دروس الفيزياء ثلاثية الأبعاد للصف الثاني الثانوي
٢٢ درساً تفاعليّاً ثلاثيّ الأبعاد في الفيزياء للصف الثاني الثانوي، مربوطة بكتاب الوزارة: صورة كلّ درس وأبرز نقاطه ورابط يفتحه مجّاناً على السبّورة.
الفيزياء تصف حركةً وقوىً ومجالاتٍ متغيّرة، والصورة الثابتة في الكتاب لا تُظهر كيف يتغيّر الناتج حين يتغيّر المتغيّر. لهذا جمعنا في هذه الصفحة دروس الفيزياء ثلاثيّة الأبعاد للصف الثاني الثانوي في حروف و دروس: ٢٢ درساً تفاعليّاً، كلّ درسٍ منها مربوطٌ باسمه في كتاب الوزارة، يحرّكه الطالب بإصبعه أو يعرضه المعلّم على السبّورة، ويعمل مجّاناً في المتصفّح دون تنزيل.
ستجد تحت كلّ درسٍ عنوانه كما في الكتاب، وصورةً من النموذج نفسه، وأبرز ما يخرج به الطالب منه، وزرّاً يفتحه مباشرةً. ومن الدروس هنا: «مضخّة الحرارة والثلاجة» و«مبدّلات السرعة في الدرّاجة» و«مستوى الإسناد: أين نضع الصفر؟».
جرّب أوّل درس الآن ←كلّ دروس مختبر حروف 3D
كيف تستخدم هذه الدروس في الحصّة؟
- قبل الشرح: افتح النموذج على السبّورة واطرح سؤالاً تنبّؤيّاً: «ماذا تتوقّعون أن يحدث لو…؟»، ودع الطلاب يجيبون قبل أن تحرّك شيئاً.
- أثناء الشرح: حرّك النموذج خطوةً خطوة مع فقرات الكتاب، وكبّر الجزء الذي تتحدّث عنه؛ فيربط الطالب المصطلح بشكله.
- بعد الشرح: اطلب من طالبٍ أن يأتي ويحرّك النموذج ويشرح لزملائه ما يرى، أو استعمل وضع «تحدَّ نفسك» إن كان في الدرس.
- للتقويم: اختم بجولة لعبة حروف التنافسيّة على أسئلة الدرس نفسه.
الطاقة الحرارية
مضخّة الحرارة والثلاجة
الدرس 6-2: تغيرات حالة المادة وقوانين الديناميكا الحرارية (الفيزياء 2، الفصل 6: الطاقة الحرارية، الصفحات ١٨٤–١٩٢)
افتح المضخة الحرارية وتابع سائل التبريد بين الضاغط والمكثف والأنبوب الشعري والمبخر، ثم اعكس الصمامات لتحوّلها من التبريد صيفاً إلى التسخين شتاءً.
- الحرارة تنتقل تلقائياً من الأسخن إلى الأبرد؛ ونقلها عكس ذلك ممكن لكن ببذل شغل (محرك الضاغط).
- المكيّف لا «يصنع البرودة»؛ إنه ينتزع الحرارة من الداخل ويطرحها في الخارج.
- في التبريد صيفاً: الصمامان ١ و٢ مفتوحان، فالملف الداخلي مبخّر والخارجي مكثّف.
المحرّك الحراري
الدرس 6-2: تغيرات حالة المادة وقوانين الديناميكا الحرارية (الفيزياء 2، الفصل 6: الطاقة الحرارية، الصفحات ١٨٣–١٨٤)
أدِر محرّك الاحتراق الداخليّ عبر أشواطه الأربعة، وشاهد الحرارة QH تتحوّل إلى شغل W بينما تخرج QL مع العادم والمبرّد، واحسب الكفاءة.
- الشمعة تُشعل خليط الهواء والجازولين؛ والهواء الساخن المتمدد هو الذي يدفع المكبس.
- تعود الدورة إلى وضعها الأول: يُطرد الهواء الحار ويدخل هواء جديد، وتتكرر عدة مرات كل دقيقة.
- مثال: دخلت حرارة ٨٠٠ جول وضاع منها ٦٠٠ جول، فالشغل ٢٠٠ جول والكفاءة ٢٥٪.
