משרד החינוך המינהל למדע וטכנולוגיה הפיקוח על הוראת המדע והטכנולוגיה

תחום תוכן מדע וטכנולוגיה

	נושא השיעור	אנרגיה סביבנו וסוגיה
	שכבת הגיל	כיתה ו
	משך השיעור	100 דקות (שני שיעורים בני 50 דקות כל אחד, מומלץ להעבירם ברצף)
	רציונל למורה	יחידה זו משמשת כפתיחה לנושא האנרגיה. השיעורים עוסקים בהכרת תופעות בטבע, שהן סוג של התרחשויות, לדוגמה: ענפים ועלים נעים ברוח. קל, יחסית, לזהות התרחשות הקשורה לתנועה גלויה לעין (ציפור עפה), אולם לעתים יש התרחשויות שבהן חל שינוי ללא תנועה שאפשר להבחין בה (כביסה מתייבשת על החבל). כדי שתתקיים התרחשות נחוצה אנרגיה. בתהליכים רבים בטבע מעורבת אנרגיה, למשל: קרינת השמש, רעידת אדמה, זרימת מים בנהרות, מפלי מים, ברקים וכן, קיומם של כל היצורים החיים. מכיוון שהמושג אנרגיה קשה להבנה נוהגים לתארו באמצעות דוגמאות מתאימות. במהלך היחידה התלמידים מזהים התרחשויות בטבע ומסיקים מסקנות על המשותף לכל ההתרחשויות – האנרגיה. התלמידים גם לומדים על צורות אנרגיה שונות הקיימות בטבע.
	הקשר לתכנית הלימודים	תחום תוכן מדעי החומר (כימיה, פיזיקה) תחום משנה אנרגיה סטנדרט תוכן 2.2. התלמידים יכירו ויבינו מושגים ועקרונות מדעיים הקשורים באנרגיה, יכירו את השימוש באנרגיה ויבינו את השפעתה על האדם, על החברה ועל הסביבה סטנדרט משנה 2.2.א. התלמידים יכירו מקורות אנרגיה וסוגי אנרגיה ויידעו שאנרגיה עוברת מסוג לסוג. הם יכירו עקרונות מדעיים הקשורים לאנרגיית אור ולאנרגיית קול ואת חשיבות האור והקול לקיומם של יצורים חיים. ציוני דרך • התלמידים יביאו דוגמאות למקורות אנרגיה (קרינת שמש, רוח, חומרי דלק). • התלמידים יביאו דוגמאות לצורות או לסוגים של אנרגיה (אנרגיה חשמלית, אנרגיית תנועה, אנרגיית חום, אנרגיית אור, אנרגיית קול, אנרגיה כימית). • התלמידים יתארו באמצעות דוגמאות את מעברי האנרגיה מצורה לצורה.
	מטרות התוכן והמיומנויות	מטרות תוכן • התלמידים יכירו התרחשויות סביבם. • התלמידים יסבירו שבהתרחשות רבות בטבע מעורבת אנרגיה. • התלמידים ייתנו דוגמאות לצורות אנרגיה (אנרגיה חשמלית, אנרגיית תנועה, אנרגיית חום, אנרגיית אור, אנרגיית קול, אנרגיה כימית). מיומנות • עבודה בצוות
	מושגים עיקריים לשיעור זה	• אנרגיה • התרחשות • סיעור מוחין – שמש אסוציאציות
	ידע מוקדם לשיעור	התלמידים מכירים דוגמאות למקורות אנרגיה (אור שמש, רוח, חומרי דלק).
	חומרי הוראה (כתובים ומתוקשבים)	• חושבים מדע מבינים סביבה סרטונים ברשת • צורות אנרגיה (בריינפופ) ספרי לימוד • תחנת הכוח והסביבה, הוצאת רמות, עמ' 18, בלי אנרגיה אי אפשר • מדע בעידן טכנולוגי, חלק שישי, הוצאת רכס, עמ' 53–54 • במבט חדש, כיתה ו, עמ' 78–79, 81 • מסע מדע ו, אנרגיה בעולמנו, עמ' 7–8 • מדע וטכנולוגיה במבט חדש, כיתה ו, הוצאת רמות, עמ' 77–130 מצגות • אנרגיה סביבנו, • יריד ההתרחשויות. ,

מהלך השיעור

אנרגיה סביבנו שקופית 1
ביחידה זו נלמד על – שקופית 2 1. אנרגיה ותופעות בטבע 2. לאנרגיה צורות רבות 3. נזהה התרחשויות בחצר בית הספר 4. נסיק על המשותף לכל ההתרחשויות
	מהלך השיעור	מבנה היחידה שקופית 3 יחידת ההוראה כוללת שלושה חלקים: חלק 1 תופעות הקשורות באנרגיה חלק 2 א. צורות אנרגיה בשימוש האדם ב. יריד ההתרחשויות-התנסות חלק 3 א. תופעות טבע הקשורות באנרגיה – סיור בחצר בית הספר ב. מיון ההתרחשויות לקבוצות על פי צורות אנרגיה ג. אנרגיה מופיעה בטבע בצורות שונות – סיכום

	השלב בשיעור	הנחיות לתלמיד	הנחיות למורה
	פתיחה	חלק 1: תופעות הקשורות באנרגיה שקופיות 4–5	חלק 1: תופעות הקשורות באנרגיה
		דיון במליאה קראו את התיאור של יואב על היום הראשון בנבחרת הנוער בכדורגל: "בלילה לא הצלחתי להירדם מרוב התרגשות, היה לי גם חם וקמתי להפעיל את המזגן. החלטתי לראות שוב את המהלכים של החלוץ במשחק בין ברצלונה ליוון וקמתי שוב, הדלקתי את האור והפעלתי את מכשיר הווידאו. בסוף נרדמתי. בבוקר התעוררתי מוקדם, התארגנתי במהירות ורצתי לרכב. אבא חיכה לי בתוך הרכב ומיד כשנכנסתי הוא הניע את הרכב, הפעיל את הרדיו ויצאנו לדרך, השמש זרחה ואני חייכתי כל הדרך. איזה כיף של יום". 1. האם לתיאור של יואב יש קשר לאנרגיה? 2. תנו דוגמאות נוספות לתופעות הקשורות באנרגיה.	דיון במליאה הדיון בכיתה נועד לברר ידע מוקדם על אנרגיה. קשה להגדיר אנרגיה, ואנו עושים זאת באמצעות הכרה של תופעות והתרחשויות הקשורות בה. שאלה 1: כל הפעולות שמבצע יואב – קימה, הדלקת אור, ריצה – דורשות השקעת אנרגיה להפעלת השרירים כדי לייצר תנועה. להדלקת אור ומכשיר וידאו נחוצה אנרגיה חשמלית. הנעת הרכב דורשת ניצול של מקור אנרגיה –דלק. שאלה 2: אור, קול, חום, חשמל ותנועה הן צורות אנרגיה. התפרצות הר געש, סערה בים ורעידת אדמה הן תופעות הקשורות באנרגיה.
	גוף השיעור	חלק 2א: צורות אנרגיה בשימוש האדם שקופית 6	חלק 2א: צורות אנרגיה בשימוש האדם
		עבודה בקבוצות 1. המשימות שלפניכם עוסקות בצורות אנרגיה. בחרו אחת מהן: א. מסע מדע ו, הוצאת כנרת, סוגי האנרגיה שאנחנו נעזרים בהם בחיי היום-יום, עמ' 8. ב. מדע בעידן טכנולוגי, חלק שישי, הוצאת רכס, עמ' 53 (הוקלד מספר הלימוד). ג. מדע וטכנולוגיה במבט חדש, כיתה ו, הוצאת רמות, עמ' 82–83. 2. העלו לקובץ שיתופי סיכום קצר על המשימה שביצעתם ומה שלמדתם על צורות האנרגיה.	עבודה בקבוצות המלצה לעבודה: אפשר לחלק את הכיתה לקבוצות וכל קבוצה תבצע את אחת המשימות. בדיון מסכם קצר מציגה כל קבוצה את המשימה שביצעה ואת מה שלמדה ממנה על צורות האנרגיה. המשגה על צורות (סוגי) אנרגיה: מדע בעידן טכנולוגי, הוצאת רכס, חלק שישי, עמ' 53 במשך שנים רבות נהגו להגדיר אנרגיה כ"יכולת לבצע עבודה". הגדרה זו מופיעה בכל ספרי הפיזיקה הישנים וגם ברבים מהחדשים. אולם המושג "לבצע עבודה" השתנה מאוד במרוצת הזמן, וגם הניסוחים של משמעות האנרגיה נעשו גמישים ורחבים יותר. מה שנחשב מבחינה פיזיקלית עבודה, יכול להיחשב גם שינוי בתכונות או במצב החומר (למשל, עלייה בטמפרטורה שלו). ישנם פיזיקאים שנמנעים מלתת הגדרה כוללת למושג אנרגיה, אלא עושים שימוש בנוסחאות המגדירות כל סוג אנרגיה בנפרד. חלקם מגדירים אנרגיה כיכולת להפיק חום. מומלץ לקרוא את המאמר: "אנרגיה איננה הכושר לעשות עבודה", תרגום מאמרו של רוברט לרמן, מכתב העת: חשמל ואנרגיה, מדריך למורה, בעריכת מרדכי בן צוק וחנה גולדרינג. המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע אנרגיה איננה הכושר לעשות עבודה
	התנסות	חלק 2ב: יריד ההתרחשויות – התנסות שקופית 7	חלק 2ב: יריד ההתרחשויות – התנסות
		עבודה בקבוצות עברו בין התחנות השונות, בצעו את המטלות המתוארות והשלימו את הטבלה שבקובץ יריד ההתרחשויות.	עבודה בקבוצות התלמידים עוברים בין התחנות השונות וחווים התרחשויות שונות. המלצה למורה: להכין לכל תחנה כרטיסייה עם הוראות הפעלה. המעגל החשמלי הרכיבו מעגל חשמלי שידליק את הנורה. צעצוע הפועל על קפיץ מתחו את קפיץ הצעצוע. שחררו את הצעצוע – מה קורה לצעצוע? זכוכית מגדלת השתמשו בזכוכית מגדלת ומקדו את אור השמש בנייר. מה קורה לנייר לאחר כמה דקות? מסילת כדורים הניחו כדור בראש המסילה, שחררו אותו שם. מה קורה לכדור? נר וגפרורים (למורה: אפשר להחליף נר בזיקוק) הדליקו נר, ...
