel word:
Potensiële energie
Kinetiese energie
Wat is hierdie verskillende soorte energie en wat beteken dit as 'n voorwerp potensiële energie of kinetiese energie besit? Kom ons ondersoek dit.
Potensiële energie
Begin hierdie afdeling deur die ondersoek eerste te doen en die leerders toe te laat om hulle eie afleidings te maak. Dit sal lei tot 'n beter begrip van wat energie is en wat dit kan doen, eerder as 'n mondelinge verduideliking daarvan. Daar is 'n verskeie aktiwiteite wat met potensiële energie te doen het. Indien jy nie genoeg tyd het om almal te doen nie, kies ten minste een van hulle. Jou keuse kan gemaak word op grond van die hulpbronne wat by u skool beskikbaar is. Moet egter nie die ander aktiwiteite ignoreer nie. Spandeer 'n bietjie tyd om te gesels oor wat die uitkomste van die aktiwiteite sou wees, en vra dan die leerders om die vrae by die huis te beantwoord.
joule
potensiële energie
stelsel
Regdeur die ondersoek, ook wanneer daar van energie en die meegaande konsepte geleer word, gaan ons van stelsels en die oordrag van energie in stelsels praat. 'n Stelsel is 'n stel dele wat saamwerk as 'n eenheid of geheel. 'n Verandering in een deel van die stelsel het 'n uitwerking op die ander dele in die stelsel. Dit sal deurgans duideliker word soos ons meer voorbeelde hiervan bestudeer.
Nou gaan ons die verskil tussen potensiële en kinetiese energie ondersoek. Kyk na die volgende diagram wat wys hoe 'n albaster teen 'n afdraande rol tot in 'n polistireenbekertjie. Die albaster sal die bekertjie stamp sodat dit beweeg.
'n Albaster wat teen 'n afdraande afrol.
Wanneer die albaster vrygelaat word, rol dit teen die afdraande af en dra van sy energie oor aan die bekertjie. Dit is hierdie energieoordrag wat die bekertjie laat beweeg. Maar waar kry die albaster sy energie vandaan? Dink jy dat jy die bekertjie meer of minder kan laat beweeg, afhangende van waar op die afdraande jy die albaster laat begin rol? Kom ons doen 'n ondersoek om uit te vind.
Hoe kan ons die polistireenbekertjie verder laat beweeg?
Dit is belangrik om klem te lê op die belangrikheid van die onafhanklike en afhanklike veranderlikes. Spandeer tyd om die verskil tussen die twee veranderlikes te verduidelik. Die onafhanklike veranderlike is die veranderlike wat jy kies om te verander tydens 'n eksperiment. Die afhanklike veranderlike is die resultaat wat aangeteken word tydens die eksperiment. Leerders het reeds in die vorige hoofstukke met veranderlikes kennis gemaak. Elke groep het 'n opstelling nodig waar hulle die albaster van verskillende hoogtes tot in die bekertjie moet kan rol. Hoe hoër die albaster teen die afdraande begin word, hoe verder sal die bekertjie beweeg.
ONDERSOEKENDE VRAAG: Hoe beïnvloed die beginsposisie van die albaster hoe ver die polistireenbekertjie sal beweeg wanneer ons 'n albaster teen 'n afdraande tot in die bekertjie rol?
VERANDERLIKES:
Wat sal ons verander tydens die uitvoering van hierdie ondersoek?
Die hoogte vanwaar die albaster vrygelaat word, is die onafhanklike veranderlike omdat die leerders dit verander om te sien hoe ver die bekertjie beweeg.
Wat sal ons in hierdie ondersoek meet?
Die afstand wat die bekertjie beweeg is die afhanklike veranderlike omdat die afstand afhang van hoe hoog die albaster was voordat dit vrygestel word.
Wat moet dieselfde bly?
Die grootte van die albaster moet dieselfde bly.
HIPOTESE:
Formuleer 'n hipotese vir die ondersoek. Wanneer jy dit doen moet jy skryf wat jy verwag om waar te neem. Dit hoef nie die korrekte antwoord op die ondersoekende vraag te wees nie.
Die hipotese behoort aan te dui hoe die afstand wat die bekertjie beweeg verander as die hoogte van die albaster verander. Hier is twee voorbeelde:
Hoe hoër die albaster teen die afdraande begin rol, hoe verder sal die bekertjie beweeg.
Hoe hoër die albaster teen die afdraande begin rol, hoe minder sal die bekertjie beweeg.
Beide hierdie hipoteses noem hoe die hoogte van die albaster die afstand wat die bekertjie beweeg kan beïnvloed.
MATERIALE EN APPARAAT:
'n polistireenbekertjie
'n albaster
'n skêr
'n afdraande (dit kan 'n plank, stuk hout of 'n stywe karton wees)
boeke of houtblokke om die hoogte te verstel
liniale
METODE:
Werk in groepe van 3 of 4.
Sny 'n gaatjie in die bokant van die bekertjie sodat, wanneer jy dit omdraai, die gaatjie groot genoeg is vir die albaster om deur te rol, soos in die vorige diagram gewys word.
Stel die apparaat op soos gewys word in die volgende diagram.
Oefen om die albaster teen die afdraande af te rol tot in die bekertjie. Jy kan twee liniale gebruik om 'n pad te vorm sodat die albaster in die bekertjie inrol en nie aan die kant van die afdraande afrol nie. Andersins kan jy karton vou sodat die albaster in die middel van die vou afrol. Jy kan ook 'n kartonbuis probeer, soos die binnekant van 'n papierhanddoekrol. Jy sal moet oefen om te sien watter een van die materiale wat jy het, die beste werk.
Wanneer jy die beste manier gevind het, kan jy met die metings begin.
Stel die afdraande op sodat die bokant op 'n hoogte van 5 cm is. Rol die albaster vanaf 'n hoogte van 5 cm en meet dan hoe ver die polistireenbekertjie beweeg.
Verstel nou die hoogte van die afdraande met 5 cm op 'n slag. Rol die albaster elke keer vanaf die bopunt en meet hoe ver die bekertjie beweeg.
Die hoogte van die afdraande sal afhang van wat jy gebruik om dit mee bo te hou. Probeer om houtblokke of boeke te kry wat ewe dik is sodat die hoogte met dieselfde getal aangepas word.
Herhaal die afmetings totdat jy ten minste 6 waardes het vir elke hoogte.
Teken die waardes aan in die tabel en teken 'n grafiek met 'n reguitlyn wat die beste pas.
Indien jy 'n langer afdraande kan maak, kan jy ook metings vanaf verskillende posisies op die afdraande maak.
RESULTATE EN WAARNEMINGS:
Teken jou resultate in hierdie tabel aan.
Hoogte van die albaster op die bopunt van die afdraande (cm)
Afstand wat die bekertjie beweeg het (cm)
Gebruik die inligting in jou tabel en teken 'n grafiek van die hoogte van die albaster teenoor die afstand wat die bekertjie beweeg:
Watter een is die onafhanklike veranderlike? Dit is die waarde wat jy in die ondersoek verander. Die onafhanklike veranderlike se waardes word op die x-as (horisontale as) aangeteken.
Die hoogte van die albaster op die afdraande.
Watter een is die afhanklike veranderlike? Dit is die veranderlike wat jy meet. Die afhanklike veranderlike se waardes word op die y-as (vertikale as) aangeteken.
Die afstand wat die bekertjie beweeg.
Die onafhanklike veranderlike word op die horisontale as aangedui. In hierdie voorbeeld kan die skaal in inkremente van 5 cm afgemeet word. Die afhanklike veranderlike word altyd op die y-as aangedui.
GEVOLGTREKKING:
Skryf 'n gevolgtrekking vir die ondersoek. Onthou om in jou gevolgtrekking na jou grafiek en hipotese te verwys.
Die gevolgtrekking behoort aan te dui dat, soos die hoogte wat die albaster losgelaat word vermeerder, die afstand wat die bekertjie beweeg ook vermeerder.
Is jou hipotese as waar of onwaar bewys?
Die antwoord sal afhang van wat die leerder as hipotese neergeskryf het. Indien die hipotese aangedui het dat 'hoe hoër die albaster losgelaat word, hoe verder sal die bekertjie beweeg', dan is die hipotese as waar bewys. Indien die hipotese aangedui het dat 'hoe hoër die albaster losgelaat word, hoe nader sal die bekertjie beweeg', dan is die hipotese as verkeerd bewys.
Wanneer jy die albaster op 'n sekere afstand op die afdraande vashou, weerhou jy dit daarvan om tot onder te rol. Dit beteken die albaster het die potensiaal om tot onder te rol en die bekertjie om te stamp. JY het dus aan die albaster potensiële energie gegee deur dit op te tel en op die bopunt van die afdraande te plaas. Wanneer die albaster die bekertjie tref, word die albaster se energie oorgedra na die bekertjie wat dit dan laat beweeg. Die bekertjie kom na 'n tydjie tot stilstand. Waarom dink jy kom die bekertjie tot stilstand?
