دروس الفيزياء ثلاثية الأبعاد للصف الثالث الثانوي
٣٧ درساً تفاعليّاً ثلاثيّ الأبعاد في الفيزياء للصف الثالث 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 الثالث الثانوي في حروف و دروس: ٣٧ 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: «كيف يعمل الهولوغرافي؟» و«تشريح الموجة المستعرضة» و«الموجة الطوليّة في النابض».
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.
التداخل والحيود
كيف يعمل الهولوغرافي؟
الدرس 1-2: الحيود (كيف يعمل؟ الهولوغرافي) (الفيزياء 3، الفصل 1: التداخل والحيود، صفحة ٢٤٦)
تابع شعاع الليزر وهو ينقسم إلى حزمة مرجعيّة وحزمة الجسم، ويتداخلان على لوح الفيلم، ثم أضئ اللوح لترى الصورة ثلاثيّة الأبعاد.
- يسقط الليزر على مفرّق فيتفرع إلى حزمتين مترابطتين: إحداهما تذهب إلى الجسم والأخرى تبقى «مرجعًا».
- المرايا توجّه الحزمتين، والعدسات تُباعد أشعتهما بعضها عن بعض فتغطي الجسم واللوح.
- الضوء المشتت عن الجسم يلتقي بالحزمة المرجعية على اللوح، فيُسجَّل نمط تداخل لا صورة عادية.
مبدأ هيجنز والحيود
الدرس 4-2: الطبيعة الموجية للضوء (الفيزياء 3، الفصل 4: أساسيات الضوء، صفحة ١٢٢)
ضيّق الفتحة وشاهد مويجات هيجنز من نقاط مقدّمة الموجة تصنع مقدّمة جديدة تنحني حول الحواف، ثم ضع عصا جريمالدي وتأمّل ظلّها.
- تصنع كل نقطة على مقدمة الموجة مويجة دائرية، وتتراكب المويجات فتُكوّن مقدمة الموجة التالية.
- في الفتحة الواسعة تبقى المقدمة مستقيمة في الوسط وتنحني عند الحافتين فقط.
- كلما ضاقت الفتحة اتسع الانحناء حتى تصير المقدمة شبه دائرية.
الاهتزازات والموجات
تشريح الموجة المستعرضة
الدرس 2-2: خصائص الموجات (الفيزياء 3، الفصل 2: الاهتزازات والموجات، الصفحات ٦٣–٦٦)
غيّر تردّد الحبل وشاهد الطول الموجيّ يتغيّر والسرعة ثابتة، واقرأ القمة والقاع والسعة على الحبل وعلى الرسمين البيانيّين.
- الموجة تنقل الطاقة ولا تنقل مادة الوسط: الحبل يبقى في يد الهازّ، والعلامة عند P تصعد وتنزل فقط.
- في الموجة المستعرضة تتحرك نقاط الحبل عموديًّا على اتجاه انتشار الموجة.
- سرعة الموجة يحدّدها الوسط، أما التردد والزمن الدوري فيحدّدهما المصدر؛ هزّ الحبل أسرع لا يجعل الموجة أسرع.
الموجة الطوليّة في النابض
الدرس 2-2: خصائص الموجات (الفيزياء 3، الفصل 2: الاهتزازات والموجات، صفحة ٦٣)
اضغط لفّات النابض ثم أطلقها، وشاهد التضاغطات والتخلخلات تنتقل بينما تهتزّ كلّ لفّة في مكانها.
- ضمّ عدة لفّات ثم تركها يولّد نبضتين طوليتين تتحركان في الاتجاهين.
- كل لفّة تتحرك ذهابًا وإيابًا على الخط نفسه الذي تنتشر عليه الموجة؛ ولا تسافر مع الموجة.
- المنطقة المتضاغطة تتبعها منطقة متخلخلة، وتنتقل هذه الأنماط على النابض بسرعة يحدّدها النابض.
الموجات السطحيّة في الماء
الدرس 2-2: خصائص الموجات (الفيزياء 3، الفصل 2: الاهتزازات والموجات، صفحة ٦٤)
تتبّع جسيمات الماء على سطح البحيرة وهي تدور في مسارات دائرية، وقارنها بالجسيمات الأعمق.
- جسيم الماء على السطح يتحرك في مسار دائري: يصعد وينزل مع حركة أفقية في الوقت نفسه.
- لذلك للموجة السطحية خصائص المستعرضة (الصعود والهبوط) وخصائص الطولية (الأمام والخلف) معًا.
- الجسيمات تدور في مكانها؛ الذي ينتقل على سطح الماء هو شكل الموجة وطاقتها.
الموجات الموقوفة
الدرس 2-3: سلوك الموجات (الفيزياء 3، الفصل 2: الاهتزازات والموجات، الصفحات ٦٩–٧١)
اضبط تردّد يدك حتى يرنّ الحبل، وشاهد العقد والبطون تظهر قسماً بعد قسم، وانظر إلى الموجتين الساقطة والمنعكسة اللتين تكوّنانها.
- الحبل مثبّت عند الباب، فتنعكس الموجة هناك وتعود مقلوبة وتتراكب مع الموجة القادمة من اليد.
- الموجة الموقوفة ليست موجة ساكنة بلا حركة: هي تداخل موجتين متعاكستي الاتجاه، ظاهرها واقف.
- لا يظهر النمط الثابت إلا عند ترددات معيّنة؛ أما غيرها فاهتزاز صغير مضطرب.
الحدّ الفاصل وتراكب النبضات
الدرس 2-3: سلوك الموجات (الفيزياء 3، الفصل 2: الاهتزازات والموجات، الصفحات ٦٩–٧٠)
أرسل نبضة نحو حائط أو حلقة حرّة أو نابض أخفّ وأثقل وشاهد كيف تنعكس وتنفذ، ثم أرسل نبضتين متقابلتين لترى التداخل.
- عند حائط صلب ترتدّ النبضة مقلوبة بسعة قريبة من سعتها الأصلية، فتعود معظم الطاقة إلى الخلف.
- عند حلقة حرة الحركة ترتدّ النبضة معتدلة غير مقلوبة.
- عند وصل نابضين مختلفين ينعكس جزء من النبضة وينفذ جزء، وتُحدّد خصائص النابضين اتجاه المنعكسة.
حوض الموجات: مقدّمات الموجة والانعكاس
الدرس 2-3: سلوك الموجات (الفيزياء 3، الفصل 2: الاهتزازات والموجات، الصفحات ٧٢–٧٣)
أدِر الحاجز في حوض الموجات وشاهد الموجات المستقيمة تنعكس بزاوية تساوي زاوية السقوط، وألقِ حجراً لترى مقدّمات الموجة والأشعّة المتعامدة عليها.
- موجات سطح الماء تنتشر في بعدين؛ نمثلها بخطوط أو دوائر تمرّ على القمم تسمى مقدمات الموجة.
- مقدمة الموجة تبيّن الطول الموجي فقط؛ أما السعة فلا تظهر في الرسم.
- الشعاع عمودي على مقدمات الموجة ويكفي لتحديد اتجاه الانتشار، فنرسمه بدل رسم المقدمات كلها.
انكسار الموجات في الماء الضحل
الدرس 2-3: سلوك الموجات (الفيزياء 3، الفصل 2: الاهتزازات والموجات، صفحة ٧٣)
غيّر عمق الماء فوق اللوح وشاهد الموجة تبطؤ ويقصر طولها الموجيّ وينحني مسارها عند الحدّ الفاصل، بينما يبقى التردّد ثابتاً.
- عندما تعبر الموجة من الماء العميق إلى الضحل تقلّ سرعتها ويتغير اتجاهها: هذا هو الانكسار.
- تردد الموجة لا يتغير، لأن موجات المنطقة الضحلة تولّدها موجات المنطقة العميقة نفسها.
- بما أن λ = v/f والتردد ثابت، فنقصان السرعة يعني أن الطول الموجي أقصر في الماء الضحل.
النابض: قانون هوك والحركة التوافقية
الدرس 2-1: الحركة الدورية (الفيزياء 3، الفصل 2: الاهتزازات والموجات، الصفحات ٥٨–٦٠)
علّق ثقلاً وراقب استطالة النابض تتناسب طردياً مع القوة، واقرأ ثابت النابض ميلاً وطاقة الوضع مساحةً، ثم اسحب الثقل وأفلته وتتبّع القوة والتسارع والسرعة.
- كلما ضاعفنا الثقل المعلّق تضاعفت استطالة النابض؛ فالعلاقة بين القوة والاستطالة خط مستقيم يمرّ بالأصل.
- ميل هذا الخط هو ثابت النابض k، والمساحة المظلّلة تحته هي طاقة الوضع المرونية المختزنة.
- القوة تعمل دائمًا عكس الإزاحة، فتعيد الجسم نحو موضع الاتزان؛ لذلك تتكرر حركته اهتزازًا متوازنًا.
الصوت
الأوتار وجودة الصوت
الدرس 3-2: الرنين في الأعمدة الهوائية والأوتار (الفيزياء 3، الفصل 3: الصوت، الصفحات ٩٦–٩٧)
شُدّ الوتر وشاهد التردّد يرتفع، واجمع التوافقيّات لتعرف لماذا يختلف صوت العود عن الشوكة الرنّانة.
