חומרים למורים ולתלמידים > הפעלת הכדור המתחמם
מטרה: התלמידים יאספו ראיות לכך ששריפת דלקי מאובנים ונשימה תאית מגדילות את ריכוז הפד"ח באוויר,
ואילו פוטוסינתזה מקטינה את ריכוז הפד"ח באוויר.
חומרים:
פרוטוקול ניסוי פוטוסינטזה/נשימה של צמחים
2-3 גלאי פד"ח CO2
עלי תרד לחים (שקונים בסופר)
מיכל פלסטיק שקוף עם מכסה (או ניילון נצמד)
שקית אטומה לאור
מנורת שולחן (נורת לד) או חלון עם אור שמש עקבי (או לבצע את הניסוי בחצר ביה"ס)
*אם רוצים לחזור על הדגמת הנר הדולק: נר וגפרורים
ידע מוקדם נדרש:
היכרות עם מערכות הנשימה והדם והקשר ביניהן (ברמת בית ספר יסודי).
בטיחות: הדלקת הנר תתבצע במקום מתאים בלבד ובידי המורה בלבד.
*בשיעור הזה נלמד על כמה תהליכים כימיים שבהם פד"ח הוא חלק מהתהליך. אחרי הדיון בכיתה מומלץ לתת לתלמידים זמן לרשום במחברות שלהם איך בדיוק מתרחש כל אחד משלושת התהליכים- בעירה, נשימה, פוטוסינתזה? אילו חומרים נדרשים? ומהם התוצרים של התהליך?
הדגש הוא לדעת בכל תהליך אם הוא צורך / פולט פד"ח וחמצן, ולא צריך לדרוש מהתלמידים מעבר לכך.
שקופית 3:
(אפשר לחזור על הסבר פעילות חיישן ה-CO2 שבו התנסיתם בפרק הראשון)
בקשו מהתלמידים להעתיק את הטבלה הריקה למחברות שלהם או חלקו עותק של הטבלה לכל תלמיד.ה.
הסבירו שלניסוי/הדגמה היום יש 3 חלקים שמפורטים בפרוטוקול ניסוי פוטוסינטזה. ניתן להדפיס לכל שולחן עותק או להקרין בכיתה.
שקופית 4:
חלק 1 – הצבת חיישן פד"ח – השאירו אותו במקום אחד למספר דקות.
מדידה של רמות הפד"ח בכיתה: בתחילת השיעור הניחו את הגלאי בקדמת הכיתה וקראו את המדידות באוזני התלמידים. (גם אם לא סוגרים את חלונות הכיתה, כמות הפד"ח עולה).
הערה למורה: רשמו את קריאות החיישן הראשוניות על הלוח ותנו לתלמידים להעתיק אותן למחברת.
שקופית 5:
חלק 2 – נשימה תאית בצמחים.
בזמן שמחכים לניסוי אפשרי להשתמש בחיישן נוסף ולראות עם התלמידים מה קורה למדידת ריכוז הפד"ח כשנושפים לתוך החיישן (חלק 1ג').
מסקנה: בדומה לאנשים, ללא אור (סביבה חשוכה) צמחים פולטים רק פד"ח (וצורכים חמצן).
שקופית 6: תהליך חילוף הגזים בגוף. סיכום של חלקים 1 +2 של הניסוי.
שקופית 7: הרחבה
הקשר בין מערכת הנשימה ומערכת הדם/ההובלה.
מטרת שקופית זו היא לקשר בין הנשימה התאית למערכת הנשימה (אין צורך להיכנס לפרטים של מחזור הדם):
לפי תכנית הלימודים, התלמידים נחשפו לנושא מערכת ההובלה בביה"ס היסודי: מערכת הנשימה מאפשרת לחמצן להיכנס לגופנו דרך הריאות, ומשם הוא מובל אל כל תאי הגוף. בכל תא בגוף מתרחשת נשימה תאית שמייצרת אנרגיה ומשחררת פחמן דו־חמצני אל הדם. הפחמן הדו־חמצני נישא דרך הוורידים בחזרה אל הלב והריאות, ומשם משוחרר בנשיפה.
שקופית 8: שאלות לסיכום והבהרה, התלמידים מעתיקים למחברות ומשלימים את המשפטים.
פתרון:
1. אוויר עשיר בחמצן נכנס דרך האף והפה אל הריאות.
2. חמצן מהאוויר מוזרם, דרך כלי הדם, אל כל תאי הגוף.
