מחבר: מטח צוות מדע וטכנולוגיה

שנת ההוצאה: תשע"ב - 2012

מילות מפתח: חומרים; מדע; מבנה החומר; חומרי גלם; כימיקלים; חומרי-גלם; מדעי הטבע

המדריך משולב בספר התלמיד, וכתובות בו הנחיות והערות דידקטיות למורה ותשובות לשאלות שבספר, המפתחות יכולות שונות של ידע, של הבנה, של יישום ושל חשיבה מסדר גבוה. המדריך למורה מכיל גם מבחר של פרטי הערכה (שלא נמצאים בספר לתלמיד) לבחינת הידע הנרכש, ותשובות לפריטים אלה. אל הספר

נושא/נושאים: , חט"ב

תוכן הספר:

• מדריך למורה מדעי החומר לכיתה ז

• מבוא

• פרקי הלימוד - הקשר לתכנית הלימודים והבהרות מתודיות

• מבנה היחידה

• שאלות הערכה

• תוכן העניינים

• פרק 1: מבוא למדעי החומר

• שחזור של כלי עבודה מתקופת האבן. כלי עבודה זה הורכב משילוב של שלושה חומרים טבעיים, בתהליך עיבוד פשוט.

• כדי לייצר את הטלפון הסלולרי הזה השתמשו במאות חומרים שונים. המעגלים החשמליים, שהם ה"מוח" של הטלפון, מכילים מתכות שונות, כמו נחושת, זהב, עופרת וניקל, וחומרים קרמיים, צג הטלפון מורכב מחומרים מסוג גביש נוזלי, מזכוכית או מפלסטיק, הסוללה מכילה מתכות וחומרים אחרים, ומסגרת הטלפון מורכבת מחומרים פלסטיים. הטלפון רוטט או מצלצל בעקבות תנודות של חומר קרמי שהועבר בו זרם חשמלי.

• המשקולת ומידת התארכות הקפיץ מידת התארכות דוגמה

• פרק 2: אנרגיה סביבנו

• טחנת רוח

• התכת ברזל

• טורבינה בתחנת כוח

• גלישה על גל

• מכונת כביסה פועלת

• כיפוף סרגל

• נר בוער

• נורה מאירה

• כלב רץ

• קפיצה על טרמפולינה

• עמודי חשמל

• מכונית נוסעת

• מים חמים

• רוח

• חומרי דלק (פחם)

• מפל מים

• שמש

• הכדור למעלה, לפני שחרורו.

• הכדור באמצע הדרך למטה.

• הכדור למטה, פחוס.

• הכדור באמצע הדרך למעלה.

• הכדור בנקודת השיא שלו, למעלה.

• ‭.4‬ לאחר פגיעת הכדור ברצפה הכדור נעצר ומתפחס, ואנרגיית התנועה שלו הופכת לאנרגיה אלסטית.

• ‭.3‬ ברגע הפגיעה ברצפה הכדור מאבד את כל אנרגיית הגובה שהייתה לו, ואנרגיית התנועה היא המרבית.

• ‭.2‬ הכדור מאבד אנרגיית גובה וצובר אנרגיית תנועה.

• ‭.1‬ בשלב זה אנרגיית הגובה של הכדור מרבית.

• אנרגיית גובה אנרגיית תנועה אנרגיה אלסטית

• מכונית סולרית צעצוע

• מצב א - הילדה בשיא הגובה בצד ימין

• מצב ג - הילדה בשיא הגובה בצד שמאל

• מצב ב

• מפל מים, ליטוגרפיה, אשר ‭,(M. C. Escher)‬

• המתקן שבאמצעותו הראה ג'ול שאפשר להפוך את אנרגיית הגובה של משקולת לחום באמצעות חיכוך של גלגל כנפיים במים.

• פרק 3: גוף וחומר

• מעץ מייצרים מוצרים שונים.

• כסאות מייצרים מחומרים שונים.

• נפח החלב באריזה זו הוא 1 ליטר.

• מסת הסוכר באריזה זו היא 1 ק"ג.

• הקילוגרם התקני

• מאזני כפות גופי מדידה

• כאשר מאזני הכף המכניים במצב מאוזן מסת הגוף שווה לסכום המספרים שהתקבלו על כל אחד מן הצירים. לדוגמה, במקרה הזה מסת הגוף היא: 300 גרם ‭40 +‬ גרם ‭7 +‬ גרם ‭347 =‬ גרם.

• מאזני כף מכניים

• משקלו של אסטרונאוט בחלל קטן ממשקלו על פני כדור הארץ, אך מסתו אינה משתנה.

• מאזניים דיגיטליים

• מד כוח (מאזני קפיץ)

• צפיפות של חומרים שונים

• חומר זה קל כל כך, עד שאפשר להניח אותו על ה"סבא" של צמח שן הארי בלי שיתפרק.

• חור שחור (איור)

• מתכת שוקעת במים.

• עץ צף על פני המים.

• מדוע צף בקבוק הזכוכית על פני המים? אמנם הזכוכית צפופה מן המים, אך רוב נפחו של הבקבוק מלא באוויר, וצפיפותו של האוויר נמוכה מזו של המים.

• כדור פלזמה

• ברק

• דשנים המשמשים להזנת צמחים מורכבים גם מחומרים המכילים חנקן, החיוניים לקיומם ולהתפתחותם של יצורים חיים.

• ללא החמצן שבמכל האוויר של הצוללן, לא יוכל הצוללן לשהות במים זמן ממושך.

• לפחמן דו–חמצני צפיפות גבוהה מזו של האוויר, והוא אינו מאפשר בערה. לכן לכיבוי שרפות משתמשים במכלים המתיזים קצף ובו פחמן דו–חמצני.

• מודל של ספינת האוויר הינדנבורג. בשל צפיפותו הנמוכה של גז המימן השתמשו בו בעבר למילוי ספינות אוויר ששימשו לתחבורה אווירית. בשנת 1937 התלקח המימן שבספינת האוויר הינדנבורג והיא נשרפה לחלוטין. בעקבות כך הופסק לגמרי השימוש במימן בספינות אוויר.

• בתרשים זה מתוארת העלייה בריכוזו של הפחמן הדו–חמצני באוויר בעשרות השנים האחרונות.

• בתרשים זה מתוארים השינויים בטמפרטורה בעולם במאות השנים האחרונות. חוקרים מסבירים את העלייה בטמפרטורה בעלייה בריכוזם של גזי חממה, ובראשם הפחמן הדו–חמצני והמתאן, הנובעת מהעלייה ברמת החיים, בתיעוש ובפיתוח.

• הובלת נוזלים בצינורות

• מים מינרליים

• מים מזוקקים משמשים במגהצי קיטור.

• צורתו של גוש הפלסטלינה הזה יכולה להשתנות, אך נפחו אינו משתנה.

• גרגירי חול בהגדלה. כל גרגיר חול הוא חתיכה קטנטנה של סלע, המקיימת את כל תכונות המוצק.

• חופן של חול מכיל המון גרגירים קטנים של חול.

• פרק 4: חומרים, תכונות ושימושים

• כלי חיתוך מאבן

• כלי חרס

• ראשי חצים וחניתות מברזל

• כתר מנחושת

• מסך מגע

• מגן ברכיים מ– ‭D3O‬

• בד דוחה מים עלי צמח הנלומבו

• חומרים מתכלים משמשים לייצור מוצרים שונים. לדוגמה: בתמונה שלפניכם חרוזים העשויים מעמילן מוקצף, המתכלה בטבע.

• מתכות מוליכות חום.

• שמן הוא נוזל בטמפרטורת החדר.

• חוט הנחושת מוליך חשמל.

• מוליכים למחצה משמשים לייצור שבבים (צ'יפים) למחשבים.

• קורי העכביש הם חזקים.

• היהלום הוא קשה.

• גומי הוא אלסטי.

• הבצק הוא פלסטי.

• הלכה לציפורניים מסיסה באצטון.

• מתכות הן מבריקות.

• זכוכית היא שקופה.

• אח (קמין)

• לוח האירוג'ל מבודד את הפרח מחום הלהבה.

• גופה של החללית מכוסה במגני חום, המונעים מהחום הנוצר בחיכוך בין החללית לבין האוויר לעבור אל תוך החללית בעת חדירתה לכדור הארץ ולהזיק לצוות האסטרונאוטים.

• מקדח

• קבקב הקלוג, העשוי מעץ, הוא חלק מהלבוש המסורתי ההולנדי.

• העלאת רעיונות ופתרונות

• התקנת שכבת בידוד

• איגלו מלבני שלג

• לבני בוץ

• עיבוד שבבי של מתכת

• רתך בעבודתו

• אבני "לגו" מיוצרות בתהליך של יציקת פלסטיק.

• עיבוד פלסטי של חימר - הקדרית מפעילה בידיה כוח על החימר כדי לשנות את צורתו.