الاتزان الحراري
الدرس 6-1: درجة الحرارة والطاقة الحرارية (الفيزياء 2، الفصل 6: الطاقة الحرارية، الصفحات ١٦٦–١٧٤)
أزِل العازل بين قالبين ساخن وبارد، وشاهد الحرارة تتدفّق حتى تتساوى درجتا الحرارة بينما يبقى مجموع الطاقة ثابتاً.
- الطاقة الحرارية مجموع طاقات الجزيئات، ودرجة الحرارة ترتبط بـمتوسط طاقة الجزيء الواحد.
- جزيئات الجسم الساخن ليست كلها بطاقة واحدة؛ لها مدى واسع من الطاقات لكن متوسطها أعلى.
- عند تلامس القالبين تنتقل الطاقة من الأسخن إلى الأبرد؛ ولا ينتقل «البرد» إلى الساخن.
المسعر: قياس الطاقة الحرارية
الدرس 6-1: درجة الحرارة والطاقة الحرارية (الفيزياء 2، الفصل 6: الطاقة الحرارية، الصفحات ١٧٣–١٧٤)
أسقط قطعة خارصين ساخنة في ماء المسعر، وشاهد ميزاني الحرارة يقتربان حتى الاتزان، واحسب درجة الحرارة النهائية.
- نضع مادة ساخنة معلومة الكتلة في ماء بارد معلوم الكتلة والدرجة داخل وعاء معزول.
- تنتقل الحرارة من المادة إلى الماء حتى تتساوى درجتا حرارتهما (اتزان حراري).
- من ارتفاع درجة حرارة الماء نحسب الطاقة التي كسبها، وهي نفسها ما فقدته المادة.
مقاييس الحرارة: من الصفر المطلق إلى السوبرنوفا
الدرس 6-1: درجة الحرارة والطاقة الحرارية (الفيزياء 2، الفصل 6: الطاقة الحرارية، الصفحات ١٦٦–١٦٩)
اصعد ببالون هيليوم على برجٍ يمتدّ من الصفر المطلق إلى انفجار السوبرنوفا، وشاهد ذرّاته تتباطأ حتى يسيل الهيليوم ثم تتوقّف، وحوّل بين الكلفن والسلسيوس والفهرنهايت.
- درجات الحرارة في الكون تمتدّ على مدى هائل؛ ولذلك يُرسم محورها لوغاريتمياً، وتُوسَّع منطقة الحياة اليومية لتُقرأ بوضوح.
- تبريد البالون يُبطئ ذرّات الهيليوم فتصطدم بجداره أقل، فينكمش البالون مع أنّ عدد الذرّات لم يتغيّر.
- عند الصفر المطلق تفقد الذرّات حركتها الحرارية، فلا توجد درجة أدنى منه: −273.15 °C.
الإنتروبي وسهم الزمن
الدرس 6-2: تغيرات حالة المادة وقوانين الديناميكا الحرارية (الفيزياء 2، الفصل 6: الطاقة الحرارية، الصفحات ١٨٥–١٨٦)
أسقط كرة بيسبول وسط جزيئات الهواء وشاهدها تتشتّت، ثم اعكس الزمن لترى فيلماً لا يحدث تلقائيًا: الطاقة محفوظة في الاتجاهين والإنتروبي يحدّد الاتجاه.
- القانون الأول يحفظ الطاقة في الاتجاهين، لكنه لا يحدّد أيّ الاتجاهين يحدث فعلاً؛ هذا دور القانون الثاني.
- الكرة الساقطة تعطي جزيئات الهواء طاقتها فتتحرك في اتجاهات وسرعات عشوائية، فيزداد الإنتروبي.
- لو عُرض الفيلم معكوساً (جزيئات تتجمع وتدفع الكرة) لما خالف قانون حفظ الطاقة؛ لكنه لا يحدث تلقائياً.
الشغل والطاقة والآلات البسيطة
مبدّلات السرعة في الدرّاجة
الدرس 4-2: الآلات (الفيزياء 2، الفصل 4: الشغل والطاقة والآلات البسيطة، الصفحات ١١٦–١٢٠)
بدّل السرعة وشاهد السلسلة تنتقل بين التروس، وقارن الفائدة الميكانيكية المثالية على أرضٍ مستوية وفي صعود تلّ شديد الانحدار.
- تغيير الترسين يغيّر IMA؛ IMA الكبيرة تناسب صعود التل والتسارع، والصغيرة تناسب الأرض المستوية والسرعة.
- مثال: ترس أمامي ٤٢ وخلفي ٢٨ يعطي IMA = ٢٨ ÷ ٤٢ ≈ ٠٫٦٧؛ ولو صار الخلفي ٢١ لانخفضت IMA إلى ٠٫٥.
- الآلة لا تزيد الطاقة: ما نربحه من قوة عند الصعود ندفع ثمنه دورات دواسة أكثر.
الآلات البسيطة والفائدة الميكانيكية والكفاءة
الدرس 4-2: الآلات (الفيزياء 2، الفصل 4: الشغل والطاقة والآلات البسيطة، الصفحات ١١٠–١١٦)
شغّل تسع آلات (رافعة، بكرات، عجلة ومحور، عجلة القيادة، مستوى مائل، إسفين، برغي، وآلة المشي البشرية) وقارن MA وIMA، وشاهد الشغل المبذول والناتج وكفاءة الآلة.
- الآلة لا تزيد الطاقة؛ تغيّر حجم القوة أو اتّجاهها، وما توفّره من قوة تدفع ثمنه مسافةً أطول.
- MA تقيس القوى (ما تعطيه الآلة فعلاً)، وIMA تقيس المسافات (ما تعطيه آلة بلا فقد): الفرق بينهما هو الاحتكاك.
- الكفاءة = MA ÷ IMA × ١٠٠. مثال: رافعة MA = ٢٫٧ وIMA = ٣ كفاءتها ٩٠ ٪، والباقي يضيع حرارةً.
الطاقة وحفظها
مستوى الإسناد: أين نضع الصفر؟
الدرسان 5-1 و5-2: الأشكال المتعددة للطاقة، وحفظ الطاقة (الفيزياء 2، الفصل 5: الطاقة وحفظها، الصفحات ١٣٦–١٤٢)
حرّك مستوى الإسناد وشاهد طاقة الوضع تتغيّر بينما يبقى التغيّر فيها ثابتاً، وقارن كرةً تسقط رأسياً بأخرى تنزلق على مستوى مائل.
- مستوى الإسناد اختيارٌ منّا: نضعه عند يد اللاعب أو عند أعلى نقطة، وتتغير قيمة طاقة الوضع بتغيّره.
- إذا جعلنا مستوى الإسناد عند أقصى ارتفاع صارت طاقة الوضع سالبة لكل موضع تحته؛ وهذا لا يخالف شيئًا.
- في كل اختيار يبقى المجموع الكلي للطاقة ثابتًا طوال الرحلة، لكن رقمه يختلف من اختيار لآخر.
أنواع التصادم والطاقة
الدرس 5-2: حفظ الطاقة (الفيزياء 2، الفصل 5: الطاقة وحفظها، الصفحات ١٤٦–١٤٧)
صادِم عربتين في ثلاث حالات وقارن الطاقة الحركية قبل التصادم وبعده: تزداد أو تبقى ثابتة أو تقلّ، بينما يبقى الزخم محفوظاً.
- في الحالات الثلاث الزخم محفوظ وقيمته نفسها قبل التصادم وبعده، أما الطاقة الحركية فتختلف.
- الحالة ١ (نابض ينفلت): الطاقة الحركية تزداد لأن النابض أضاف طاقة، فهو تصادم فوق مرن.
- الحالة ٢ (تتوقف C وتنطلق D): الطاقة الحركية ثابتة، فهو تصادم مرن.
البندول: الطاقة الميكانيكيّة ثابتة
الدرس 5-2: حفظ الطاقة (الفيزياء 2، الفصل 5: الطاقة وحفظها، صفحة ١٤٢)
حرّك ثقل البندول من A إلى C وراقب طاقة الوضع والحركة على عمود الطاقة وفي رسم علاقة الطاقة والموقع، ثم أطلق البندول لترى أنّ مجموعهما ثابت.
- إزاحة الثقل إلى A تتطلب شغلاً من قوة خارجية، فيكتسب النظام طاقة ميكانيكية.
- لحظة التحرير عند A كل الطاقة طاقة وضع؛ وعند B كلها طاقة حركة فيبلغ الثقل أقصى سرعته.