3. בתוך כל אחד מתאי הגוף מתרחש תהליך נשימה תאית אשר צורך חמצן ופולט פד"ח.
4. פד"ח נישא דרך מערכת ההובלה אל הריאות ומשם החוצה דרך הפה והאף.
שקופית 9: הזכירו לתלמידים את ניסוי הנר מהשיעור הקודם. הזכירו לתלמידים שרמות הפד"ח הגבוהות ליד הנר הדולק הן תוצאה של בעירת השעווה (תרכובת פחמנית). הבעירה פלטה CO2 ואנרגיה.
שקופית 10: חלק 3 כיצד צמחים מייצרים תרכובות פחמן?
איך צמחים מפיקים אנרגיה?
צמחים משתמשים במים ופחמן דו-חמצני ובעזרת אנרגיה הנקלטת מהשמש, מייצרים בתהליך הפוטוסינתזה סוכר (סוג של תרכובת פחמן) המשמש כמקור אנרגיה לצמח וחומר גלם לבניית הצמח.
הגז חמצן הוא תוצר לוואי של התהליך.
מסקנה של חלק 3 – ככל שהעלים נמצאים בסביבה מוארת ריכוז הפד״ח יורד עם הזמן (עד גבול מסוים). הצמחים צורכים פד״ח.
שקופית 11: כיצד צמחים מייצרים לעצמם את המזון (תרכובות פחמן)?
מסקנה: ככל שהעלים נמצאים בסביבה מוארת ריכוז הפד״ח יורד עם הזמן (עד גבול מסויים). הצמחים צורכים פד״ח.
שקופית 12: סיכום שלבי הניסוי: אנחנו מצפים לירידה בפד"ח בתהליך הפוטוסינתזה. אנחנו מצפים לעלייה בפד"ח בתהליך הנשימה התאית (חלק 1ב' + חלק 2)
ניתן להזכיר כי במקביל לפוטוסינתיזה, הצמחים מבצעים גם נשימה תאית רגילה וצורכים גם חמצן/ומשחררים פד״ח (כפי שראינו בחלק 2),
כלומר שני התהליכים (נשימה ופוטוסינתיזה) מתרחשים במקביל.
מה ניתן לומר על יעילות/קצב שחרור הפד״ח בכל אחד מהתהליכים הללו לאור התוצאות שראינו?
תשובה צפויה: כיוון שבחלק 3 (מדידת פוטוסינתזה). ראינו שריכוז הפד״ח בכלי ירד למרות שהעלים ביצעו גם נשימה, ניתן לומר שקצב צריכת הפד״ח בפוטוסינתיזה גבוהה משמעותית (פי2 לפחות) מקצב הפרשת/שחרור הפד״ח בתהליך הנשימה התאית שמבצע העלה.
שקופית 13: מסקנות מהניסוי – אם לא נעשה סיכום לכל שלב בניסוי.
שקופית 14: סיכום פוטוסינתזה ונשימה תאית (ובעירה)
פוטוסינתזה ונשימה תאית הם תהליכים הפוכים.
שקופית 15: חזרו למודל ממקבץ שיעורים 1:
החיצים המתייחסים לשרפת דלקי מאובנים מסומנים בשחור.
שאלו את התלמידים מה קורה בתהליכים האלה (הדלקים מתרכבים עם החמצן ופולטים אנרגיה ו-CO2).
בקשו מהתלמידים להתחלק לקבוצות קטנות ולהוסיף למודלים שלהם עוד שני תהליכים: נשימה ופוטוסינתזה.
הציעו לתלמידים לסמן בחיצים תהליכים המייצרים והפולטים פד"ח, ולצבוע בצבעים שונים תהליכים טבעיים ומלאכותיים.
*הערה חשובה למורה – הפרה מייצגת בע"ח (ובני אדם), ואפשר לייצג אותם בבע"ח אחרים או בבני אדם ובע"ח – דווקא אפשרויות מרובות של בע"ח שונים של הזוגות השונים יביא להבנה טובה יותר של התלמידים בכיתה
מסקנות מהשיעור: יש כמה דרכים לוודא שהתלמידים יראו את התמונה המלאה:
שקופית 16 (הסתר): המודל המלא יחד עם החצים החדשים, המורה בוחרת אם יש צורך להראות את המודל. במידה והתלמידים הגיעו למודל דומה בעצמם, אין צורך לפתוח את המודל בשקופית.
המלצות תזמון:
90 דקות
עקרונות תכנון: