اندازه گیری مواد

کدام کتاب سنگین‌تر است؛ آن‌که در طبقهٔ پایین است یا آن‌که بزرگ‌تر به نظر می‌رسد؟ علی و رضا موقع مرتب کردن کتابخانه همین گیر را دارند: چشم و دست گاهی دروغ می‌گویند. فصل ۳ علوم سوم با عنوان «اندازه‌گیری مواد» دقیقاً از همین شک شروع می‌شود و تو را تا ساخت ترازوی تعادلی، مفهوم جرم، حجم و یکاهای گرم و لیتر جلو می‌برد. در نردبون برای همین درس چند مدرس ویدیو گذاشته‌اند تا بتوانی مدرسی را انتخاب کنی که آزمایش‌ها را آرام‌تر یا جزئی‌تر توضیح دهد.

چرا حس بینایی و لامسه کافی نیست؟

معلم می‌گوید با فعالیت‌های درس پاسخ را پیدا کنید. وسایل گروه: دو قوطی کبریت خالی هم‌اندازه، مقداری شن یا ماسه، تعدادی مهرهٔ فلزی بزرگ.

1. داخل یکی از قوطی‌ها سه عدد مهره بگذارید.
2. داخل قوطی دیگر مقداری شن بریزید و هر دو را روی میز بگذارید. آیا فقط با حس بینایی می‌توانید سنگینی‌شان را مقایسه کنید؟
3. حالا با حس لامسه، سنگینی دو قوطی را با دستانتان مقایسه کنید.
4. اگر قوطی شن سبک‌تر یا سنگین‌تر بود، مقدار شن را آن‌قدر تغییر دهید تا سنگینی دو قوطی مساوی احساس شود.
5. فکر کنید چطور می‌توانید مطمئن شوید سنگینی قوطی‌ها واقعاً برابر است؟

نتیجه‌ای که کتاب می‌خواهد بگیری این است: با بینایی یا لامسه نمی‌توان سنگینی اجسام را خیلی دقیق مقایسه کرد. برای حل مسئله باید ابزار بسازی.

ساخت ترازوی تعادلی (صفحهٔ حدود ۲۶)

وسایل: دو لیوان کاغذی، شش تکه نخ محکم و هم‌اندازه، چوب یا لولهٔ پلاستیکی، یک تکه نخ کوتاه، یک میخ و خط‌کش.

• با میخ در هر لیوان سه سوراخ با فاصلهٔ یکسان ایجاد کن.
• از هر سوراخ یک نخ عبور بده و گره بزن؛ انتهای نخ‌ها را به هم گره بزن.
• انتهای نخ‌ها را با فاصلهٔ یکسان از دو سر چوب ببند.
• وسط چوب را با خط‌کش مشخص کن، نخ کوتاه را درست در وسط به‌عنوان تکیه‌گاه گره بزن و به جایی ثابت بیاویز.
• مطمئن شو چوب کاملاً صاف و افقی است.

وسیله‌ای که ساخته‌ای ترازوی تعادلی است. با آن سنگینی قوطی‌ها و چند وسیلهٔ دیگر را مقایسه کن و نتیجه را بنویس.

جرم یعنی چه؟

کتاب می‌گوید همهٔ اجسام از ماده تشکیل شده‌اند. مقدار مادهٔ تشکیل‌دهندهٔ هر جسم را جرم آن جسم می‌نامند. تا اینجا یاد گرفتی با ترازوی تعادلی جرم‌ها را مقایسه کنی؛ سؤال بعدی این است چطور بفهمیم جرم هر ماده چقدر از دیگری بیشتر است.

گیرهٔ کاغذ به‌عنوان یکای ساده

وسایل گروه: پاک‌کن، مداد، توپ پلاستیکی کوچک، ترازوی تعادلی، گیره‌های کاغذ هم‌شکل و هم‌اندازه به میزان لازم.

1. پاک‌کن را در یک طرف ترازو بگذار و آن‌قدر گیره بریز تا ترازو افقی بایستد. جرم پاک‌کن برابر با جرم چند گیره است؟
2. همین کار را با مداد و توپ تکرار کن.
3. جرم پاک‌کن، مداد و توپ را با هم مقایسه کن.