- في أي موقع: طاقة الوضع + طاقة الحركة = مقدار ثابت (الخط الأفقي في الرسم).
الغطّاس والبلبل: طاقة حركية خطية ودورانية
الدرس 5-1: الأشكال المتعددة للطاقة (الفيزياء 2، الفصل 5: الطاقة وحفظها، الصفحات ١٣٢–١٣٣)
تابع غطّاساً يثب عن اللوح ويدور حول مركز كتلته، وقارن طاقته الحركية الخطية والدورانية في كل مرحلة، وبلبلاً يدور في مكانه ومركز كتلته ثابت.
- الغطّاس يدفع اللوح بقدميه فيبذل شغلاً، وهذا الشغل يتحوّل إلى طاقة حركية خطّية (حركة مركز الكتلة) وأخرى دورانية (الدوران حوله).
- في القرفصاء تصغر المسافات بين أجزاء الجسم والمحور فيدور أسرع، فتكبر الطاقة الدورانية؛ وعند الدخول بقامةٍ مفرودة تظهر الطاقة خطّيّةً في الغالب.
- البلبل الدائر في مكانه له طاقة حركية دورانية رغم أنّ مركز كتلته لا يتحرّك، وهذا يصحّح ظنّ «لا طاقة بلا انتقال».
الجاذبية
قوانين كبلر: المدار الإهليلجي والمساحات المتساوية
الدرس 1-1: حركة الكواكب والجاذبية (الفيزياء 2، الفصل 1: الجاذبية، الصفحات ١٠–١١)
تابع الكوكب على مداره الإهليلجي والشمس في إحدى البؤرتين، وشاهد الخطّ الوهمي يمسح مساحات متساوية في أزمنة متساوية.
- مدار الكوكب إهليلج مفلطح لا دائرة، والشمس عند إحدى بؤرتيه وليست في مركزه.
- سرعة الكوكب ليست ثابتة: هو أسرع حين يقترب من الشمس وأبطأ حين يبتعد عنها.
- في زمنين متساويين يكتسح الخط الوهمي قطاعين متساويين في المساحة: القريب من الشمس قصير عريض، والبعيد طويل نحيل.
قانون كبلر الثالث: الأبعاد والأزمنة الدورية
الدرس 1-1: حركة الكواكب والجاذبية (الفيزياء 2، الفصل 1: الجاذبية، صفحة ١١)
قارن أبعاد الكواكب عن الشمس بأزمنتها الدورية، وشاهد مكعّب النسبة يساوي مربّعها، ثم تتبّع مذنّبَي هالي وهيل-بوب.
- كلما ابتعد الكوكب عن الشمس طال زمنه الدوري؛ يتمّ عطارد دورات كثيرة قبل أن يتمّ نبتون دورة واحدة.
- القانون يقارن كوكبين: لو كان بعد كوكبٍ ٤ أمثال بعد الأرض لكان زمنه الدوري ٨ سنوات (٤³ = ٦٤ ثم نأخذ الجذر).
- القانونان الأول والثاني لكل كوكب وحده، أما الثالث فيربط حركة عدّة كواكب تدور حول الجرم نفسه.
انحناء الزمكان: الشبكة المطاطيّة وانحراف الضوء
الدرس 1-2: استخدام قانون الجذب الكوني (الفيزياء 2، الفصل 1: الجاذبية، صفحة ٢٦)
غيّر كتلة الكرة الصفراء وشاهد الشبكة المطاطيّة تنحني والكرة الحمراء تدور حولها وتتسارع قربها، ثم أطلق حزمة ضوء من نجم بعيد لترى انحرافها كما رُصد في كسوف الشمس سنة ١٩١٩م.
- الكتلة الكبيرة تحني الفضاء كما تُغوِّر الكرةُ الثقيلة الشبكة المطاطية؛ وكلما زادت الكتلة زاد الانحناء.
- الكرة الصغيرة قرب المنطقة المنحنية تسلك مساراً منحنياً وتتسارع؛ وهكذا يُفسَّر تجاذب الشمس والأرض بتشوّه الفضاء.
- الضوء أيضاً يتبع الفضاء المنحني، فينحرف مساره قرب الأجرام الكبيرة جداً: لا يقتصر تأثير الجاذبية على المادة.