Bespreek die volgende in jou klas. Die bekertjie skuur oor die oppervlak en ervaar wrywing soos dit beweeg. Dit veroorsaak dat dit tot stilstand kom. Wrywing sal eers in Graad 8 in meer detail behandel word in statiese elektrisiteit, wanneer voorwerpe wrywing ervaar wanneer dit teen mekaar gevryf word en dan elektrone oordra en 'n lading bekom. 'n Kort demonstrasie wat leerders kan doen is om hulle hande teen mekaar te vryf en op te let hoe hulle hande warm word. Wanneer oppervlakke wat in kontak met mekaar teen mekaar skuur, word kinetiese energie na warmte-energie oorgedra.
Uit jou ondersoek behoort jy te gesien het dat hoe hoër die albaster was, hoe verder het die bekertjie beweeg. Dit beteken dat deur die albaster in 'n hoër posisie te plaas, dit meer potensiële energie gehad het om vry te stel as by die laer posisie.
Hoe hoër 'n voorwerp dus vanaf 'n oppervlak is, hoe meer potensiële energie het dit. 'n Ander voorbeeld is wanneer 'n baksteen opgetel word, soos in die skets gewys word. Hier kyk ons na 'n stelsel wat uit die volgende dele bestaan: die arm, die baksteen en die Aarde wat die baksteen aantrek.
Toe die baksteen op die vloer was het dit geen potensiële energie gehad nie, maar toe dit opgelig word, het dit potensiële energie gehad. Waar het die potensiële energie vandaan gekom?
Die potensiële energie word oorgedra vanaf die arm wat dit opgelig het.
Die seun laat nou die baksteen los en dit val grond toe en maak 'n gat in die sand. Wat het die energie van die vallende baksteen ontvang?
Bespreek dit met die leerders. Die antwoord is die sand wat opskiet as die baksteen daarin val. Vra die leerders waar die energie nou is? Die antwoord is in die sandmolekules wat vinniger beweeg. Verder het die energie ook die lug versteur en jou oordromme het ook van die energie ontvang toe jy die klank gehoor het.
Dink jy die gat in die sand sal dieper wees indien die baksteen van 'n hoër posisie laat val word? Waarom dink jy so?
Ja dit sal dieper wees omdat die baksteen meer potensiële energie by 'n hoër posisie het, en teen die tyd dat dit die grond tref, beweeg dit vinniger (en het dit meer kinetiese energie).
Wat ons dus sien is dat die energie nog steeds in die stelsel is, maar net nie meer so maklik gebruik kan word nie. Die sand is warmer, maar ons kan nie eintlik die energie vir iets gebruik nie, omdat die temperatuurverhoging te klein is. Die energie in die stelsel is dus nie vernietig nie, maar is oorgedra na ander dele en is nou minder beskikbaar vir ons om te gebruik.
Kom ons kyk na nog 'n voorbeeld van gestoorde energie en energieoordrag in 'n stelsel.
Rekkies
Probeer om rekkies van dieselfde lengte en dikte te kry. Dit is die enigste veranderlike wat konstant gehou behoort te word. Indien die tyd min is, kan hierdie aktiwiteit uitgelaat word. Bespreek dan slegs die gevolgtrekking van die aktiwiteit.
Ons gaan vuurhoutjiedosies met rekkies skiet deur die rekkie uit te rek en te los sodat dit die vuurhoutjiedosie tref. Uit watter dele bestaan hierdie stelsel?
Die dele van die stelsel is stywe vingers, 'n rekkie, 'n vuurhoutjiedosie en 'n tafel.
Wat is die energie wat tot die stelsel toegevoeg word?
Deur die rekkie te trek word potensiële energie vanaf die hand/vingers na die rekkie oorgedra.
Dink jy daar is 'n verband tussen hoe ver die vuurhoutjiedosie beweeg en die hoeveelheid energie wat elke keer toegevoeg word? Kom ons vind uit.
MATERIALE:
leë vuurhoutjiedosie
rekkie
liniaal
INSTRUKSIES:
Plaas die leë vuurhoutjiedosie op 'n tafel en merk die posisie met 'n stukkie papier.
Oefen eers om die vuurhoutjiedosie met die rekkie raak te skiet. Plaas die rekkie en die vuurhoutjiedosie elke keer op dieselfde beginpunt en ewe ver van mekaar af.
Wanneer jy gereed is, rek die rekkie elke keer met dieselfde hoeveelheid uit en meet hoe ver die vuurhoutjiedosie geskiet word.
Plaas die rekkie elke keer oor 'n liniaal om te meet hoe ver die uitgerek word. Byvoorbeeld, as jou rekkie 5 cm lank is voordat jy dit uitrek, rek dit dan tot 8 cm uit.
Laat die rekkie los sodat dit die vuurhoutjiedosie oorkant die tafel tref.
Meet die afstand wat die vuurhoutjiedosie oor die tafel beweeg.
Teken die afstand in die tabel hieronder aan.
Plaas die vuurhoutjiedosie terug in sy oorspronklike posisie op die tafel.
Herhaal die eksperiment 'n paar keer maar rek die rekkie elke keer verder uit.
Die afstand wat beweeg word sal afhang van die soort rekkie wat gebruik word, en die grofheid van die oppervlak waarop die vuurhoutjiedosie staan. Wat belangrik is, is dat die leerders sal sien dat die vuurhoutjiedosie die kleinste afstand beweeg wanneer die rekkie die minste uitgerek word, en dat dit die verste beweeg wanneer die rekkie die meeste uitgerek word.
Teken jou afmetings in die tabel hieronder aan.
Hoe ver die rekkie uitgerek word (cm)
Afstand beweeg (cm)
VRAE:
Verminder of vermeerder die afstand wat die vuurhoutjiedosie beweeg soos die rekkie meer uitgerek word? Skryf die verband tussen hierdie twee metings neer.
Die afstand wat die vuurhoutjiedosie beweeg, vermeerder soos die rekkie meer uitgerek word.
Wat moes jy gedoen het om die rekkie uit te rek en dit so uitgerek te hou?
Die rekkie moet deur die leerders getrek word en hulle kan nie laat los as hulle dit uitgerek wil hou nie.
Energie word van die rekkie van die vuurhoutjiedosie oorgedra en die vuurhoutjiedosie beweeg. Na 'n entjie kom die vuurhoutjiedosie tot stilstand. Waarnatoe het die vuurhoutjiedosie sy energie oorgedra?
Die vuurhoutjiedosie dra sy energie oor aan die lug en die tafel.
Wanneer die rekkie uitgerek word, kry dit potensiële energie by. Ons weet dit omdat ons vingers/hand werk moes doen om die rekkie uitgerek te kry. Nou kan die rekkie terugskiet en die vuurhoutjiedosie laat beweeg met die energie vanaf jou hand.
Hoe verder ons die rekkie kan uitrek, hoe verder sal ons die vuurhoutjiedosie kan laat beweeg. Dit sê vir ons dat hoe verder ons die rekkie kan uitrek, hoe meer energie ons kan oordra van die rekkie na die vuurhoutjiedosie.
Energieoordrag het in die stelsel plaasgevind. Energie word oorgedra vanaf die hand na die rekkie, na die vuurhoutjiedosie, en dan na die lug en die tafel. Die tafel word 'n bietjie warmer as wat dit was aangesien dit die meeste van die energie ontvang het, en die lug ontvang die res van die energie. Die energie het nie verdwyn nie, dit is net nie meer so beskikbaar vir ons om te gebruik nie.
'n Uitgerekte rekkie het potensiële energie.
Het jy opgelet dat beide die albaster en die rekkie potensiële energie verkry het? Maar hulle het nie die potensiële energie op dieselfde manier verkry nie. Ons het die albaster opgelig maar die rekkie uitgerek. Dit beteken dat daar meer as een manier is om potensiële energie aan 'n voorwerp oor te dra. Potensiële energie is die energie wat in 'n stelsel gestoor word.
Noudat jy 'n bietjie meer van potensiële energie verstaan, kan jy aan nog voorbeelde dink wat potensiële energie het? Dink in terme van voorwerpe wat die potensiaal of vermoë het om iets te verander of te laat beweeg.
Wat van fossielbrandstowwe, soos steenkool en olie, wat ons in die vorige hoofstuk bespreek het? Dink jy dit het potensiële energie? Ja, dit het. Steenkool word byvoorbeeld in kragstasies verbrand om elektrisiteit op te wek (jy sal meer hiervan leer later in die kwartaal). Ons kan dus sê dat steenkool gestoorde energie het wat gebruik word om elektrisiteit op te wek. Steenkool het potensiële energie. Dit is ook die geval vir die ander brandstowwe.
Onthou jy nog hoe julle elektriese stroombane in Gr. 6 gedoen het? Kan jy onthou dat julle batterye gebruik het? Batterye is 'n bron van energie vir die stroombaan. Batterye stoor energie, met ander woorde, hulle het potensiële energie.
Batterye is 'n bron van potensiële energie vir elektriese stroombane.
Waar kry ons ons energie vandaan? Soos wat ons in Lewe en Lewende Dinge geleer het, is voeding een van die 7 lewensprosesse. Ons moet voedsel eet. Voedsel is die brandstof vir ons liggame.
Het jy al ooit na die kleinskrif op voedselverpakkings gekyk? Die inligting op die verpakkings gee die voedingswaarde van die voedsel. Dit gee ons ook die hoeveelheid energie wat gestoor word in die voedsel. Het jy al opgelet dat dit in joules gegee word? Wat is 'n joule? Hoe meet 'n mens energie?
Die joule is vernoem na die Engelse fisikus, James Prescott Joule (1818-1889).
Ons kan energie meet, net soos ons die massa van 'n voorwerp kan meet, of hoe vinnig 'n kar ry. Die massa van 'n voorwerp word in gram of kilogram gegee, en die spoed van 'n kar in kilometers per uur (km/h). Net so word energie in joules gemeet. Daar is 1000 joules in 'n kilojoule.
Die joule is 'n maatstaf van energie. 'n Joule in voedsel is dieselfde as 'n joule in elektrisiteit, en dieselfde as 'n joule wat nodig is om water te verhit, of 'n joule wat van die Son af kom.
Op hierdie stadium is dit belangrik om op te let dat die joule 'n eenheid van energie is. Dit is 'n getal wat bereken word nadat verandering in 'n stelsel gemeet is. Joules in voedsel is dieselfde as joules in elektrisiteit en joules wat nodig is om water te verhit, of die joules energie wat van die Son af kom. Dit is belangrik dat leerders sal besef dat die joule energie in voedsel dieselfde is as die joule energie wat van Eskom af kom. Indien ons die konsep van verskillende 'vorme' van energie beklemtoon, verskaf ons aan leerder 'n rede om te dink dat die energie vanaf voedsel verskillend moet wees as die energie van Eskom, terwyl die nie die geval is nie.
Die hoofidee is om die konsepte rondom energie te vereenvoudig deur die lang lyste van 'vorme' van energie wat in toetse voorkom te verwyder en eerder die fokus na stelsels te verskuif, waar leerders die dele van die stelsel kan bestudeer en verstaan. Dit is voldoende om te sê dat die potensiële energie van die stelsel omgeskakel word in kinetiese energie in 'n ander deel van die stelsel.
Kom ons kyk na die energieinhoud van party van die graanvlokkies wat ons vir ontbyt eet.
Lees 'n graanvlokkiehouer
Moedig leerders aan om leë graanvlokkiehouers lank voor hierdie aktiwiteit klas toe te bring. Dit sal ook 'n goeie idee wees om ekstras saam te bring vir diegene wat vergeet. Fotokopieë kan selfs van die graanvlokkiehouers gemaak word om volgende jaar te gebruik.
Om die aktiwiteit uit te brei kan die graanvlokkies van die hele klas vergelyk word. Teken 'n tabel op die bord om die verskillende soorte graanvlokkies en energiewaardes te noteer. Die leerders kan dan 'n staafgrafiek teken om die energiewaardes van die graanvlokkiesoorte te vergelyk.
MATERIALE:
graanvlokkiehouer
'n skêr
sakrekenaar
INSTRUKSIES:
Lees die voedingswaarde-inligting op die graanvlokkiehouer.
Beantwoord die vrae wat volg.
Elke leerder se antwoord sal afhang van die soort graanvlokkies wat hy/sy gekies het. Maak seker dat die leerders hulle houers hou sodat hulle antwoorde daarmee vergelyk kan word.
VRAE:
Onaktief beteken dat jy nie baie rondbeweeg en oefen nie.
Wat is die hoeveelheid energie per 100 g van jou graanvlokkies? Skryf jou antwoord neer in kilojoules en in joules.
Leerder-afhanklike antwoord. Hawermout bevat byvoorbeeld 1528 kJ per 100 g. Dit is 1528 000 J.
Die ontbytgraanvlokkies dui die waardes dikwels aan per 100 g, en dan ook per porsie, wat gewoonlik minder is. Wat is die hoeveelheid per porsie op jou graanvlokkiehouer? Onthou om aan te dui hoeveel gram jou porsie is.
Leerder-afhanklike antwoord. Hawermout bevat byvoorbeeld 611 kJ per 40 g porsie. Dit is 611 000 J. Weetbix bevat 529 kJ (529 000 joules) energie per porsie.
Kyk na die volgende tabel waarop die aanbevole daaglikse hoeveelheid energie vir 'n individu aangedui word. Dit is afhanklik van jou ouderdom en hoe aktief jy is. Die riglyne is vir hoeveel energie jy per dag moet inneem.
Geslag
Ouderdom
(jare)
Onaktief (kJ)
Matig
Aktief (kJ)
Aktief (kJ)
Vroulik
9 - 13
14 - 18
8000
8500
8000 - 9000
8500 - 10000
8500 - 9500
9500 - 10500
Manlik
9 - 13
14 - 18
8500
10000
8500 - 9500
10000 - 11500
9500 - 11000
11000 - 13000
Volgens die tabel, wat is die aanbevole daaglikse energie-inname vir jou ouderdomsgroep en aktiwiteitsvlak?
Leerder-afhanklike antwoord. Byvoorbeeld, 'n vroulike leerder wat 13 jaar oud is en matig aktief is, het tussen 8000 en 9000 kJ per dag nodig.
Watter persentasie van die aanbevole daaglikse energie-inname word deur een porsie van jou graanvlokkies verskaf? Wys jou berekeninge hieronder.
Leerder-afhanklike antwoord. Leerders moet kies watter ry ooreenstem met hulle ouderdom en geslag. Hulle moet ook kies watter aktiwiteitsvlak hulle is, in alle eerlikheid. Dan kan hulle die graanvlokkie-inligting gebruik om die persentasie uit te werk.
Voorbeeld van 'n berekening:
Kom ons aanvaar ons het 'n seun wat 15 jaar oud en baie aktief is. Sy daaglikse aanbevole inname (DAI) sal tussen 11000 en 13000 kJ wees.
'n Porsie Nestlé Milo ontbytpap bevat 477 kJ wat gelyk is aan 477 000 J.
Die persentasie van DAI = 477/13000 x 100 = 3,7%
'n Addisionele vraag wat aan die leerders gevra kan word, en wat dan bespreek kan word, is:
Na aanleiding van die persentasie wat in vraag 3 uitgewerk is, dink jy dit is 'n goeie ontbytpap om te eet? Waarom dink jy dit is 'n goeie/slegte keuse vir ontbyt?
Die leerders behoort self te besluit of die persentasie wat hulle uitgewerk het hoog of laag is. Indien dit laag is, kan hulle besluit om eerder 'n hoë energie ontbyt te eet en laer energie maaltye deur die res van die dag. Hulle kan ook aanvoer dat hulle probeer om gewig te verloor, of te handhaaf, en dus sal 'n laer energie ontbyt beter wees. Indien hulle persentasie hoog is, kan hulle aandui dat dit beter is om die energie-inname deur die dag te versprei eerder as om dit alles in een maaltyd in te neem.
Die voedingswaarde van graanvlokkies hang ook nie net af van hoeveel energie dit verskaf nie, maar ook watter ander voedingstowwe dit bevat.
Daar is nie verkeerde antwoorde op hierdie vraag nie. Dit is volledig gebaseer op hulle eie interpretasie van hulle behoeftes. Dit kan 'n baie sensitiewe onderwerp wees, moet dus nie baie tyd spandeer om oor gewigsverliesprogramme te praat nie. Dit is nie 'n gewigsverliesterapiesessie nie, en leerders behoort nie deurmekaar te raak met gesonde eetgewoontes en uitermatige gewigsverliespogings nie.
Alternatiewelik kan 'n paar leerders gevra word wat die energieinhoud van hulle graanvlokkies is, en dan gevra word watter een die meeste potensiële energie kan verskaf, en watter een die minste.
Die volgende foto wys die voedingswaarde van 'n pakkie kraakbeskuitjies. Bestudeer dit en beantwoord dan die vrae wat volg.
Wat is die energie-inhoud per 100 g in joules?
Die waardes op die houer is in kJ en leerders moet hulle antwoorde met 1000 vermenigvuldig. Die antwoord is 1492 000 J (1492 kJ).
Wat is die massa van een koekie?
Die massa is 7.5 g, aangesien 15 g op die pakket die massa vir 2 koekies is.
Die voedingswaarde-inligting word vir 2 koekies aangegee, maar jy wil slegs weet wat die energie-inhoud is as jy een koekie eet. Skryf jou antwoord hieronder.