		חלק 3א: תופעות טבע הקשורות באנרגיה – סיור בחצר בית הספר שקופית 8	חלק 3א: תופעות טבע הקשורות באנרגיה – סיור בחצר בית הספר
		עבודה בזוגות או בשלשות 1. צאו לסיור קצר בקרבת בית הספר ונסו לזהות בסביבה התרחשויות רבות ככל האפשר, גם כאלה הקשורות בכם. 2. רשמו את ההתרחשויות בטבלה הבאה: בעמודה הימנית רשמו את ההתרחשות. בעמודה השמאלית רשמו מה, לדעתכם, גרם להתרחשות. ההתרחשות מה גרם לה? ענפים של עץ הרוח שמניעה נעים את הענפים	עבודה בזוגות או בשלשות התרחשויות: צל – תנועה של כדור הארץ זרימת מים – הפרשי גבהים ציוץ ציפורים – תנועה של אוויר הליכת אנשים – שרירים המניעים עצמות. יש להפריד בין הגורם להתרחשות ובין הסיבה. למשל, אדם הולך הודות לפעולת השרירים שלו. כדי שהשרירים יפעלו הם צריכים אנרגיה שאותה הם מפיקים מתאי השריר. מדובר כאן באנרגיית התנועה של השרירים, שמקורה באנרגיה כימית – המזון (שבה נדון ביחידה העוסקת בהמרת אנרגיה). הערה למורה: אין להשתמש במונח "אנרגיית השרירים" לאור ההסבר הנ"ל, אלא במונח "אנרגיית תנועה של שרירים". ההתרחשות מה גורם להתרחשות? לילי ואורה מדברות הן משמיעות קולות ומקשיבות זו לזו חם בחוץ קרינת השמש מחממת את האוויר ילדים כותבים הילדים מפעילים את שרירי הידיים אופנוע נוסע דלק נשרף במנוע האופנוע ומפעיל את הגלגלים עלים על עץ זזים הרוח נושבת ומניעה את העלים זבובים עפים הזבובים מניעים את הכנפיים בעזרת השרירים ילד אוכל הילד מפעיל שרירים שונים כדי ללעוס מזון מים זורמים המים זורמים ממקום גבוה יותר למקום נמוך יותר
		חלק 3ב: מיון ההתרחשויות לקבוצות על פי צורת האנרגיה – סיכום שקופית 9	חלק 3ב: מיון ההתרחשויות לקבוצות על פי צורת האנרגיה – סיכום
		מליאה 1. מיינו את כל ההתרחשויות שראיתם בכיתה ובחוץ לפי צורת האנרגיה המתאימה. תנו לפחות חמש דוגמאות ההתרחשות צורת האנרגיה הקשורה בה         2. דונו במשותף לכל ההתרחשויות בטבע. היעזרו בממצאים שאספתם בסיור וביריד ההתרחשויות.	מליאה לשאלה 1: אנרגיית חום שמקורה בשמש היא סוג של אנרגיית אור ולא נכון להפרידה מאנרגיית אור השמש. צורת אנרגיה ההתרחשות אנרגיית רוח עלים זזים, שיער זז, סירה במים אנרגיית גובה טחנת קמח שעובדת על מפל מים, חפצים שנופלים מלמעלה אנרגיית תנועה רוח, זרימת מי הברז, נפילת כדור מגובה, תנועת אדם בגלל השרירים אנרגיה כימית פירוק ועיכול מזון, בעירה (אנרגיה שיש בפחם בנפט ומשתחררת כששורפים אותה). אנרגיה חשמלית מחשב עובד, נורה דולקת אנרגית קול יש רעש, דיבורים מאנשים אנרגיית אור / שמש מקרינת השמש אנרגיית חום / שמש חימום הסביבה לשאלה 2: האנרגיה קשורה לרוב ההתרחשויות בטבע. בתהליכים רבים בטבע מעורבת אנרגיה, כמו למשל קרינת השמש, רעידת אדמה, זרימת מים בנהרות, מפלי מים, ברקים ובקיומם של כל היצורים החיים.
	סיכום	חלק 3ג: אנרגיה מופיעה בטבע בצורות שונות – סיכום שקופית 10	חלק 3ג: אנרגיה מופיעה בטבע בצורות שונות – סיכום
		דיון במליאה 1. צפו בסרטון צורות אנרגיה (בריינפופ)– ורשמו את צורות האנרגיה שצוינו בסרטון. 2. התבוננו בקובץ השיתופי בצורות האנרגיה שיצרו כל הקבוצות בכיתה – אילו צורות אנרגיה קיימות בטבע? 3. כיצד קשורה האנרגיה בצורותיה השונות לתופעות טבע?	דיון במליאה הצפייה בסרטון משמשת לסיכום הדיון בצורות האנרגיה. בסרטון מתייחסים גם לאנרגיה קינטית, פוטנציאלית וגרעינית (מושגים שלא נדרש ללמוד אותם בבית הספר היסודי) ומומלץ לא לדון בהן, אלא אם כן מתעוררות שאלות אצל התלמידים. בתום הצפייה בסרטון דנים בסיכומים על צורות אנרגיה שהכינו כל הקבוצות ומסכמים את הנושא. לשאלה 3: בתהליכים רבים בטבע מעורבת אנרגיה, כמו, למשל, קרינת השמש, רעידת אדמה, זרימת מים בנהרות, מפלי מים, ברקים, בקיומם של כל היצורים החיים.