ميزان كافندش: كيف وُزنت قوّة الجاذبيّة بين كرتين؟
الدرس 1-1: حركة الكواكب والجاذبية (الفيزياء 2، الفصل 1: الجاذبية، صفحة ١٥)
قرِّب الكرتين الكبيرتين من الصغيرتين وشاهد الذراع تلتوي التواءً لا تراه العين، ثم تابع الشعاع المنعكس عن المرآة وهو يقطع التدريج حتى تتعادل قوة السلك مع قوة التجاذب.
- الجذب المتبادل بين كرتين على الأرض ضئيل جداً، فلم يُقَس إلا بعد نحو مئة عام من نيوتن، بجهازٍ شديد الحساسية.
- ذراعٌ أفقية بكرتين صغيرتين تتدلّى من سلكٍ رفيع، وبقربها كرتان كبيرتان؛ فيلوي الجذبُ الذراعَ ويلتوي معها السلك.
- تتوقف الذراع حين يتعادل التواء السلك مع قوة التجاذب بين الكرات.
الحركة الدورانية
عزم القوة والباب
الدرس 2-2: ديناميكا الحركة الدورانية (الفيزياء 2، الفصل 2: الحركة الدورانية، الصفحات ٤٢–٤٣)
ادفع الباب من نقاطٍ وزوايا مختلفة، وشاهد ذراع القوة والعزم يتغيّران، واكتشف لماذا يُفتح الباب أسهل من عند المقبض.
- أسهل فتح للباب بالتأثير عند المقبض (أبعد نقطة عن المفصلات) وبزاوية قائمة على الباب.
- العزم يزداد بثلاثة أشياء: مقدار القوة، وبُعد نقطة تأثيرها عن المحور، وجيب الزاوية بين القوة ونصف القطر.
- مثال: قوة ٢٠ نيوتن عند مقبض يبعد ٠٫٧٥ م بزاوية قائمة تعطي عزماً ١٥ نيوتن.متر؛ وبزاوية ٣٠° يصير ٧٫٥ نيوتن.متر.
الراديان وقرص CD
الدرس 2-1: وصف الحركة الدورانية (الفيزياء 2، الفصل 2: الحركة الدورانية، الصفحات ٣٧–٣٨)
أدِر قرص CD وشاهد الزاوية بالراديان تلتفّ خيوطاً بطول نصف القطر، واكتشف لماذا الدورة الكاملة 2π، واحسب المسافة d = rθ.
- نقطة على الحافة تقطع في دورة كاملة مسافة ٢π × نصف القطر؛ لذلك الدورة الكاملة ٢π راديان (≈ ٦٫٢٨).
- الدوران عكس عقارب الساعة موجب، ومع عقارب الساعة سالب.
- الأرض تدور ٢π راديان في ٢٤ ساعة، فتدور ٢π/٣ في ٨ ساعات (ثلث اليوم).
الاتزان
الاستقرار والانقلاب
الدرس 2-3: الاتزان (الفيزياء 2، الفصل 2: الحركة الدورانية، الصفحات ٤٨–٤٩)
أمِل صندوقين وشاهد خطّ الوزن من مركز الكتلة: متى يعود الصندوق إلى قاعدته ومتى ينقلب، ولماذا تنقلب الشاحنة المرتفعة قبل السيارة المنخفضة.
- حين نميل الصندوق حول حافته يتعاكس عزم القوة الدافعة مع عزم الوزن الذي يحاول إعادته.
- عندما يصير مركز الكتلة فوق النقطة الداعمة ينعدم عزم الوزن؛ وبعدها يعمل العزمان في الاتجاه نفسه فينقلب الصندوق.
- كلما كانت القاعدة أعرض ومركز الكتلة أخفض احتاج القلب إلى ميلٍ أكبر؛ فالصندوق المنخفض العريض أثبت من المرتفع الضيق.
القرص الدوّار وقوّة كوريوليس
الدرس 2-3: الاتزان (الفيزياء 2، الفصل 2: الحركة الدورانية، الصفحات ٥٣–٥٤)
ارمِ كرةً على قرص دوّار وقارن مسارها كما يراه مراقبٌ خارج القرص ومراقبٌ عليه، ثم شاهد قذيفة تنحرف على الأرض الدوّارة والرياح تلتفّ حول الضغط المنخفض.