Energie vir een koekie = 224/2 = 112 kJ per koekie.
Nou besluit jy om 5 koekies te eet. Wat is die energie-inhoud vir 'n porsie van 5 koekies?
Energie-inhoud vir 5 koekies = 112 x 5 = 560 kJ.
Kan jy nou sien waarom ons sê dat voedsel potensiële energie besit? Ons het energie nodig sodat ons liggame kan funksioneer. Ons kry ons energie uit die voedsel wat ons eet. Die molekules in die voedsel wat ons eet het energie in hulle gestoor. Wanneer ons die voedsel eet, gebruik ons die gestoorde energie om ons spiere te beweeg en al ons liggaamsfunksies uit te voer. Die gestoorde energie is potensiële energie.
Kinetiese energie
kinetiese energie
oordrag
Dink terug aan die aktiwiteit wat ons met die rekkies en vuurhoutjiedosies gedoen het. Die uitgerekte rekkie het potensiële energie gehad. Toe ons die rekkie laat los het, het dit beweeg, teruggeskiet en die vuurhoutjiedosie laat beweeg. Ons noem dit kinetiese energie.
A kort video oor kinetiese energie
Kinetiese energie is die energie wat 'n voorwerp of stelsel besit omdat dit beweeg.
Watter voorwerpe besit kinetiese energie?
INSTRUKSIES:
Dink aan die definisie van kinetiese energie en besluit watter van die voorwerpe hieronder besit kinetiese energie.
Die dame hardloop, sy beweeg, daarom het sy kinetiese energie.
'n Voël wat vlieg.
Ja
Die voël vlieg, en beweeg dus, daarom het dit kinetiese energie.
'n Stopteken.
Nee
Die stopteken staan stil en beweeg nie, dit het dus nie kinetiese energie nie.
'n Tuimelwa ('roller coaster').
Ja
Die tuimelwa beweeg en het dus kinetiese energie.
Twee stoele.
Nee
Die twee stoele beweeg nie en het dus nie kinetiese energie nie.
'n Appel.
Nee
Die appel lê stil op die oppervlak - dit beweeg nie en het dus nie kinetiese energie nie.
'n Helikopter.
Ja
Die helikopter vlieg en het daarom kinetiese energie.
VRAE:
Watter emmer het meer potensiële energie, die een aan die onderkant van 'n leer of die een aan die bopunt van 'n leer?
Die emmer aan die bopunt van 'n leer het meer potensiële energie as een aan die onderkant.
Wanneer het 'n motorkar meer kinetiese energie, wanneer dit teen 100 km/h of teen 200 km/h ry?
Wanneer die motorkar teen 200 km/h ry, het dit meer kinetiese energie as wanneer dit stadiger beweeg.
Wanneer die wind waai is dit eintlik die lugdeeltjies wat beweeg. Watter soort energie het die lugdeeltjies?
Dit het kinetiese energie want die lugdeeltjies beweeg.
Jy het 'n emmer vol water. Jy kantel die emmer en is van plan om die water uit te gooi. Watter soort energie het die water net voor jy dit uitgooi? Verduidelik hoekom.
Dit het potensiële energie omdat dit die potensiaal het om uit die emmer te val.
Wanneer die emmer nou verder gekantel word en die water val uit op die grond, watter soort energie het dit nou?
Nou het dit kinetiese energie omdat dit beweeg.
Op hierdie vlak in Gr. 7 is dit aanvaarbaar om te sê dat die water kinetiese energie op hierdie punt het (omdat dit beweeg). Die water het wel ook potensiële energie soos dit val, maar verloor sy potensiële energie terwyl dit kinetiese energie bykry. Die potensiële energie word omgeskakel na kinetiese energie soos die water val. Die totale energie van die stelsel is gelyk aan die som van die potensiële energie en die kinetiese energie en bly behoue.
Wat het ons tot dusver geleer?
Potensiële energie is die energie wat 'n voorwerp het vanweë sy posisie in 'n stelsel. In die baksteen-aktiwiteit het die baksteen potensiële energie gehad toe ons dit opgelig het, verder weg van die oppervlak van die Aarde. Die baksteen en die Aarde trek mekaar aan so hulle vorm 'n stelsel. Hoe hoër jy die baksteen oplig, hoe meer potensiële energie gee jy aan die baksteen.
Ons noem die energie van bewegende voorwerpe kinetiese energie.
Maar ons het ook iets anders waargeneem. Dink terug aan die albaster-aktiwiteit:
Die albaster aan die bopunt van die afdraande het potensiële energie.
Toe die albaster losgelaat is, het dit tot aan die onderkant van die afdraande gerol en die bekertjie gestamp en veroorsaak dat die bekertjie beweeg.
Die albaster dra energie oor aan die bekertjie.
Ons het die volgende in die vuurhoutjiedosie-aktiwiteit gesien:
Die uitgerekte rekkie het potensiële energie.
Toe die uitgerekte rekkie losgelaat is, het dit teruggespring om die vuurhoutjiedosie te stamp en te veroorsaak dat dit beweeg. Dit beteken dat die vuurhoutjiedosie energie bygekry het.
Energie word dus oorgedra vanaf die uitgerekte rekkie na die vuurhoutjiedosie.
Dus, die potensiële energie in die rekkie het nie verlore gegaan nie. Dit is oorgedra aan die vuurhoutjiedosie. Dit bring ons by die volgende afdeling.
Wet van die Behoud van Energie
wet
teorie
behoud
In die KABV word hierdie afdeling ná potensiële en kinetiese energie in stelsels geplaas. Dit maak egter meer sin om die behoud van energie eerste te bespreek voordat daar na voorbeelde van stelsels gekyk word in die daaropvolgende afdeling.
Spandeer genoeg tyd om seker te maak dat leerders die verskil tussen wette en teorieë verstaan. Wetenskaplike teorieë is afhanklik van die ontwikkeling van nuwe idees wat deurentyd ontwikkel word. Leerders behoort bemoedig te word deur die wetenskapvakgebied te sien as ontwikkelend en nie as 'n statiese stel idees nie. Die wetenskapkennis wat op skoolvlak onderrig word, is egter nie meer onder verdenking nie. Die meeste daarvan is bekend vanaf die 1800's en is herhaaldelik getoets. Vertel gerus vir die leerders van die verwarring en argumente onder diegene wat die eerstes was om hierdie kennis te ondersoek en dat die huidige wetenskapkennis in die akademiese wêreld gedurigdeur ontwikkel.
Die Wet van die Behoud van Energie stel dat energie nie geskep of vernietig kan word nie, maar slegs oorgedra kan word van een deel van 'n stelsel na 'n ander. Dit beteken dat ons al die energie in die heelal die hele tyd herwin.
'n Prettige liedjie oor die behoud van energie.
Waarom praat ons van wette in die wetenskap? Het jy gedink wette is net bedoel vir prokureurs? Wel, dan is jy verkeerd. In die wetenskap praat ons ook van wette en teorieë.
Wetenskapwette voorspel wat gebeur in 'n spesifieke situasie. Die wet is herhaaldelik (gereeld) getoets en die resultate bly dieselfde. 'n Wet verduidelik nie waarom iets gebeur nie, dit sê net wat behoort te gebeur. Teorieë verduidelik hoe of waarom dinge gebeur. Teorieë word ook oor en oor getoets om seker te maak dat dit geldig bly.
Wetenskapwette en teorieë is nie onveranderlik nie, hulle is slegs die beste verduideliking wat ons tans het, op grond van die inligting tot ons beskikking, om die wêreld rondom ons te verduidelik. Wetenskaplike kennis is gedurig besig om te groei en te verander soos nuwe ontdekkings gemaak word.
Nou dat ons weet van die Wet van die Behoud van Energie, maak ons waarmenings in die rekkie-en-vuurhoutjiedosie-eksperiment sin. Die energie het nie verlore gegaan nie, maar is oorgedra van die rekkie na die vuurhoutjiedosie. Ons kan sê dat die rekkie en die vuurhoutjiedosie 'n stelsel vorm. Dit is ook waar vir die albaster- en-bekertjie-voorbeeld. Onthou, 'n stelsel bestaan uit verskillende dele wat saamwerk en mekaar beïnvloed. Kom ons kyk na nog voorbeelde van hoe energie in stelsels oorgedra word.
Onthou, energie kan nie geskep of vernietig word nie. Dit word van een deel van die stelsel oorgedra na 'n ander deel. Wanneer dit oorgedra word, kan dit gestoor word, of gebruik word om iets te laat beweeg. So word potensiële energie oorgedra na kinetiese energie in 'n stelsel.
'n Liedjie oor kinetiese en potentiële energie.
Ons kan kyk hoe energie oorgedra word in verskillende stelsels om te wys dat energie behou word. Daar is baie verskillende soorte stelsels waarna ons kan kyk om te sien hoe energie oorgedra word deur die stelsel.
Meganiese stelsels
'n Meganiese stelsel is een wat gebaseer is op meganiese beginsels en die interaksies tussen die verskillende dele in 'n meganisme. In 'n meganiese stelsel is daar gewoonlik die een of ander vorm van beweging betrokke. Dit is dikwels 'n groep eenvoudige masjiene wat saamwerk.
Onthou jy nog die rekkies wat die vuurhoutjiedosies wegstoot? Dink jy dit was 'n stelsel? Jy is reg. Dit is 'n meganiese stelsel. Die hand, rekkie en vuurhoutjiedosie vorm almal deel van 'n meganiese stelsel. Jou hand dra potensiële energie aan die rekkie oor. Dit is die insetenergie. Die potensiële energie van die rekkie is na die vuurhoutjiedosie oorgedra as kinetiese energie. Geen energie is geskep of vernietig nie. Ons ondervind die Wet van die Behoud van Energie sonder dat ons dit eers besef.
'n Video wat verduidelik hoe 'n katrol werk.
'n Verdere eenvoudige voorbeeld is 'n katrol-en-tou-stelsel, soos op 'n bouperseel, waar bouers swaar voorwerpe tot op 'n hoër vlak wil oplig. Die konstruksiewerker trek aan die tou wat oor die katrol beweeg, en die swaar voorwerp aan die ander kant lig.
'n Katrolsisteem is 'n voorbeeld van 'n meganiese stelsel.
Wat is die insetenergie in hierdie stelsel?
Die insetenergie is die beweging van die werker se arm (kinetiese energie) soos hy aan die tou trek.
Uit watter verskillende dele bestaan hierdie meganiese stelsel?
Die verskillende dele is die werker se arm wat die tou trek, die tou, die katrol, die swaar voorwerp en die oppervlak van die Aarde.
Waarheen word die insetenergie oorgedra in hierdie stelsel?
Kinetiese energie word omgeskakel na potensiële energie soos die voorwerp hoër gelig word.
'n Swaai of wipplank is voorbeelde van meganiese stelsels.
'n Swaai is 'n eenvoudige meganiese stelsel.
Besef jy dat wanneer jy op 'n swaai ry, jy deel is van 'n meganiese stelsel? Wanneer jy op die hoogste punt van die swaai se boog is, het beide jy en die swaai potensiële energie omdat die Aarde julle aantrek en julle op die punt is om af te beweeg. Die potensiële energie word omgeskakel na kinetiese energie soos jy na onder swaai.
Wat van as jy 'n bal in die lug op gooi? Dink jy dit is 'n meganiese stelsel?
Wanneer jy 'n bal in die lug op gooi, beweeg die bal al hoe stadiger tot dit vir 'n oomblik stop, en dan terugval na jou hand. Wanneer jy die bal gooi word energie aan die bal oorgedra wat dit opwaarts laat beweeg. Gehoorsaam dit ook die Wet van die Behoud van Energie? Ja, dit gehoorsaam die wet. Geen energie is geskep of vernietig nie. Die kinetiese energie wat oorgedra word vanaf jou hand na die bal het die bal laat beweeg. Soos die bal verder van die grond af beweeg word kinetiese energie omgeskakel na potensiële energie. As die bal terugval grond toe, word die potensiële energie weer omgeskakel na kinetiese energie.
Watter dele is betrokke in hierdie meganiese stelsel?
Die hand wat gooi en die bal is dele wat betrokke is by die stelsel.
Wat is die insetenergie van hierdie meganiese stelsel?
Die kinetiese energie van jou bewegende arm en hand soos jy die bal gooi.
Wanneer het die bal die meeste potensiële energie?
Dit is belangrik om te onthou dat potensiële energie gemeet word relatief tot 'n verwysingpunt. In hierdie voorbeeld beskou ons die grondvlak as die verwysingspunt, sodat wanneer jy die bal opwaarts gooi en dit weer vang, die potensiële energie maklik bepaal kan word omdat dit bo die grondvlak is. Die bal het dus die meeste potensiële energie wanneer dit die verste van die grondvlak is. Dit is aan die bopunt van die gooi, wanneer dit vir 'n oomblik stop voordat dit terugval na die grond toe.
Wanneer het die bal kinetiese energie?
Die bal het kinetiese energie wanneer dit opwaarts beweeg en weer terugval grond toe.
Kom ons kyk na nog 'n paar voorbeelde.
Identifikasie van energieoordag in meganiese stelsels
Leerders mag aanvanklik hiermee sukkel. Gaan dus deur 'n paar voorbeelde met die klas, en indien moontlik, doen ook die demonstrasie van die heen en weer buig van 'n draad. Die kern is om eers die dele wat betrokke is in die stelsel te identifiseer, en dan die energieoordrag van een deel van die stelsel na 'n ander, te bespreek.
MATERIALE:
'n stuk draad
Ons gaan eers 'n eenvoudige demonstrasie uitvoer om die energieoordrag in 'n meganiese stelsel te identifiseer. Neem 'n stuk draad en raak aan dit met jou lippe. Hoe voel dit?
Leerders behoort te noem dat die draad koud voel.
Buig die draad eers in 'n U-vorm en buig dit dan vinnig 10 keer heen en weer. Voel die temperatuur van die draad by die buiging. Hoe voel dit?
Leerders behoort te noem dat dit warm voel.
Dit is 'n voorbeeld van 'n meganiese stelsel. Die energieoordrag kan beskryf word as potensiële energie van jou arms wat oorgedra word as kinetiese energie in die draad en dan na jou lippe oorgedra word as warmte.
INSTRUKSIES:
Kyk na die volgende prentjies van verskillende meganiese stelsels.
Identifiseer die verskillende dele van die stelsel en dan hoe energie oorgedra word van een deel na 'n ander. Jy kan dit met jou maat bespreek.
Skryf nou 'n paar sinne om die energieoordrag in elke stelsel te beskryf.
Die meisie gebruik die energie in haar spiere om haar been agtertoe op te lig. Wanneer haar been in die hoogste posisie is, watter energie het haar been?
Dit het potensiële energie.
Wanneer sy haar been terugswaai na die bal toe, beskryf die energieoordrag.
Die potensiële energie word kinetiese energie.
Wanneer haar voet die bal raak en die bal beweeg vorentoe, beskryf die energieoordrag in die stelsel.
Die kinetiese energie van haar been word oorgedra na die bal. Die bal het nou kinetiese energie en beweeg vorentoe.
Die spiere in die krieketspeler se arm trek die krieketkolf agtertoe. Beskryf die energieoordrag.
Hierdie beweging dra energie oor aan die kolf.
Beskryf die energieoordrag as die kolf geswaai word om die bal te slaan.
Soos die kolf afwaarts swaai, word die potensiële energie omgeskakel na kinetiese energie. Wanneer die kolf die bal tref, word die kinetiese energie van die kolf oorgedra na die bal. Die kinetiese energie laat die bal deur die lug beweeg.
Noudat jy oefening gehad het met 'n paar voorbeelde, gebruik die onderstaande ruimte om die energieoordrag in die bostaande stelsel te bespreek. 'n Liniaal word teruggetrek en laat los om die klippie te skiet.
Wanneer die liniaal teruggetrek word, word kinetiese energie van die hand oorgedra na die liniaal. Die liniaal verkry potensiële energie en wanneer dit gelos word, word die potensiële energie omgeskakel na kinetiese energie soos die liniaal terugspring. Die kinetiese energie van die liniaal word oorgedra na die klippie wat deur die lug trek.
Termiese stelsels
Ons sal meer leer van hoe deeltjies hulle gedra wanneer ons volgende jaar na die deeltjiemodel van materie kyk.
Het jy geweet dat die deeltjies waaruit 'n voorwerp of stof bestaan, soos atome en molekule, ook kinetiese energie het? Deeltjies wat baie kinetiese energie het, sal vinniger beweeg as deeltjies wat minder kinetiese energie het. Wanneer die deeltjies baie vinnig beweeg, en ons voel aan die stof, dan sê ons "Sjoe, dis warm!". Dit is omdat die temperatuur van 'n stof afhang van die kinetiese energie van die deeltjies.
Termiese energie kan van een voorwerp na 'n ander oorgedra word in 'n termiese stelsel. Wanneer termiese energie oorgedra word, noem ons dit warmte of hitte. Ons sal dit verder in die volgende hoofstuk bespreek.
In die volgende hoofstuk sal ons verder na warmte as 'n vorm van energieoordrag kyk.
Energieoordrag wanneer water kook
Hierdie ondersoek werk die beste wanneer die water in 'n beker oor 'n Bunsenbrander en driepoot verhit word. Indien 'n Bunsenbrander nie beskikbaar is nie, kan 'n kers en 'n blikkie gebruik word. 'n Kers verskaf nie 'n groot hoeveelheid warmte-energie nie en daarom moet daar slegs 'n klein hoeveelheid water gebruik word om te verseker dat die water voor die einde van die periode kook. Onthou om 'n alkoholtermometer eerder as 'n kwiktermometer te gebruik.