- الوتر مشدود الطرفين، فلكل نمط عقدتان عند الطرفين؛ وفي النمط الأول بطن واحد وطول الوتر نصف الطول الموجي.
- يحدث الرنين حين يساوي طول الوتر مضاعفاتٍ لنصف الطول الموجي، فتكون الترددات مضاعفات للتردد الأساسي: f₂ = 2f₁، f₃ = 3f₁.
- سرعة الموجة في الوتر تعتمد على قوة الشد وعلى كتلة وحدة الطول؛ كلما شُدّ الوتر زادت السرعة فارتفع التردد.
أنبوب الرنين
الدرس 3-2: الرنين في الأعمدة الهوائية والأوتار (الفيزياء 3، الفصل 3: الصوت، الصفحات ٩٤–٩٦)
اطرق الشوكة الرنّانة وارفع الأنبوب ببطء حتى يعلو الصوت عند أطوال الرنين، وشاهد الضغط والإزاحة داخل عمود الهواء واحسب سرعة الصوت.
- حين نرفع الأنبوب أو نخفضه يعلو صوت الشوكة ويخفت بالتناوب؛ يعلو عندما يكون عمود الهواء في رنين معها.
- الموجة الصادرة عن الشوكة تنعكس عن سطح الماء، فإذا عادت قمة الضغط مع صدور قمة جديدة تقوّت الموجتان وتكوّنت موجة موقوفة.
- في الأنبوب المغلق بطن ضغط عند الماء وعقدة ضغط عند الفوهة؛ أقصر عمود يساوي ربع الطول الموجي، ثم ٣/٤ ثم ٥/٤…
الأنبوب المفتوح الطرفين
الدرس 3-2: الرنين في الأعمدة الهوائية والأوتار (الفيزياء 3، الفصل 3: الصوت، صفحة ٩٦)
مُدّ أنبوباً مفتوح الطرفين وقارن أطوال الرنين فيه بالأنبوب المغلق.
- الأنبوب المفتوح تنعكس فيه الموجة عند الطرفين مقلوبة الضغط، فتتكوّن عقدة ضغط عند كل طرف.
- أقصر عمود رنين يساوي نصف الطول الموجي، ثم λ ثم ٣λ/٢…: كل مضاعفات نصف الطول الموجي.
- طول الرنين الأول في المفتوح ضعف نظيره في المغلق، فيكون تردد المفتوح بطول الأنبوب نفسه ضعف تردد المغلق.
الجرس يهتزّ: موجات الصوت
الدرس 3-1: خصائص الصوت والكشف عنه (الفيزياء 3، الفصل 3: الصوت، الصفحات ٨٦–٩٦)
اقرع الجرس وشاهد التضاغطات والتخلخلات تنتقل في الوسط والجزيئات تتذبذب في مواضعها، ثم بدّل الوسط بين الفراغ والهواء والماء والحديد وقارن سرعة الصوت، وأفرغ الهواء لترى الصمت.
- الجرس حين يتحرك للأمام يرفع ضغط الهواء أمامه، وحين يرجع يخفضه؛ فالصوت تغيّرات في الضغط تنتقل بتصادم الجزيئات.
- الذي يسافر هو الموجة لا الهواء؛ فكل جزيء يتذبذب حول موضعه ولا ينتقل من الجرس إلى الأذن.
- الصوت موجة طولية: الجزيئات تهتز موازية لاتجاه الانتشار، والطول الموجي هو المسافة بين مركزي ضغط مرتفع متتاليين.
تأثير دوبلر: صفّارة الإسعاف
الدرس: خصائص الصوت والكشف عنه (الفيزياء 3، الفصل 3: الصوت، صفحة ٨٩)
حرّك سيّارة الإسعاف وشاهد قمم الموجات تتزاحم أمامها وتتباعد خلفها، فيقصر الطول الموجيّ ويرتفع التردّد عند المراقب الذي تقترب منه ويقلّ عند الذي تبتعد عنه، ثم اجعل المصدر ثابتاً وقرّب المراقب منه.
- حين يتحرك المصدر تنتشر كل موجة في دائرة مركزها موضعه لحظة إطلاقها، فتتزاحم القمم أمامه وتتباعد خلفه.
- المراقب الذي يقترب منه المصدر (A): طول موجي أقصر ← تردد أعلى ← صوت أحدّ.
- المراقب الذي يبتعد عنه المصدر (B): طول موجي أطول ← تردد أقل ← صوت أغلظ.