- الكرة تسير في خط مستقيم لمن يقف خارج القرص، وتبدو منحنية لمن يدور معه؛ الحركة لم تتغير، تغيّر الإطار فقط.
- قوة كوريوليس ليست حقيقية: أثرٌ ظاهري ينشأ من رصد الحركة الأفقية داخل إطار دوّار.
- قذيفة تُطلق من خط الاستواء نحو الشمال تحمل سرعة شرقية أكبر مما تحتها من الأرض، فتسقط شرق الهدف.
مركز الكتلة: مفتاح الشدّ والمضرب ولاعب الجمباز
الدرس 2-3: الاتزان (الفيزياء 2، الفصل 2: الحركة الدورانية، الصفحات ٤٧–٤٨)
تتبّع نقطةً على مفتاح شدٍّ دائر فتجدها تتموّج إلا مركز كتلته، وعلّق مضرب تنس من نقطتين لتجد مركز كتلته عند تقاطع الخطّين، وشاهد لاعب الجمباز يحلّق.
- مفتاح الشدّ الدائر ينزلق مركز كتلته في خطٍّ مستقيم، أما أي نقطة أخرى فيه فترسم مساراً متموّجاً لأنها تدور حول المركز.
- الجسم الحرّ يدور حول محورٍ يمرّ بمركز كتلته، ويتحرك هذا المركز كأن الجسم كلّه مجتمعٌ فيه.
- لإيجاد المركز علّق الجسم (كالمضرب) من نقطة وارسم الخط الرأسي تحتها، ثم أعد التعليق من نقطة أخرى؛ تقاطع الخطين هو مركز الكتلة.
حفظ الزخم
حفظ الزخم: تصادم كرتين
الدرس 3-2: حفظ الزخم (الفيزياء 2، الفصل 3: الزخم وحفظه، الصفحات ٧٤–٨٣)
اضرب كرة البلياردو بزوايا مختلفة وشاهد أسهم الزخم قبل التصادم وبعده، واجمعها رأساً لذيل لترى أنّ الزخم الكلّيّ محفوظ.
- كل كرة تؤثر في الأخرى بقوة، والقوتان متساويتان ومتعاكستان مهما اختلف حجما الكرتين وسرعتاهما.
- لذلك دفعاهما متساويان ومتعاكسان: ما تكسبه كرة من زخم تفقده الأخرى، ويبقى زخم النظام ثابتاً.
- ضربةٌ في المنتصف توقف الكرة C وتنطلق D بالخط نفسه؛ والضربة الجانبية تفرّق الكرتين بزاويتين.
دروس ثلاثيّة الأبعاد لصفوفٍ ومواد أخرى
- دروس الفيزياء ثلاثيّة الأبعاد — الصف الثالث الثانوي
- دروس الكيمياء ثلاثيّة الأبعاد — الصف الثاني الثانوي
- دروس الأحياء ثلاثيّة الأبعاد — الصف الثاني الثانوي
- دروس الرياضيات ثلاثيّة الأبعاد — الصف الثاني الثانوي
أسئلة شائعة
هل دروس الفيزياء ثلاثيّة الأبعاد مجّانيّة؟
نعم، تعمل مجّاناً في المتصفّح على السبّورة الذكيّة والحاسب والجوّال والآيباد، ومن داخل تطبيق حروف و دروس في «مختبر حروف 3D».
هل الدروس مطابقة لكتاب الصف الثاني الثانوي؟
كلّ نموذجٍ مربوطٌ بدرسٍ محدّد في كتاب الوزارة بالاسم والوحدة والصفحات كما يظهر تحت عنوانه، ويظهر أيضاً بجانب الدرس نفسه حين يختار المعلّم الكتاب والفصل في التطبيق.
كيف أعرضها على الطلاب في الفصل؟
اضغط «افتح الدرس ثلاثيّ الأبعاد» تحت أيّ درس، ثم افتحه بملء الشاشة. يمكنك تدوير المشهد وتقريبه باللمس أو الفأرة، وفي كثيرٍ من الدروس ملخّصٌ جاهز وأوضاعٌ متعدّدة تتنقّل بينها أثناء الشرح.
اقرأ المزيد
دروس ثلاثيّة الأبعاد في حروف و دروس: أوّلها «أطوار القمر وكسوف الشمس»