Alhoewel dit na 'n baie eenvoudige ondersoek lyk, en leerders al baie water gekook het, is die fokus anders. Hier kyk ons na die energie-oordrag. Dit is ook 'n geleentheid om aantekeninge-, waarnemings- en oordragsvaardighede te leer soos wanneer grafieke geteken word.
ONDERSOEKENDE VRAAG:
Wat gebeur met die temperatuur van die water wanneer dit verhit word?
VERANDERLIKES:
Ons gaan die water se temperatuurverandering oor 'n tydperk meet.
Watter hoeveelheid/veranderlike kan jy beheer? Dit noem ons die onafhanklike veranderlike.
Tyd is die onafhanklike veranderlike.
Watter veranderlike word gemeet na aanleiding van die onafhanklike veranderlike? Dit noem ons die afhanklike veranderlike.
Die temperatuur van die water word gemeet.
Watter veranderlike hou jy konstant?
Die hoeveelheid/volume water moet konstant gehou word.
HIPOTESE:
Formuleer 'n hipotese vir die ondersoek. (Wenk: Wat dink jy gaan met die temperatuur gebeur? Sal dit opgaan, of afgaan?)
Die hipotese behoort te noem hoe die afhanklike veranderlike sal verander met 'n verandering in die onafhanklike veranderlike en behoort te noem watter veranderlike konstant gehou word. Vir hierdie ondersoek is 'n moontlike hipotese: 'Die temperatuur van die water sal styg met die verloop van tyd wanneer die hoeveelheid water konstant gehou word' of 'Die temperatuur van die water sal daal met die verloop van tyd indien die hoeveelheid water konstant gehou word'.
Onthou dat 'n hipotese nie noodwendig reg hoef te wees nie. Dit is 'n voorspelling wat gemaak word voordat die ondersoek uitgevoer word, en die uitkoms is nie vooraf beskikbaar nie. Moedig leerders aan om hulle eie hipoteses te formuleer. Lê klem daarop dat 'n hipotese wat verkeerd bewys word net so waardevol is as een wat reg bewys word.
MATERIALE EN APPARAAT:
150 ml of 250 ml beker
driepoot
gaasdraad
Bunsenbrander
vuurhoutjies
termometer
stophorlosie
retortstaander
klamp
Indien 'n Bunsenbrander nie beskikbaar is nie, kan 'n spiritusbrander of 'n kers gebruik word.
METODE:
Gooi 200 ml water in die beker.
Plaas die beker op die gaasdraad op die driepoot.
Plaas die termometer versigtig in die beker. Wanneer jy die temperatuurlesings neem moet die termometer nie aan die onderkant van die beker raak nie. Alternatiewelik kan die termometer met behulp van 'n retortstaander en klampe in die water geposisioneer word sodat die bol in die water is.
Steek die Bunsenbrander aan.
Meet die temperatuur van die water elke 30 sekondes totdat die water begin kook.
Sodra die water kook, neem nog 3 tot 5 lesings.
Teken jou waarnemings in die tabel aan.
Sodra jy klaar is, skakel die Bunsenbrander af en los die beker water om af te koel.
Teken 'n grafiek wat die verband tussen tyd en temperatuur wys.
Maak seker dat leerders oplet dat die temperatuur konstant bly wanneer die water begin kook. Sodra die leerder hulle afmetings klaargemaak het, skakel die Bunsenbrander af en laat die water afkoel terwyl hulle met die res van die aktiwiteit voortgaan. Hulle moet dan verder waarneem wat met die water gebeur wanneer dit toegelaat word om te staan.
RESULTATE EN WAARNEMINGS:
'n Tabel om jou resultate in op te skryf:
Tyd (sekondes)
Temperatuur (°C)
30
60
90
120
150
180
Indien die tabel te min rye het, vra die leerders om ekstra rye aan die onderkant van die tabel by te voeg. Indien die tabel te veel rye het, ignoreer net die ekstra rye. Elke ry verteenwoordig 'n halfminuut (30 sekondes).
Gebruik die spasie hieronder om 'n lyngrafiek van jou resultate te teken.
Eerstens, dink aan wat jy op die horisontale x-as gaan skryf? Dit is wat jy verander het.
Tyd word op die x-as geskryf aangesien dit die onafhanklike veranderlike is.
Wat word op die vertikale y-as geskryf? Dit is wat jy gemeet het.
Temperatuur is die afhanklike veranderlike.
NOTA:
Leerders moet 'n opskrif vir hul grafiek verskaf, byvoorbeeld "Die temperatuurverandering van water teenoor tyd". Die grafiek moet die data punte wys met 'n bes-passende reguitlyn wat deur hulle getrek is. Die grafiek moet ook afplat aan die einde wanneer die water begin kook.
Die watertemperatuur verhoog totdat die water begin kook. By watter temperatuur kook die water?
Die temperatuur mag effens verskil, afhangende van jou area en hoogte bo seespieël, maar behoort rondom 100 oC te wees.
Wat het jy opgelet gebeur met die temperatuur wanneer die water kook?
Wanneer die water kookpunt bereik, bly die temperatuur konstant terwyl die water van 'n vloeistof na 'n gas verander.
Die rede waarom ons 'n kookpuntkurwe teken is sodat leerder kan sien dat die kurwe afplat en die temperatuur konstant bly. Dit is hoe die kookpunt van 'n vloeistof bepaal word. Dit is nuttig om ook die kookpuntkurwe van ander vloeistowwe, soos Coca Cola of lemoen- of appelsap te bepaal om soortgelyke kurwes te verkry en leerder kan besef dat die kookpunt van 'n vloeistof konstant bly.
Dit verwys terug na wat ons in Materie en Materiale in Hoofstuk 1 gedoen het onder die Eienskappe van Stowwe.
Onthou jy nog dat ons verlede kwartaal van kookpunte en smeltpunte geleer het in Materie en Materiale onder die eienskappe van stowwe? Indien jy nie die vorige werkboek by jou het nie, kan jy altyd die webblad kontak by www.curious.org.za.
GEVOLGTREKKING:
Wat kan jy van jou resultate aflei?
Leerder-afhanklike antwoord. Die leerders behoort saam te vat dat hoe langer die water in die vlam gehou word, hoe hoër die temperatuur sal styg, totdat dit die kookpunt bereik. By die kookpunt bly die temperatuur konstant soos die water van vloeistoftoestand verander na 'n gastoestand.
Kan jy jou hipotese aanvaar of verwerp?
Leerder-afhanklike antwoord.
VRAE:
Om die water te laat kook moet die termiese energie van die water verhoog. Waar kom die energie vandaan wat die water laat kook?
Die energie wat die temperatuur verhoog, kom van die brandende gas in die Bunsenbrander.
Beskryf die energie-oordrag van hierdie termiese stelsel wanneer die water verhit word.
Die termiese energie (kinetiese en potensiële energie) van die vlam in die Bunsenbrander of kers word na die water oorgedra. Die termiese energie van die water raak meer en die temperatuur verhoog.
NOTA: Onthou dat temperatuur 'n maatstaf is van die gemiddelde kinetiese energie van die deeltjies.
Wanneer die water klaar gekook het, en jy die Bunsenbrander afgeskakel het, wat gebeur met die water in die beker?
Dit koel af.
NOTA: Dit is omdat die Bunsenbrander nou afgeskakel is en geen energie meer aan die stelsel kan verskaf nie. Die stelsel gee nou meer energie af as wat dit inkry en die temperatuur neem af.
Wat dink jy gebeur met die termiese energie van die water? Beskryf die energieoordrag.
Die termiese energie is oorgedra vanaf die water na die omliggende lug.
'n Gr. 7 leerder doen 'n ondersoek en lees die temperatuur met behulp van 'n termometer volgens die onderstaande diagram. Wat is verkeerd met die opstelling? Wat is jou raad aan die leerder?
Die termometer rus aan die onderkant van die beker. Dit sal 'n verkeerde lesing verskaf. Die termometer moet eerder deur die leerder vasgehou word sodat die nie aan die onderkant raak nie, of 'n klamp en staander moet gebruik word om die termometer in die water te posisioneer.
Dus, wat het ons ontdek? Die water se temperatuur styg. Dit beteken die waterdeeltjies het meer kinetiese energie bygekry. Die energie moes van die Bunsenvlam af gekom het. Die vlam is daar omdat gas verbrand word, dus moes daar energie in die vlam gestoor wees. Indien dit gestoorde energie is, is dit potensiële energie.
Hierdie is 'n lekker simulasie waar leerders potensiële en kinetiese energie kan ondersoek. Daar is 'n voorbeeld in die inleiding waar hulle gewys kan word hoe om die simulasie te gebruik. Daar is ook 'n speelgrond waar jy jou eie baan kan ontwerp. Kliek op die staafgrafiek, of sirkeldiagram om die veranderinge in potensiële, kinetiese en termiese energie dop te hou.