سؤال چالشی کتاب: اگر از گیره‌های کاغذ روبه‌رو استفاده کنیم، نتایج تغییر می‌کنند؟ برای پیدا کردن پاسخ، آزمایش را تکرار کن. ایده این است که یکای مقایسه‌ات باید یکسان باشد؛ وگرنه عددها قابل اعتماد نیستند.

دانشمندان و بسیاری از مردم جهان برای اندازه‌گیری جرم از یکای کیلوگرم استفاده می‌کنند. کیلوگرم برای جسم‌های سنگین‌تر و گرم برای جسم‌های سبک‌تر به کار می‌رود؛ هر کیلوگرم برابر با ۱۰۰۰ گرم است. کتاب تأکید می‌کند تبدیل یکاها هدف اصلی این درس نیست، اما دانستن نام یکاها لازم است.

جمع‌آوری اطلاعات دربارهٔ انواع ترازو

فعالیت پژوهشی می‌گوید دربارهٔ انواع ترازوها و کاربرد هر کدام اطلاعات جمع کنید و با داده‌نگار یا پرده‌نگار به کلاس گزارش دهید. سؤال شخصی هم هست: شما برای اندازه‌گیری جرم خود از کدام ترازو استفاده می‌کنید؟

مواد چه قدر جا می‌گیرند؟ حجم

با ترازوی تعادلی، در یک طرف تکه‌ای یونولیت و در طرف دیگر آن‌قدر خمیر بازی بگذار تا تعادل برقرار شود. بعد بگو کدام جمله درست است و دلیل بیاور:

• جرم یونولیت از جرم خمیر بازی بیشتر است.
• یونولیت از خمیر بازی جای بیشتری گرفته است.

کتاب یاد می‌دهد مواد جا می‌گیرند و به مقدار جایی که هر ماده می‌گیرد، حجم آن می‌گویند. پس ممکن است دو چیز جرم برابر داشته باشند اما حجم‌شان خیلی فرق کند.

استکان و لیوان؛ یکای نامناسب برای مقایسه

علی با استکان حجم آب ظرف را اندازه گرفته (۶ استکان) و رضا با لیوان حجم آب پارچ را (۴ لیوان). سؤال‌های کتاب:

1. برای مقایسهٔ حجم آب ظرف و پارچ چه راهی پیشنهاد می‌کنی؟
2. با توجه به گزارش علی و رضا آیا می‌توان گفت حجم آب ظرف بیشتر است؟ دلیل بیاور.
3. چطور مطمئن شویم حجم آب در کدام ظرف بیشتر است؟

نکته این است که استکان و لیوان یک اندازه نیستند؛ پس عدد ۶ و ۴ مستقیم قابل مقایسه نیستند. باید از ظرف یکسان یا یکای استاندارد استفاده کرد.

دانشمندان و بیشتر مردم جهان برای اندازه‌گیری و بیان حجم مایع از لیتر استفاده می‌کنند. برای مقدار کم، میلی‌لیتر؛ هر لیتر برابر با ۱۰۰۰ میلی‌لیتر است.

خواندن حجم روی ظرف‌های واقعی

فعالیت پایانی می‌گوید ظرف‌هایی مانند شکل کتاب را به کلاس بیاورید و به نوشتهٔ روی هر کدام دقت کنید؛ حجم هر کدام را در جدول بنویسید. نمونهٔ کتاب: آب معدنی بزرگ ۱۵۰۰ میلی‌لیتر یا معادل لیتر.

در فصل ۳ علوم سوم مسیر ذهنی این است: حس خام → ابزار تعادل → تعریف جرم → یکای گرم/کیلوگرم → تعریف حجم → یکای لیتر. اگر خوراکی‌ها را در فصل ۲ خوانده‌ای، حالا می‌فهمی «مقدار» فقط مزه نیست؛ اندازه‌گیری هم دارد. ادامهٔ طبیعی بحث حالت‌های ماده در فصل ۴ علوم سوم است و مرور کل درس‌ها از صفحهٔ علوم سوم راحت‌تر می‌شود.