دوائر التوالي والتوازي الكهربائية
أدوات السلامة: المنصهر وقاطع الدائرة
الدرس 5-2: تطبيقات الدوائر الكهربائية (الفيزياء 3، الفصل 5: دوائر التوالي والتوازي الكهربائية، صفحة ٣٥٨)
شغّل الأجهزة على التوازي وراقب الشريط الفلزي المزدوج يسخن ويتقوّس فيفتح القاطع، وقارنه بالمنصهر الذي ينصهر ويُستبدل.
- كلما شغّلنا جهازًا إضافيًّا على التوازي قلّت المقاومة المكافئة فزاد التيار في الأسلاك.
- التيار الزائد يسخّن الأسلاك وقد يصهر عازلها فتتلامس وتحدث دائرة قصر وربما حريق.
- المنصهر قطعة فلز رقيقة سمكها يحدّد التيار الآمن؛ إذا زاد التيار انصهرت وقطعت الدائرة، ثم تُستبدل.
كيف يعمل قاطع التفريغ الأرضي الخاطئ؟
الدرس 5-2: تطبيقات الدوائر الكهربائية (كيف يعمل؟) (الفيزياء 3، الفصل 5: دوائر التوالي والتوازي الكهربائية، صفحة ٣٦٦)
قارن تياري السلك الحيّ والمتعادل داخل حلقة المحوّل، وشاهد القاطع يفتح الدائرة في جزء من الثانية عند التفريغ الخاطئ.
- في الوضع الطبيعي يمرّ في السلكين تياران متساويان متعاكسان، فتكون المحصلة صفرًا ولا مجال في المحوّل.
- عند تسرّب التيار عبر جسم إنسان إلى الأرض يختلف التياران، فتظهر محصلة غير صفرية.
- المحصلة تولّد مجالًا مغناطيسيًّا متغيرًا في القلب، فيسري تيار في حلقة المجسّ، فينشّط الملف القاطع وتنفتح الدائرة.
أساسيات الضوء
الاستضاءة وقانون التربيع العكسيّ
الدرس 4-1: الاستضاءة (الفيزياء 3، الفصل 4: أساسيات الضوء، الصفحات ١١٤–١١٦)
كبّر الكرة المحيطة بالمصباح من ١ إلى ٣ أمتار وشاهد الأشعّة نفسها تتوزّع على مساحة أكبر فتقلّ الاستضاءة إلى الربع ثم التسع، ثم قارن شمعة ومصباحاً على جانبي شاشة.
- المصباح النقطي يبعث تدفقًا ضوئيًّا ثابتًا يتوزع على سطح كرة مساحتها 4πr² مهما كبرت الكرة.
- إذا تضاعف البعد صارت المساحة أربعة أمثال، فتصير الاستضاءة ربع ما كانت؛ وعند ثلاثة أمثال البعد تصير التُّسع.
- ليست الاستضاءة «نصفًا» عند ضعف البعد؛ هي تتناسب مع 1/r² لا مع 1/r.
جمع الألوان: الأحمر والأخضر والأزرق يصنعون الأبيض
الدرس 4-2: الطبيعة الموجية للضوء (الفيزياء 3، الفصل 4: أساسيات الضوء، الصفحات ١٢٣–١٢٤)
شغّل الكشّافات الأحمر والأخضر والأزرق على شاشة بيضاء وشاهد الأصفر والأزرق الفاتح والأرجواني والأبيض، وتعرّف على الألوان المتتامّة وبيّض القميص المصفرّ، ثم قرّب شاشة التلفاز لترى نقاطها الثلاث.
- الأبيض ليس غياب اللون؛ هو حاصل جمع الأضواء الأحمر والأخضر والأزرق بشدة مناسبة.
- الأحمر + الأخضر = أصفر (لا بنيّ كما في الألوان المائية)، والأخضر + الأزرق = أزرق فاتح، والأحمر + الأزرق = أرجواني.
- المتمّمات أزواج تعطي الأبيض: الأصفر مع الأزرق، والأزرق الفاتح مع الأحمر، والأرجواني مع الأخضر.
التفريق: تجربة نيوتن والمنشور
الدرس 4-2: الطبيعة الموجية للضوء (الفيزياء 3، الفصل 4: أساسيات الضوء، الصفحات ١٢٣–١٢٤)
مرّر حزمة ضوء أبيض في المنشور وشاهدها تتفرّق إلى ألوان الطيف، ثم ضع منشوراً ثانياً مقلوباً ليعود الضوء أبيض كما في تجربة نيوتن.
- حزمة ضيقة من ضوء الشمس تمرّ في منشور فتتوزع على جدار بترتيب ثابت للألوان: أحمر ثم برتقالي… ثم بنفسجي.
- الانحناء غير المتساوي لكل لون هو سبب تحلّل الأبيض؛ فالأطوال الموجية المختلفة تتفاعل مع المادة بطرق يمكن التنبؤ بها.
- المنشور الثاني المقلوب يعيد الألوان إلى حزمة بيضاء؛ فاستنتج نيوتن أن الأبيض مركّب من ألوان، وأن المنشور لا «يصبغ» الضوء.
الاستقطاب وقانون مالوس: حبلٌ عبر شقّ
الدرس 4-2: الطبيعة الموجية للضوء (الفيزياء 3، الفصل 4: أساسيات الضوء، الصفحات ١٢٨–١٢٩)
اضبط زاوية المرشّح الثاني وشاهد الضوء العادي يصير مستقطباً ثم تنخفض شدّته على الشاشة بقانون مالوس، وتابع الحبل والشقّ في النافذة الثانية، وأدخل المحلّل بين مرشّحين متقاطعين ليعود الضوء، واكتشف لماذا تقلّل النظارات المستقطبة التوهّج.
- الضوء موجة مستعرضة؛ والضوء العادي يهتز في كل الاتجاهات العمودية على اتجاه انتشاره.
- المرشّح يسمح بمرور المركّبة الموازية لمحوره فقط، فتنخفض الشدة إلى النصف تقريبًا ويخرج ضوء مستقطب في مستوى واحد.
- مرشّحان محوراهما متوازيان ينفذ الضوء، وإذا كان محوراهما متعامدين لم ينفذ شيء.
الانزياح نحو الأحمر: المجرّات المبتعدة
الدرس: الطبيعة الموجية للضوء (الفيزياء 3، الفصل 4: أساسيات الضوء، الصفحات ١٣٠–١٣٢)
حرّك المجرّة وشاهد خطوط طيف الهيدروجين تُزاح نحو الأحمر حين تبتعد وتصل إلى ١٦٪ في الكوازار 3C 273، ثم تابع رصد هابل 1929 وعشرات المجرّات كلّها تبتعد عن الأرض.
- تأثير دوبلر يحدث للضوء كما يحدث للصوت، لكنه يعتمد فقط على السرعة النسبية بين المصدر والمراقب؛ لأن الضوء لا يحتاج إلى وسط.
- المجرة المبتعدة تصلنا خطوط طيفها بأطوال موجية أطول من قيمها في المختبر، أي مزاحة نحو الأحمر.
- يقارن الفلكيون طيف المجرة بطيف المقارنة المختبري بالمطياف، فيعرفون أتقترب أم تبتعد، وبأي سرعة.
الموائع والمواد الصلبة
مبدأ برنولي: لماذا ينخفض الضغط في الجزء الضيّق؟
الدرس 1-3: الموائع الساكنة والموائع المتحركة (الفيزياء 3، الفصل 1: حالات المادة، الصفحات ٣٣–٣٤)
زِد سرعة الهواء في الأنبوب وشاهد خطوط الصبغة تتقارب في الجزء الضيّق والضغط ينخفض فيصعد الوقود في المازج، ثم انظر خطوط الانسياب حول سيارة في نفق الرياح.
- حيث يضيق الأنبوب يجب أن يُسرع المائع حتى تمرّ الكمية نفسها في الثانية نفسها.
- المقطع الضيّق: سرعة أكبر ← ضغط أقل (P2 < P1)؛ والمقطع الواسع: سرعة أقل ← ضغط أكبر.
- خطوط الانسياب المتقاربة تعني سرعة كبيرة وضغطًا منخفضًا، والمتباعدة تعني العكس.
الانعكاس والمرايا
المرايا الكرويّة: أين يقع الجسم؟ وما صفات صورته؟
الدرس 5-2: المرايا الكروية (الفيزياء 3، الفصل 5: الانعكاس والمرايا، الصفحات ١٥٢–١٥٨)
حرّك الجسم أمام المرآة المقعّرة وشاهد الشعاعين الأساسيّين والصورة الحقيقية أو الخيالية وبُعدها وصفاتها، والتقطها على شاشة، ثم وجّه المرآة نحو الشمس لترى البؤرة والزوغان الكروي.
- المرآة المقعّرة جزء من كرة جوفاء مركزها C؛ والبؤرة F في منتصف المسافة بين C وقطب المرآة، أي f = r/2.
- الجسم أبعد من C: الصورة حقيقية مقلوبة مصغّرة. والجسم بين C وF: حقيقية مقلوبة مكبّرة، وتقع خلف C.
- الجسم عند F: تخرج الأشعة المنعكسة متوازية فلا تلتقي، فلا تُرى صورة؛ وليست هذه أكبر صورة.