Wanneer die basiese vaardighede bemeester is, kan die leerders die meer gevorderde funksies van die skaatplanksimulasie gewys word. Die grafieke in hierdie weergawe raak meer gevorderd, maar wys die energie van die stelsel baie mooi. http://phet.colorado.edu/en/simulation/energy-skate-park
Ons het dus ontdek dat die potensiële energie wat in die gas gestoor was, oorgedra is na die waterdeeltjies as kinetiese energie. Geen energie is geskep nie. Die gas is dra energie oor na die water. Die energie van die stelsel het behoue gebly.
Elektriese stelsels
Dink jy dat 'n elektriese stroombaan 'n stelsel is? Kyk na die volgende diagram en bespreek dit met jou maat. Skryf neer of julle dink dat dit 'n stelsel is of nie, en hoekom julle so dink.
'n Elektriese stroombaan is 'n stelsel aangesien dit uit verskillende dele bestaan wat saam iets doen soos om die lampie te laat gloei. Vra die leerders om die verskillende dele van die stelsel te identifiseer. Hulle is: die battery, die lampie, die skakelaar (skuifspeld) en die geleidingsdrade.
Wat is die bron van die energie in die elektriese stroombaan? Met ander woorde, wat is die insetenergie van die stelsel?
Die battery is die bron van energie, en potensiële energie is die insetenergie van die stelsel.
Wat is die resultaat van die energieoordrag van die stelsel? Met ander woorde, wat is die uitsetenergie van die stelsel?
Die resultaat is dat die lampie brand/gloei.
Kom ons kyk na nog 'n voorbeeld van 'n elektriese stroombaan wat 'n motor laat draai om die verskillende energieoordragte in 'n stelsel te sien.
'n Elektriese waaiersisteem
Indien dit moontlik is moet hierdie stroombaan in die klas gebou word sodat die leerders die verandering in die stroombaan en die beweging van die waaier kan sien. Indien 'n klein motor beskikbaar is, kan 'n suigstokkie aan die roterende as verbind word met wondergom (Prestik) om 'n waaier te maak.
MATERIALE:
klein elektriese waaier of motor
geleidende drade
battery
skakelaar
Jy kan ook jou eie skakelaar maak soos hieronder beskryf word.
INSTRUKSIES:
Indien moontlik, bou die volgende stroombaan in die klas. Indien die stroombaan nie gebou word nie, kan die diagram bestudeer word en die vrae dan beantwoord word.
Verbind 'n klein waaier of motor aan 'n battery deur middel van geleidingsdrade om 'n stroombaan te maak.
Voeg 'n skakelaar in die stroombaan soos in die diagram gewys word. Jy kan jou eie skakelaar maak deur 'n stukkie hout te gebruik en twee drukspykers daarin te druk. Buig dan 'n metaalskuifspeld oop en maak dit aan die een drukspyker vas soos hieronder gewys word.
Maak die skakelaar toe en kyk wat met die waaier gebeur.
VRAE:
Uit watter dele bestaan hierdie elektriese stelsel?
Die battery, die waaier/motor, die skakelaar en die geleidingsdrade.
Watter deel van die stelsel verskaf die insetenergie aan die stelsel?
Die battery verskaf die insetenergie (potensiële energie).
Wat gebeur met die waaier of motor wanneer jy die skakelaar toemaak?
Die waaier begin draai/roteer/beweeg.
Watter soort energie het die waaier nou?
Kinetiese energie.
Gebruik jou antwoorde op die vorige vrae om die volgende vloeidiagram, wat die energieoordrag in hierdie elektriese stelsel beskryf, te voltooi. Jy moet die soort energie by elke stap invul.
Die volledige diagram, met die antwoorde wat die leerders behoort te verskaf, word hieronder ingesluit:
Die battery het potensiële energie wat aan die elektrone in die stroombaan oorgedra word. Die elektrone het kinetiese energie wat hulle na die motor oordra. Die motor gebruik die kinetiese energie om te draai. Die draaiende motor laat die lemme van die waaier draai.
Biologiese stelsels
Die energie wat die temperatuur verhoog, kom van die brandende gas in die Bunsenbrander.
Onthou jy dat ons van fotosintese en voedselkettings geleer het in Lewe en Lewende Dinge? Dit is voorbeelde van biologiese stelsels. Kom ons vind uit hoekom.
'n Plant gebruik die stralingsenergie van die Son om sy eie kos te maak deur die proses van fotosintese. Die energie van die Son word as potensiële energie in plante gestoor, hoofsaaklik as stysel. Kyk na die volgende diagram om jou te herinner.
Watter proses word in hierdie diagram voorgestel? Skryf 'n sin om die vereistes vir hierdie proses te beskryf.
Die diagram stel fotosintese voor. Die plant gebruik water, koolstofdioksied en sonlig/stralingsenergie om glukose en suurstof te maak.
Wanneer 'n dier die plant eet, word die potensiële energie in die voedsel gebruik vir beweging en al sy lewensprosesse. Die potensiële energie in die voedsel wat die dier eet word dus omgeskakel na kinetiese energie. Energie is oorgedra vanaf die Son, na die plant, na die dier.
'n Impala eet gras en stoor energie in sy spiere. Wanneer die impala hardloop word die gestoorde energie omgeskakel na kinetiese energie.
Wanneer ons plante of diere eet, kan ons die gestoorde potensiële energie gebruik om ons liggame te laat funksioneer.
Ons kos verskaf die insetenergie vir ons liggame om te werk en te beweeg. Die kos het potensiële energie.
Bly energie behoue in 'n biologiese stelsel? Ja, dit bly behoue. Plante verander die sonenergie na potensiële energie wat in die plant self gestoor word. Die diere gebruik die gestoorde energie om te kan beweeg. Dit beteken dat in die dier potensiële energie omgeskakel word na kinetiese energie. Soos die dier beweeg en sy lewensfunksies vervul, word die energie aan die omgewing oorgedra. Geen energie is geskep of vernietig nie, dit is slegs oorgedra vanaf die Son, na die plante en dan na die diere.
Kom ons hersien die energieoordrag in sommige stelsels deur die volgende vloeidiagramme te teken en te bestudeer.
Vloeidiagramme vir energieoordrag
INSTRUKSIES:
Bestudeer elk van die volgende diagramme wat verskillende stelsels wys.
Teken 'n vloeidiagram, soortgelyk aan die een wat jy vir die waaiersisteem geteken het, in die spasie hieronder.
Skryf dan 'n paar sinne aan die onderkant om die energieoordrag tussen die verskillende dele van die stelsel te beskryf.
Die eerste een is vir jou gedoen.
Hierdie vloeidiagram beskryf die energieoordrag.
Die tennisspeler se arm en raket het potensiële energie wanneer dit gelig word. Soos die meisie haar arm swaai, word die potensiële energie omgeskakel na kinetiese energie. Die tennisraket dra die kinetiese energie oor aan die bal, wat die bal deur die lug laat beweeg.
VRAE:
Dit is 'n voedselketting. Teken 'n vloeidiagram wat die energieoordrag in hierdie biologiese stelsel aandui.
Hier is 'n voorbeeld van 'n vloeidiagram wat leerders kan teken:
Beskryf die energieoordrag hieronder.
Die bessies het potensiële energie in hulle. Die voëls eet die bessies en hierdie energie word na die voëls oorgedra as potensiële energie. Die meeste van die energie wat die voël inneem word omgeskakel na kinetiese energie wanneer die voël rondbeweeg. Die voël word dan deur 'n kat geëet en die potensiële energie in die voël se vlees word na die kat oorgedra as potensiële energie. Dit word weer omgeskakel na kinetiese energie wanneer die kat beweeg en sy lewensprosesse uitvoer.
NOTA: Alhoewel leerders eers volgende jaar in Lewe en Lewende Dinge in meer detail na voedselkettings en energiepiramides gaan kyk, is hierdie 'n inleiding om te wys hoe nie alle energie na die kat oorgedra word nie, maar dat die voël 'n groot deel daarvan self gebruik om te beweeg en sy eie funksies en prosesse uit te voer.
Teken 'n vloeidiagram om die energieoordrag in hierdie elektriese stelsel te wys.
Hier is 'n voorbeeld van 'n vloeidiagram wat leerders kan teken:
Beskryf die energieoordrag hieronder.
Die battery/sel het potensiële energie wat omgeskakel word na kinetiese energie in die alarm wanneer die hamertjie heen en weer beweeg om 'n klank te maak.
In die vorige voorbeeld van die bessies, die voël en die kat, het ons 'n voorbeeld van 'n voedselketting gesien. Onthou jy nog dat jy van voedselkettings in Gr. 6 geleer het? 'n Voedselketting wys slegs die oordrag van energie tussen organismes en sluit nie die Son in nie. Dit begin dus altyd met 'n produseerder. Is die diagram hieronder 'n voorbeeld van 'n voedselketting? Hoekom of hoekom nie?