• פסולת מזהמת את הסביבה.

• פרק 5: מבנה החומר

• מים נשפכים.

• זהב וברזל שונים זה מזה.

• סוכר מתמוסס בתה חם.

• גז מתפשט בכלי.

• על פי אמפדוקלס, גם הארנבון מורכב מארבעה יסודות.

• אריסטו

• דמוקריטוס

• צורן (סיליקון) תמונה זו, של חלקיקי צורן, נוצרה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים, המאפשר הגדלה של עד פי מיליון.

• צילו של כדור הארץ מוטל על הירח, בעת ליקוי לבנה. קו הצל המעוגל מעיד על צורתו הכדורית של כדור הארץ.

• הציור של דקל

• הציור של אור

• כשפותחים בקבוק בושם, חלק מחלקיקיו - אלו הנמצאים במצב צבירה של גז - מפעפעים החוצה מן הבקבוק ומתפזרים בין חלקיקי האוויר. פעפוע חלקיקי אוויר חלקיקי בושם

• איברי חוש הריח של העש הזכר, הנמצאים במחושיו, רגישים מאוד. הם מסוגלים לקלוט אפילו חלקיק בודד של פרומון.

• גז קר החלקיקים נעים לאט יותר ומתנגשים בדופנות הכלי בקצב ובעוצמה נמוכים יותר. גז חם החלקיקים נעים מהר יותר ומתנגשים בדופנות הכלי בקצב ובעוצמה גבוהים יותר.

• טיפת כספית בכלי זכוכית

• חרק הולך על פני המים.

• פעפוע בכוס מים

• חומר א חומר ב

• גביש של מלח שולחן

• זכוכית היא מוצק לא גבישי (אמורפי‭.(‬

• ליחידה הבסיסית של גביש מלח השולחן צורה של קובייה.

• פרופ' דן שכטמן, ובידו דגם של גביש קוואזי–מחזורי.

• "ריצוף" מסודר מחזורי באריחים בעלי סימטריה משולשת, מרובעת או משושה. היחידה הבסיסית בגביש היא תלת–ממדית.

• האם יכול להיות גביש המורכב מיחידות בסיס בעלות סימטריה מחומשת?

• דגם הממחיש סידור מסודר אך לא מחזורי של יחידות בעלות סימטריה מחומשת.

• המחברת שבה רשם פרופ' שכטמן את תוצאות התצפיות שלו ביום הגילוי. לפניו ראו את אותן התוצאות ארבעה חוקרים אחרים, אך הם לא הבינו את מה שראו.

• אילן רמון וניסוי "הגן הכימי" במעבורת החלל "קולומביה"

• תוצאות הניסוי בגבישי סידן כלורי בכדור הארץ

• תוצאות הניסוי בגבישי סידן כלורי בחלל

• פרק 6: חום ושינויים בחומר

• המים הקפואים שבקרחון ניתכים והופכים למים נוזלים. זהו שינוי פיזיקלי.

• היווצרות חלודה על חפץ עשוי מברזל היא שינוי כימי.

• חום עובר מגוף חם יותר לגוף קר יותר, עד שהטמפרטורות שלהם משתוות.

• מעבר חום באמצעות הולכה

• מעבר חום באמצעות הסעה

• מעבר חום מהלהבה ליד באמצעות קרינה

• גלשני רוח

• שמש וים

• בקבוק מים בקרח

• אח בוערת

• מייבש שער

• כוס משקה חם בידיים

• רדיאטור

• חימום מים

• חמאה ניתכת.

• מי השלולית מתאדים.

• המים בסיר רותחים.

• המראה של "קרח יבש"

• חימום כסף

• חיפושיות מדבר

• כספית

• סלע שנסדק בהשפעת חימום וקירור

• קרחונים צפים על פני הים. תופעה זו לא הייתה מתקיימת לולא המבנה המיוחד של המים, שבגללו קרח פחות צפוף ממים.

• האנומליה של המים

• המצב בהתחלה

• התוצאה (אחרי שהבלון נטבל באמבט הקר)

• מחוץ לכדור - צפיפות גבוהה יחסית של חלקיקי אוויר הנעים במהירות נמוכה. בתוך הכדור - צפיפות נמוכה יחסית של חלקיקי אוויר הנעים במהירות גבוהה.

• הטמפרטורה זהה, והאנרגיה התרמית שונה.

• מילון מונחים

עמודים:

א  ב  ג  ד  ה  ו  ז  ח  ט  י  יא  יב  יג