المرآة المحدّبة ومجال الرؤية
الدرس 5-2: المرايا الكروية (الفيزياء 3، الفصل 5: الانعكاس والمرايا، صفحة ١٥٩)
انظر في ظهر الملعقة وحرّك الجسم أمام المرآة المحدّبة: صورة خيالية معتدلة مصغّرة دائماً، وقارن مجال الرؤية في مرآة السيارة الجانبية.
- الأشعة المنعكسة عن المحدّبة تتشتّت دائمًا، فلا تتكوّن صورة حقيقية؛ الصورة خيالية معتدلة مصغّرة مهما كان موضع الجسم.
- النقطتان C وF تقعان خلف المرآة، لذلك تخرج قيمتا البعد البؤري وبُعد الصورة سالبتين في المعادلة.
- تصغير الصور يوسّع مجال الرؤية، ولهذا تُركَّب المرايا المحدّبة على جوانب السيارات.
المرآة المستوية: أين تقع الصورة؟
الدرس 5-1: الانعكاس عن المرايا المستوية (الفيزياء 3، الفصل 5: الانعكاس والمرايا، الصفحات ١٤٩–١٥١)
حرّك الشمعة أمام المرآة المستوية وشاهد الصورة الخيالية خلفها على البُعد نفسه وبالطول نفسه، وتتبّع الأشعّة المنعكسة إلى عين الصبي، واكتشف لماذا تبدو يدك اليمنى يسرى.
- تصل الأشعة المنعكسة إلى العين فتفترضها قادمة بخط مستقيم، فتضع الصورة خلف المرآة حيث تلتقي امتداداتها.
- الصورة خيالية: لا تُجمع على حاجز؛ لكن الكاميرا تستطيع تركيزها لأن الأشعة تدخل عدستها كأنها قادمة من خلف المرآة.
- بُعد الصورة عن المرآة يساوي بُعد الجسم، وطولها يساوي طوله (hᵢ = hₒ)، وهي معتدلة.
الانكسار والعدسات
قانون سنل والانعكاس الكلّيّ الداخليّ
الدرس 6-1: انكسار الضوء (الفيزياء 3، الفصل 6: الانكسار والعدسات، الصفحات ١٧٦–١٧٨)
زِد زاوية سقوط الليزر في حوض الماء وشاهد الشعاع المنكسر يبتعد عن العمود حتى الزاوية الحرجة ثم ينعكس كلّيّاً، وتتبّع الضوء في الليف البصري ومن تحت الماء.
- حين يدخل الضوء وسطًا أكبر معامل انكسار تنقص سرعته فيميل شعاعه نحو العمود المقام؛ وفي الاتجاه المعاكس يميل بعيدًا عنه.
- كلما كبرت زاوية السقوط كبرت زاوية الانكسار، وعند الزاوية الحرجة تصير زاوية الانكسار 90° فينزلق الشعاع على الحد الفاصل.
- فوق الزاوية الحرجة لا ينفذ أي شعاع، وينعكس الضوء كله وفق قانون الانعكاس: انعكاس كلّي داخلي.
النموذج الموجيّ للانكسار: لماذا ينحرف الضوء؟
الدرس 6-1: انكسار الضوء (الفيزياء 3، الفصل 6: الانكسار والعدسات، صفحة ١٧٦)
شاهد مقدّمات الموجة تدخل لوح الزجاج فيقصر الطول الموجيّ وينحرف الشعاع نحو العمود بينما يبقى التردّد ثابتاً.
- تدخل مقدمات الموجة الزجاج مائلة، فيتباطأ طرفها الداخل أولًا ويتغير اتجاه الحزمة كلها.
- التردد ثابت عند الحد، لذلك يقصر الطول الموجي في الوسط الأبطأ (λ = v/f).
- هندسة المثلثين المرسومين على المقدمات تعطي: نسبة جيبَي الزاويتين تساوي نسبة الطولين الموجيين، وهي نفسها نسبة السرعتين.
العدسات المحدّبة والمقعّرة: أين تتكوّن الصورة؟
الدرس 6-2: العدسات المحدبة والمقعرة (الفيزياء 3، الفصل 6: الانكسار والعدسات، الصفحات ١٨٢–١٨٥)
حرّك الجسم أمام العدسة المحدّبة وشاهد الشعاعين الأساسيّين والصورة وصفاتها والتقطها على شاشة، وغطِّ نصف العدسة، واحرق الورقة بأشعّة الشمس، وشاهد الزوغان اللونيّ.
- المحدّبة تجمع الأشعة الموازية للمحور عند بؤرتها؛ ولهذا يمكن بها إحراق ورقة بتركيز ضوء الشمس.