	רפלקציה	שקופית 11 מה למדתי היום? 1. משפט אחד או שניים על הנלמד השיעור. 2. 1–3 מושגים עיקריים שבהם עסקנו בשיעור ופירושם 3. מיומנות שבה השתמשנו, למשל: מיון, השוואה. 4. מה היה לי קשה בשיעור? במה השיעור חידש לי? איך אני יכול להשתמש במה שלמדתי בשיעור במקומות אחרים?
	העשרה מרכז למידה בכיתה הפעלה משחקית	שקופית 12 לפניכם חפצים שונים. הדגימו צורה של אנרגיה באמצעות פעילות מתאימה והכיתה תתאר באיזו אנרגיה מדובר: כדורים, רכיבי מעגל חשמלי (סוללה חוט נורה), סירת מפרש צעצוע בתוך מים שמזיזים אותה על ידי נשיפה, מזון (בשר, ירקות, פירות, אגוזים), פחם, אמפרמטר, צינור שדרכו ניתן לראות אור שמש.	צריך להדגים כאן ביטויים שונים של אותה צורת אנרגיה, כדי לא לגלוש להמרות אנרגיה. אנרגיה כימית – מזון פחם. אנרגיה חשמלית – מעגל. סירת מפרש – אנרגיית רוח. אמפרמטר – אנרגיה חשמלית. מודד המראה זרם חשמל הזורם במעגל. אנרגיית אור – צינור שדרכו נראה אור. דיבור – גם בו יש המרה, אבל זה פחות בולט.
		שקופיות 13–14 אנרגיית תנועה משני סוגים 1. הפילו כדור מהשולחן לרצפה: נפילת כדור מגובה היא דוגמה לתנועה שמקורה בהפרשי גובה. הקשר בין גובה לתנועה. הידעתם? מרבית ההתרחשויות שראינו וחווינו קשורות בתנועה, אבל יש התרחשויות הקשורות בשני סוגים של אנרגיית תנועה. צפו בסרטון (יוטיוב). מה ניתן ללמוד ממנו על הקשר בין גובה לתנועה? בצעו התנסויות שונות, צלמו אותן והסבירו את התופעה תוך כדי צילום (כמו בסרטון זה): הניחו חפץ במדרון משופע; הציבו כדור בקצה שולחן וגרמו לנפילתו; הציבו קוביות דומינו בזו אחר זו ותנו דחיפה לקובייה הראשונה כך שכולן תיפולנה בשרשרת. העלו את הסרטונים לאתר הבית-ספרי או הכיתתי	מדובר על שני סוגי אנרגיות: אנרגיה פוטנציאלית וקינטית (תנועה). הערה למורה: אנרגיה קינטית היא אנרגיית תנועה, וזהו אינו מושג שדנים בו ביסודי. אך כאן הוא מוזכר. אנרגיה חשמלית היא, למשל, הפרשי פוטנציאל. בזרימה של מים הפוטנציאל הוא של גובה. בכל המקרים של הפרשי פוטנציאל האנרגיה הפוטנציאלית נובעת מהפרשי גובה, לחץ (רוח – תנועת אוויר מאזור לחץ גובה לנמוך) ומתח (תנועת אלקטרונים באזור מתח חיובי לאזור מתח שלילי). שחרור הפוטנציאל מלווה בתנועה מצד לצד. אלה גלגולי אנרגיה.