الفيزياء

مختبر القوى والآلات البسيطة بالواقع الافتراضي

يبني الطلاب روافع وبكرات ومنحدرات، ويقيسون القوى والمسافات ويكتشفون بأنفسهم قوانين التوازن. بعض التجارب بمقياس لا يمكن بناؤه في الصف: أرجوحة عليها فيل، وجسر تعبره شاحنة، ورافعة موقع بناء.

تجارب: 24الأعمار 8–18مواضيع: 3

يعرض هذا الكتالوج مختبرات متاحة اليوم إلى جانب محتوى قيد التخطيط والتطوير. ولا يُعدّ عرض أي محتوى فيه التزاماً بتطويره أو بموعد إطلاقه.

كيف يعمل المختبر

نغيّر متغيراً واحداً، نقيس ونقارن بالتوقع

لا تستطيع نظارات الواقع الافتراضي أن تجعل الحمل يبدو ثقيلاً، لذلك تُعرض كل قوة في هذا المختبر على مقياس متصل بالأداة. يتوقع الطلاب، ويغيّرون متغيراً واحداً، ويقيسون ويسجّلون ويقارنون بتوقعهم، فينتقلون من الحدس إلى الدليل.

موضوع 1

الروافع وعزم القوة ومركز الثقل

في الابتدائية يكتشف الطلاب أن الأبعد أقوى، وفي الإعدادية يقيسون قانون الرافعة، وفي الثانوية يحسبون العزوم وقوى الارتكاز والاستقرار.

الابتدائية

الأعمار 8–12
الأعمار 8–10

أرجوحة العمالقة

سؤال الاستقصاء
كيف يمكن لطفل خفيف أن يوازن أرجوحة يجلس عليها فيل؟
ماذا يفعل الطلاب
يضع الطلاب شخصيات وصناديق على أرجوحة بالحجم الحقيقي ويحرّكونها حتى تتوازن.
لماذا الواقع الافتراضي
مقياس لا يتسع له أي صف: يقف الطلاب بجانب أرجوحة عملاقة ويتجولون حولها.
الأعمار 9–12

نرفع سيارة بعتلة

سؤال الاستقصاء
أين نضع نقطة الارتكاز لنرفع سيارة بأقل قوة؟
ماذا يفعل الطلاب
يحرّك الطلاب نقطة الارتكاز على طول عتلة طويلة، ويضغطون على المقبض ويقرؤون القوة اللازمة على المقياس.
لماذا الواقع الافتراضي
حمولة لا يمكن رفعها في الصف، بأمان تام.
الأعمار 9–12

عربة اليد الذكية

سؤال الاستقصاء
أين نضع الحمولة في عربة اليد ليسهل رفعها؟
ماذا يفعل الطلاب
يحمّل الطلاب صناديق في أماكن مختلفة، ويرفعون العربة من المقابض ويقارنون القوة على المقياس.
لماذا الواقع الافتراضي
أداة بالحجم الحقيقي وعمل باليدين، مع قياس فوري.

الإعدادية

الأعمار 12–15
الأعمار 12–14

قانون الرافعة

سؤال الاستقصاء
ما العلاقة بين الكتل وأبعادها عن نقطة الارتكاز عندما تتوازن الرافعة؟
ماذا يفعل الطلاب
يعلّق الطلاب أثقالاً على عارضة مرقّمة، ويوازنونها ويسجّلون الحالات في جدول ويكتشفون القاعدة.
لماذا الواقع الافتراضي
أثقال بلا حدود، ومسطرة تلتصق بالعارضة، وإعادة فورية لتكرار القياس.
الأعمار 13–15

ثلاثة أنواع من الروافع

سؤال الاستقصاء
ماذا نربح وماذا نخسر عندما نغيّر ترتيب نقطة الارتكاز والحمل والقوة؟
ماذا يفعل الطلاب
يركّب الطلاب ثلاثة أشكال للرافعة، ويرفعون بكل منها ويقارنون القوة ومسافة الحركة.
لماذا الواقع الافتراضي
تركيب باليدين وانتقال سريع بين الأشكال، دون ثلاث أدوات منفصلة.
الأعمار 13–15

المرفق كرافعة

سؤال الاستقصاء
لماذا تحتاج العضلة إلى قوة أكبر بكثير من الوزن الذي تحمله اليد؟
ماذا يفعل الطلاب
يضع الطلاب أجساماً في كف نموذج ذراع بالحجم الحقيقي ويقرؤون قوة العضلة على المقياس.
لماذا الواقع الافتراضي
نفحص النموذج من كل زاوية، بجانب ذراع الطالب نفسه.

الثانوية

الأعمار 15–18
الأعمار 15–17

عارضة على دعامتين

سؤال الاستقصاء
كيف يتوزع وزن الشاحنة بين دعامتي الجسر أثناء عبورها؟
ماذا يفعل الطلاب
يحرّك الطلاب شاحنة على جسر بالحجم الحقيقي، ويقرؤون قوة الارتكاز عند كل دعامة، ثم يتوقعونها بالحساب.
لماذا الواقع الافتراضي
يقف الطلاب تحت الجسر ويرون أسهم القوى بثلاثة أبعاد.
الأعمار 15–18

الرافعة البرجية والثقل الموازن

سؤال الاستقصاء
إلى أي مسافة تستطيع الرافعة نقل حمولة دون أن تنقلب؟
ماذا يفعل الطلاب
يحرّك الطلاب الحمولة على ذراع الرافعة ويضبطون الثقل الموازن، ومؤشر الاستقرار يعرض محصلة العزوم.
لماذا الواقع الافتراضي
مقياس موقع بناء، وذراع طويلة فوق الرأس.
الأعمار 15–17

مركز الثقل والاستقرار

سؤال الاستقصاء
عند أي زاوية ينقلب الجسم، وكيف يتعلق ذلك بارتفاعه وقاعدته؟
ماذا يفعل الطلاب
يبني الطلاب برجاً من المكعبات، ويميلون السطح تدريجياً ويقيسون زاوية الانقلاب.
لماذا الواقع الافتراضي
يرى الطلاب من كل جهة الخط العمودي من مركز الثقل واللحظة التي يخرج فيها عن القاعدة.
موضوع 2

الاحتكاك والمستوى المائل والطاقة

في الابتدائية يقارن الطلاب الأسطح، وفي الإعدادية يقيسون قوة الاحتكاك والطاقة ويفحصون ما يؤثر فيهما، وفي الثانوية يحلّلون القوى إلى مركّبات ويحسبون معامل الاحتكاك.

الابتدائية

الأعمار 8–11
الأعمار 8–11

أي سطح يوقف الصندوق أسرع؟

سؤال الاستقصاء
على أي سطح يصل صندوق مدفوع بالقوة نفسها إلى أبعد مسافة؟
ماذا يفعل الطلاب
يطلق الطلاب صندوقاً على مسارات من الجليد والخشب والسجاد والرمل ويضعون علامة حيث توقف.
لماذا الواقع الافتراضي
أسطح غير موجودة في الصف، بطول عشرات الأمتار، وإطلاق متطابق في كل مرة.

الإعدادية

الأعمار 12–15
الأعمار 12–14

نسحب طوبة: قياس الاحتكاك

سؤال الاستقصاء
ما الذي يغيّر قوة الاحتكاك: السطح أم الكتلة أم السرعة؟
ماذا يفعل الطلاب
يسحب الطلاب طوبة بميزان نابضي، ويضيفون فوقها أثقالاً ويبدّلون الأسطح.
لماذا الواقع الافتراضي
مقياس قوة كبير وسهل القراءة، وأسطح كثيرة للمقارنة.
الأعمار 13–15

هل تؤثر مساحة التلامس؟

سؤال الاستقصاء
هل يصعب سحب طوبة على وجهها العريض أكثر من طوبة تقف على وجهها الضيق؟
ماذا يفعل الطلاب
يتوقع الطلاب، ثم يقلبون الطوبة على كل وجه ويسحبونها بالميزان النابضي.
لماذا الواقع الافتراضي
نفحص فوراً نتيجة تفاجئ كثيرين، دون ضجيج قياس مربك.
الأعمار 13–15