- شعاعان يكفيان لتعيين موضع الصورة: الموازي للمحور ينكسر مارًّا بالبؤرة، والمارّ بالبؤرة ينكسر موازيًا للمحور؛ ويلتقيان عند الصورة.
- الجسم أبعد من 2F: صورة حقيقية مقلوبة مصغّرة؛ عند 2F: صورة بحجم الجسم وعلى البعد نفسه؛ بين F و2F: حقيقية مقلوبة مكبّرة.
العدسة المقعّرة: صورة خيالية مصغّرة
الدرس 6-2: العدسات المحدبة والمقعرة (الفيزياء 3، الفصل 6: الانكسار والعدسات، صفحة ١٨٧)
حرّك الجسم أمام العدسة المقعّرة وشاهد الأشعّة تتفرّق وصورة خيالية معتدلة مصغّرة دائماً.
- المقعّرة تفرّق الأشعة كلها، فلا يلتقي منها شيء بعدها؛ تبحث العين عن التقاء امتداداتها فتجد الصورة.
- صور المقعّرة دائمًا خيالية معتدلة ومصغّرة، مهما كان بُعد الجسم عنها.
- تقع الصورة في جانب الجسم نفسه، بين العدسة والجسم.
التفريق: قوس المطر
الدرس 6-1: انكسار الضوء (الفيزياء 3، الفصل 6: الانكسار والعدسات، الصفحات ١٧٩–١٨٠)
قف وظهرك للشمس أمام المطر وشاهد كلّ قطرة ترسل لوناً واحداً إلى عينك بزاوية محدّدة فيتكوّن قوس المطر، وادخل داخل القطرة لترى الانكسار والانعكاس ثم الانكسار.
- الضوء الأبيض مزيج من ألوان؛ ينكسر كل لون بزاوية مختلفة قليلًا لأن سرعته في الوسط تختلف باختلاف طوله الموجي.
- البنفسجي ينكسر أكثر من الأحمر: سرعته في الزجاج أقل لأن تردده أكبر، فمعامل انكساره أكبر.
- في قطرة المطر: انكسار عند الدخول، ثم انعكاس عن السطح الخلفي، ثم انكسار عند الخروج؛ فيزداد التفريق.
المجالات الكهربائية
قطرة الزيت لمليكان: الشحنة مكمّاة
الدرس 3-2: تطبيقات المجالات الكهربائية (الفيزياء 3، الفصل 3: المجالات الكهربائية، صفحة ٢٩٤)
علّق قطرة زيت بتساوي mg وqE بتحريك المنزلق، وحلّ المسألتين ٢٤ و٢٦ بإيجاد عدد الإلكترونات، وشاهد الأشعة السينية تغيّر الشحنة بمضاعفات 1.60 × 10⁻¹⁹ C.
- القطرات تُشحن بالاحتكاك بالمرذاذ عند رشّها، ثم تدخل الفتحة في اللوح العلوي.
- عند ضبط فرق الجهد المناسب تتعلق القطرة، لأن قوة الجاذبية إلى أسفل تساوي القوة الكهربائية إلى أعلى.
- وزن القطرة صغير جدًّا ولا يُقاس مباشرة، لذلك يُحسب من سرعتها الحدّية ثم تُحسب شحنتها.
نظرية الكم
كيف يعمل المجهر الأنبوبي الماسح (STM)؟
الدرس 3-2: موجات المادة (كيف يعمل؟ المجهر الأنبوبي الماسح) (الفيزياء 3، الفصل 3: نظرية الكم، صفحة ٥٠٤)
ضع رأس المجسّ على بعد نحو 1 nm من العيّنة وشاهد الإلكترونات تقفز عبر الفجوة فيتولّد تيار، ثم دع نظام التحكّم يثبّت التيار ليرسم ارتفاع الرأس صورة الذرّات سطراً بعد سطر.
- في تلك الفجوة تقفز بعض الإلكترونات من العينة إلى الرأس بـالنفق الكمّي، فيسري تيار شديد الصغر.
- يهبط التيار بسرعةٍ كبيرة كلّما اتّسعت الفجوة، فيحسّ الرأس بأدقّ فرقٍ في ارتفاع السطح.
- يرفع نظام التحكم الرأس فوق الذرّة ويخفضه بين الذرّتين ليبقى التيار ثابتاً، فتبقى المسافة ثابتة.