Nee, dit is nie 'n voedselketting nie. Voedselkettings wys slegs die energieoordrag tussen organismes, en beklemtoon hulle voedingsverhoudings. Hierdie diagram sluit ook die Son in, tesame met die perd wat 'n karretjie trek.
Ons noem hierdie eerder 'n energieoordragketting. Teken 'n vloeidiagram om die energieoordrag in hierdie biologiese en meganiese stelsel te verduidelik.
Hier is 'n voorbeeld van 'n vloeidiagram wat leerders kan teken:
Beskryf die energieoordrag hieronder.
Die energie van die Son word oorgedra as potensiële energie in die wortels wanneer die wortel fotosintetiseer en voedsel produseer. Die perd eet dan die wortels en die potensiële energie in die wortels word oorgedra as potensiële energie in die perd. Die perd beweeg en trek die karretjie, dus word die potensiële energie in die perd omgeskakel na kinetiese energie in die perd en die karretjie wanneer dit beweeg.
Kom ons kyk nou na 'n meer ingewikkelde stelsel waar baie verskillende dele saamwerk. Onthou jy nog toe julle van hidrokrag as 'n energiebron geleer het? Is dit hernubaar of nie-hernubaar?
Hernubaar.
Ons sal meer oor voedselkettings en die interaksies tussen organismes in Lewe en Lewende Dinge volgende jaar in Gr. 8 leer.
Bestudeer die volgende diagram van 'n hidrokragstasie langs 'n dam. Beantwoord dan die vrae wat volg.
Die water in die dam aan die linkerkant is op 'n hoë vlak. Dit het die vermoë om na onder te beweeg. Watter soort energie het die water?
Die water het potensiële energie.
Beskryf die energieoordrag soos die water by die uitlaatplek na onder vloei.
Die potensiële energie word omgeskakel na kinetiese energie soos die water na onder vloei/beweeg.
Die vloeiende water draai die turbines. Dit is 'n meganiese stelsel. Watter soort energie het die turbine?
Dit het kinetiese energie.
Die opwekker dra dan die energie oor tussen twee stelsels. Die kinetiese energie in die meganiese stelsel word oorgedra as kinetiese energie in die elektriese stelsel wanneer elektrisiteit opwek word. Watter dele vorm die elektriese stelsel in die diagram?
Die elektriese stelsel bestaan uit die opwekker, kragdrade en dan die huise/geboue in die stad.
Wat is die uitset van hierdie stelsel? Met ander woorde, wat kry die stad?
Die stad kry elektrisiteit om toestelle, masjiene, apparate, ligte en hittesisteme te laat werk.
Potensiële energie is die energie wat in 'n stelsel gestoor word.
Kinetiese energie is die energie wat 'n voorwerp besit vanweë sy beweging.
Energie word in joules (J) gemeet.
Energie kan nie geskep of vernietig word nie. Dit kan slegs van een deel van 'n stelsel na 'n ander oorgedra word. Dit is die Wet van die Behoud van Energie.
Energie word oorgedra in stelsels. Die insetenergie word deur die hele stelsel oorgedra en versprei en energie word behou.
Daar is verskeie energiesisteme byvoorbeeld:
meganiese stelsels
termiese stelsels
elektriese stelsels
biologiese stelsels
Energie word ook tussen verskillende stelsels oorgedra.
Konsepkaart
Voltooi die konsepkaart hieronder deur 'n paar voorbeelde van voorwerpe met potensiële energie of kinetiese energie in te vul.
Onderwysersweergawe wys meer voorbeelde van moontlike antwoorde wat die leerders kan verskaf vir potensiële energie en kinetiese energie. Daar 'n ook baie ander voorbeelde moontlik.
Hersieningsvrae
Wat is potensiële energie? Noem twee voorbeelde van stelsels wat potensiële energie besit. [3 punte]
Dit is die energie wat in 'n stelsel gestoor word. Daar is baie verskillende voorbeelde van potensiële energie. Byvoorbeeld: voorwerpe wat bo die oppervlak gehou word, rekkies wat uitgerek is, batterye besit ook potensiële energie.
Wat is kinetiese energie? Noem twee voorbeelde van stelsels wat kinetiese energie besit. [3 punte]
Dit is die energie wat 'n stelsel het wanneer dit beweeg. Daar is baie verskillende voorbeelde van kinetiese energie. Leerders kan enige bewegende voorwerp as 'n voorbeeld hier gebruik.
Wat sê die Wet van die Behoud van Energie? [1 punt]
Energie kan nie geskep of vernieting word nie. Dit kan slegs oorgedra word van een deel van 'n stelsel na 'n ander.
Kyk na die prentjies hieronder.
Watter bal het die meeste potensiële energie? [1 punt]
Verduidelik jou keuse. [1 punt]
Bal A het meer potensiële energie.
Bal A is hoër as bal B, relatief tot die grond, so dit het meer potensiële energie.
Voltooi die sinne deur die ontbrekende woorde in te vul. Skryf die sinne volledig uit en onderstreep jou antwoord.
'n Plant ontvang energie vanaf die _____ en gebruik die energie om _____ te maak. Die plant verander van die suiker na _____ en stoor dit in sy blare, vrugte en ander dele. Die plant besit _____ energie wat jy kan gebruik wanneer jy die plant eet. [4 punte]
Wanneer 'n vliegtuig valskermspringers hoog in die lug neem, gee dit aan hulle _____ energie. Wanneer hulle uit die vliegtuig spring en vryval, het hulle _____ energie. [2 punte]
Hierdie weermagvalskermspringers het so pas by 'n vliegtuig uitgespring.
'n Plant ontvang energie vanaf die Son en gebruik die energie om voedsel/suiker/glukose te maak. Die plant verander van die suiker na stysel en stoor dit in sy blare, vrugte en ander dele. Die plant besit potensiële energie wat jy kan gebruik wanneer jy die plant eet.
Wanneer valskermspringers uit 'n helikopter of vliegtuig spring word potensiële energie omgeskakel na kinetiese energie soos hulle val.
Teken 'n energieoordrag-vloeidiagram om te wys hoe energie van die Son tot in jou kos, en dan tot in jou liggaam kan kom. [3 punte]
Leerders moet die Son, 'n plant, 'n dier wat die plant eet, en dan 'n persoon wat die dier eet, teken.
'n Hoogspringer begin hardloop. Soos wat sy die dwarslat bereik, stoot sy haarself van die grond af weg sodat haar liggaam na bo beweeg en sy oor die dwarslat seil. Sy val dan aan die ander kant op sagte kussings wat op die grond gepak is.
'n Hoogspringer spring oor die dwarslat.
Dink aan haar sprong, vanaf die oomblik dat haar voete die grond verlaat. Sy beweeg op in die lug, vir 'n oomblik hou sy op om boontoe te beweeg wanneer sy oor die dwarslat gly en beweeg dan ondertoe.
Wanneer het sy die meeste potensiële energie? [1 punt]
Wanneer het sy die meeste kinetiese energie? [1 punt]
Het sy 'n bietjie potensiële energie sowel as 'n bietjie kinetiese energie op enige punt tydens haar sprong? Indien jy ja antwoord, noem een posisie in haar sprong waar dit waar is. [2 punte]
Aan die bopunt van haar sprong (omdat dit die punt is waar sy die verste bo die grond is).
Sy het die meeste kinetiese energie net voor sy die kussings aan die ander kant tref (want dit is wanneer sy die vinnigste beweeg).
Ja, sy het beide kinetiese en potensiële energie op verskeie punte in haar sprong. Dit is enige punt op pad na haar hoogste punt, of op pad na haar laagste punt aan die ander kant van die dwarslat (enige een van die twee opsies).
Watter soort energie (kinetiese, potensiële energie, of beide) is daar in elkeen van die volgende stelsels? [6 punte]
'n Bergfietsryer aan die bopunt van 'n berg.
Petrol in 'n opgaartenk.
'n Resieskar wat teen maksimumspoed ry.
Water vloei by 'n waterval af voor dit die dam onder bereik.
Die opgewende veer in 'n staanhorlosie.
'n Werkende yskasmotor.
Potensiële energie
Potensiële energie
Kinetiese energie
Beide
Potensiële energie
Kinetiese energie
Bestudeer die volgende diagram en beantwoord die vrae wat volg.
Daar is twee stelsels betrokke in die volgende diagram waar 'n ketel ingeprop is om water te kook. Identifiseer hierdie twee stelsels. [2 punte]
Beskryf die energieoordrag binne-in en tussen die twee stelsels. [2 punte]
Dit is 'n elektriese stelsel en 'n termiese stelsel.
Die elektriese stroombaan dra energie oor aan die element van die ketel, wat dan energie oordra aan die water. Die watermolekules kry meer en meer kinetiese energie by totdat die water begin kook.