المستوى المائل: ندفع أم نرفع؟

سؤال الاستقصاء
هل من الأسهل رفع صندوق إلى منصة عبر منحدر أم برفعه عمودياً، وما الثمن؟
ماذا يفعل الطلاب
يضبط الطلاب زاوية المنحدر، ويسحبون الصندوق إلى أعلى ويقارنون بالرفع العمودي.
لماذا الواقع الافتراضي
منحدر ومنصة بالحجم الحقيقي، وتغيير فوري للزاوية.
الأعمار 14–15

من الارتفاع إلى الحركة

سؤال الاستقصاء
كيف يؤثر ارتفاع إطلاق الكرة على المسافة التي يتحركها المكعب الذي تصطدم به؟
ماذا يفعل الطلاب
يطلق الطلاب كرة على منحدر من خمسة ارتفاعات، ويقيسون إزاحة المكعب ويدرسون جدولاً ورسماً بيانياً.
لماذا الواقع الافتراضي
قياس دقيق وقابل للتكرار، مع جدول ورسم بياني يُبنيان أثناء التجربة.

الثانوية

الأعمار 15–18
الأعمار 15–17

تحليل الوزن على المستوى المائل

سؤال الاستقصاء
أي جزء من الوزن يسحب الجسم إلى أسفل المنحدر، وكيف يتغير مع الزاوية؟
ماذا يفعل الطلاب
يدير الطلاب المستوى المائل، ويثبّتون الجسم بميزان نابضي ويعرضون مركّبات القوة.
لماذا الواقع الافتراضي
أسهم متجهات في الفضاء حول الجسم، يمكن الدوران حولها وفحصها من كل جهة.
الأعمار 16–18

زاوية الانزلاق ومعامل الاحتكاك

سؤال الاستقصاء
كيف نقيس معامل الاحتكاك السكوني بمنقلة فقط؟
ماذا يفعل الطلاب
يرفع الطلاب تدريجياً لوحاً عليه جسم حتى لحظة الانزلاق، ويقيسون الزاوية ويحسبون.
لماذا الواقع الافتراضي
تكرار سريع للقياسات ومقارنة بطريقة الميزان النابضي.
الأعمار 16–18

جرّ مزلجة بزاوية

سؤال الاستقصاء
عند أي زاوية سحب تكون القوة اللازمة لجرّ المزلجة أصغر ما يمكن؟
ماذا يفعل الطلاب
يجرّ الطلاب مزلجة على الثلج، ويغيّرون زاوية السحب ويرسمون القوة مقابل الزاوية.
لماذا الواقع الافتراضي
زاوية السحب تتحدد من وضع يد الطالب، ومركّبات القوة تظهر على المزلجة.
موضوع 3

البكرات والتروس

في الابتدائية يستكشف الطلاب الاتجاه والسرعة، وفي الإعدادية يقيسون الفائدة الميكانيكية، وفي الثانوية يحسبون الشغل والعزم ونسب النقل.

الابتدائية

الأعمار 9–12
الأعمار 9–12

إلى أين سيدور الترس؟

سؤال الاستقصاء
إذا أدرنا الترس الأول باتجاه عقارب الساعة، فإلى أين وبأي سرعة سيدور الأخير؟
ماذا يفعل الطلاب
يركّب الطلاب تروساً بأحجام مختلفة على لوح، ويتوقعون ثم يديرون المقبض.
لماذا الواقع الافتراضي
تركيب حر بحجم كبير، دون قطع تسقط أو تعلق.
الأعمار 9–11

نرفع الدلو من البئر

سؤال الاستقصاء
ماذا تغيّر البكرة عند رفع الدلو: القوة أم الاتجاه؟
ماذا يفعل الطلاب
يرفع الطلاب دلواً بالبكرة ومن دونها ويقارنون اتجاه السحب وقراءة المقياس.
لماذا الواقع الافتراضي
بئر وبكرة بالحجم الحقيقي، وعمل باليدين.