الحث الكهرومغناطيسي
كيف يعمل قارئ بطاقات الائتمان؟
الدرس 1-2: تغير المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية (كيف يعمل؟) (الفيزياء 3، الفصل 1: الحث الكهرومغناطيسي، صفحة ٤٤٨)
مرّر بطاقةً أمام رأس الالتقاط وراقب الفيض يتغيّر والجهد ينبض عند حدود المناطق الممغنطة 1 و0، وأوقفها فيختفي الجهد، ثم سُدّ فتحة الحلقة لترى أنّ الحثّ يتوقف.
- الكتابة بمغناطيس دائم يُدار نصف دورة فتنعكس قطبيّة المنطقة، والقراءة تتم بالحثّ دون أن يلمس شيءٌ الشريط.
- عند سحب البطاقة يتغيّر الفيض المارّ في ملفّ الرأس، فيتولّد فيه جهدٌ حثّيّ (قانون فاراداي).
- تظهر نبضة الجهد عند حدود المناطق حيث ينقلب الفيض، وتكبر النبضة كلما زادت سرعة السحب.
المحوّل الكهربائيّ: الرافع والخافض
الدرس 1-2: تغير المجالات المغناطيسية يولد قوة دافعة كهربائية حثية (المحولات الكهربائية) (الفيزياء 3، الفصل 1: الحث الكهرومغناطيسي، صفحة ٤٤١)
غيّر عدد لفّات الملفّين من المحوّل الرافع إلى الخافض وراقب الجهدين والتيارين والقدرة، وشاهد كيف ينقل القلب الحديديّ المجال المتغيّر، ثم جرّب التيار المستمر لترى لماذا لا يعمل المحوّل به.
- المحوّل ملفّان معزولان كهربائيًّا لُفّا على قلب حديدي واحد: الأول للمصدر والثاني للجهاز.
- يعمل بالتيار المتناوب: تغيّر تيار الابتدائي يُحدث مجالًا متغيّرًا في القلب، فيتولّد جهد في الثانوي (الحث المتبادل).
- الجهدان يتناسبان مع عدد اللفّات: إذا صار الثانوي ثلاثة أضعاف لفّات الابتدائي صار جهده ثلاثة أضعاف جهده.
المجالات المغناطيسية
تخزين المعلومات على قرص الحاسوب مغناطيسيًّا
الدرس 6-2: القوى الناتجة عن المجالات المغناطيسية (تخزين المعلومات عن طريق الوسائط المغناطيسية) (الفيزياء 3، الفصل 6: المجالات المغناطيسية، صفحة ٣٩٦)
اختر اتجاه التيار في رأس القراءة/الكتابة واكتب 1 و0 خانةً بعد خانة على القرص الدوّار، ثم اقرأه وشاهد صورة الموجة والرموز.
- عند الكتابة يمرّ تيار في ملفّ الرأس فيتولّد مجال في قلبه الحديدي يرتّب جسيمات الخانة التي تمرّ تحته.
- عند القراءة يعمل الرأس بالحثّ: تمرّ المناطق أمام فتحته فيتغيّر الفيض ويتولّد جهد في الملفّ.
- الكتابة والقراءة وجهان لفكرة واحدة: مجال مغناطيسي مرتبط بملفّ، يصنعه التيار أو يصنع هو الجهد.
الكهرومغناطيسية
الموجة الكهرومغناطيسيّة وطيفها
الدرس 2-2: المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء (الفيزياء 3، الفصل 2: الكهرومغناطيسية، الصفحات ٤٧٠–٤٧١)
أدِر المشهد لترى المجالين الكهربائي والمغناطيسي متعامدين على اتجاه الانتشار، وحرّك المنزلق من موجات الراديو إلى أشعة جاما لترى الطول الموجيّ والتردّد والجسم المقابل، وشغّل دائرة الملف والمكثف لترى كيف يُبثّ الاهتزاز من الهوائي.
- الموجة الكهرومغناطيسية مجالان متعامدان: E رأسيًّا وB أفقيًّا، وكلاهما عمودي على اتجاه الانتشار؛ لذلك لا تُفهم إلا بالأبعاد الثلاثة.
- الراديو والضوء والأشعة السينية موجات من نوع واحد، تختلف في الطول الموجي والتردد وفي مصدرها.
- يقارَن الطول الموجي بأحجام الأجسام: الراديو بحجم منزل، وتحت الحمراء بحجم خلية، وجاما بحجم نواة الذرة.
دروس ثلاثيّة الأبعاد لصفوفٍ ومواد أخرى
- دروس الفيزياء ثلاثيّة الأبعاد — الصف الثاني الثانوي
- دروس الكيمياء ثلاثيّة الأبعاد — الصف الثالث الثانوي
- دروس مواد المسارات ثلاثيّة الأبعاد — الصف الثالث 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 الثالث 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»