الإعدادية

الأعمار 12–15
الأعمار 13–15

البكرة الثابتة والمتحركة

سؤال الاستقصاء
هل توفّر البكرة المتحركة القوة، وما المقابل؟
ماذا يفعل الطلاب
يثبّت الطلاب بكرة في السقف أو في الحمل، ويسحبون ويقيسون القوة ومسافة السحب وارتفاع الرفع.
لماذا الواقع الافتراضي
تركيب سريع وقياس دقيق لمسافات السحب.
الأعمار 14–15

نظام البكرات

سؤال الاستقصاء
كيف يحدد عدد أجزاء الحبل التي تحمل الحمولة القوة اللازمة؟
ماذا يفعل الطلاب
يضيف الطلاب بكرات إلى النظام، ويرفعون بيانو ويرسمون القوة مقابل عدد الأجزاء.
لماذا الواقع الافتراضي
حمولة بمقياس حقيقي وعدّ أجزاء الحبل بثلاثة أبعاد.
الأعمار 12–14

التروس: نسبة النقل

سؤال الاستقصاء
ما العلاقة بين عدد الأسنان وعدد دورات كل ترس؟
ماذا يفعل الطلاب
يبدّل الطلاب أزواج التروس، ويديرون المقبض عشر مرات ويعدّون الدورات.
لماذا الواقع الافتراضي
عدّ سهل للأسنان بحجم مكبّر، وتبديل سريع.

الثانوية

الأعمار 15–17
الأعمار 15–17

الشغل والفائدة الميكانيكية

سؤال الاستقصاء
هل توفّر الآلة البسيطة الشغل، أم تغيّر القوة فقط؟
ماذا يفعل الطلاب
يرفع الطلاب الحمولة نفسها إلى الارتفاع نفسه بالرافعة والمنحدر والبكرة، ويحسبون الشغل والكفاءة.
لماذا الواقع الافتراضي
ثلاث محطات عمل بالحجم الحقيقي في غرفة واحدة، بقياس موحّد.
الأعمار 15–17

تروس الدراجة

سؤال الاستقصاء
لماذا يساعد الترس الخفيف على صعود المرتفع، وماذا نخسر؟
ماذا يفعل الطلاب
يبدّل الطلاب تروس دراجة على حامل، ويديرون الدواسة ويحسبون السرعة والعزم.
لماذا الواقع الافتراضي
دراجة بالحجم الحقيقي ونظرة قريبة إلى السلسلة.
أسئلة شائعة

مختبر القوى والآلات البسيطة

كيف نقيس القوة في نظارات لا تحاكي الوزن؟

لا تنقل النظارات الإحساس بالوزن أو المقاومة، لذلك تُعرض كل قوة على مقياس (ميزان نابضي) متصل بالأداة. يقرؤه الطالب ويسجّله ويقارنه بتوقعه.

لأي أعمار يناسب المختبر؟

للأعمار من 8 إلى 18. في الابتدائية يلاحظ الطلاب اتجاه التغيّر، وفي الإعدادية يقيسون ويكتشفون قواعد مثل قانون الرافعة، وفي الثانوية يحسبون العزوم ويحلّلون القوى إلى مركّبات ويقدّرون الخطأ.

هل يحلّ المختبر محل التجارب في المختبر الفعلي؟

لا. إنه يكمّله بتجارب يصعب إجراؤها في الصف: أحمال ثقيلة، ومقياس جسر أو رافعة، وأسطح مثل الجليد والرمل.

يُحدَّث الكتالوج باستمرار، ويُضاف إليه المحتوى تدريجياً. تدعم المختبرات العربية والعبرية والإنجليزية ولغات أخرى. لمعرفة المختبرات المتاحة الآن لمدرستكم: service@prolabsxr.com

تريدون تجارب من هذا المختبر في مدرستكم؟

أخبرونا بالمواضيع التي تدرّسونها، وسنعود إليكم بما يناسب صفكم

احجزوا عرضاً حياً