המאמרים והמחוונים

תמליל

1 עמוד 1 מתוך 221

2 רשימת משימות עם "כוכבית", תשס"ט המשימות שסומנו בכוכבית ישמשו לתרגול, מבחנים וכד', כפי שמפורט בחוזר מפמ"ר תשס"ז. מס "ד תחום דעת מדעי החיים 32 ש' פיסיקה 24 ש' כימיה 20 ש' מדעי כדור הארץ והיקום 14 ש' משימות מלאריה חיסון עבר הווה עתיד סיגריות קלות שונית אלמוגים החיים בבריכת הדגים להשיב את המים תנשמות נגד מכרסמים מפנה צפוני מפנה דרומי החופרים צמאים למים קדחת אביבית** קומפוסט צמחים נגד פטריות כל מיני כרובים מלפפונים כבושים** צריכת חשמל ארובות שרב הסגווי מטוס כוחות ומנופים הצנחן מוביל השלום סלינקי אולימפיאדה על הירח עונות שנה סיוע אווירי** קרח יבש פולרן אסון הברום הגז CO 2 כלור, מלח בישול... אמוניה** מים "לא נורמאליים" מגדל השמש המצאה מדליקה** מצוק כורכר האם מי השתייה נקיים מסע במערכת השמש השבר הסורי הרי געש נפט: צרכנים, יצרנים עמוד 2 מתוך 221

3 אולימפיאדה על הירח "עד שנת 2020 נחזור לירח, שם יוצב בסיס קבוע לקראת נחיתה אנושית על מאדים ומעבר לו". כך הכריז נשיא ארה"ב, ג'ורג' בוש, בחודש ינואר מדובר בתוכנית אמריקנית חדשה לשיגור אדם לירח, כחלק מסדרת פרויקטים חדשים לחקר החלל. בהנחה שטיסה לירח תהפוך לדבר שבשגרה, קיימת כבר תכנית עתידית להקמת התיישבות על הירח. במציאות כזו, נוכל לדמיין כיצד כבר במאה הנוכחית יוכרז על קיום משחקים אולימפים פלנטאריים על פני הירח. כיצד תראה אולימפיאדה כזו? אילו ענפי ספורט תכלול ומה ההבדלים בין תחרות על פני הירח לבין תחרות על פני כדור הארץ? כדי לענות על שאלות אלה יש להתחשב בהבדלים בין הירח לבין כדור הארץ: מסה תאוצת כבידה אטמוספרה הרכב פני השטח טווח טמפרטורות )במעלות צלזיוס( אורך היממה מסת הירח קטנה פי 100 ממסת כדור הארץ תאוצת הכבידה על הירח קטנה פי 6 לעומת כדור הארץ לירח אין אטמוספרה, בניגוד לכדור הארץ פני הירח מורכבים מסלעים, בדומה לכדור הארץ על פני הירח הטמפרטורות ביום מגיעות ל- ( 200) ובלילה ל-( 200 ) על פני כדור הארץ הטמפרטורות הגבוהות ביותר )בקו המשווה( הן (40+) והנמוכות ביותר )בקטבים( הן (40-) יממה של הירח נמשכת 29 יממות של כדור הארץ טבלה: נתונים המשווים בין כדור הארץ לבין הירח שאלה 1 הסבירו את הקשר בין הערכים הנמוכים יחסית של מסת הירח ותאוצת הכבידה על פניו, לבין היעדר האטמוספרה על פניו. עמוד 3 מתוך 221

4 שאלה 2 מהירות הבריחה מכוכב לכת או מירח מוגדרת כמהירות הקטנה ביותר הדרושה כדי להימלט מהשפעת כוח הכבידה שלו ולצאת לחלל. מהירות הבריחה מהירח א. קטנה יותר ממהירות הבריחה מכדור הארץ. ב. זהה למהירות הבריחה מכדור הארץ. ג. גדולה יותר ממהירות הבריחה מכדור הארץ. ד. משתנה בהתאם למחזור הגאות והשפל. שאלה 3 היעדר אטמוספרה על הירח מציב בפני האדם סיכונים רבים, שאינם קיימים על כדור הארץ. איזה מהסיכונים הבאים אינו נובע מהיעדר אטמוספרה: חוסר יכולת לנשום ללא חליפת חלל. א. חוסר יציבות בתנועת האסטרונאוטים על פני השטח. ב. קרינת שמש מסוכנת לאדם מגיעה אל פני השטח. ג. הבדלי טמפרטורות גדולים בין היום והלילה. ד. סכנה של פגיעת מטאוריטים. ה. שאלה 4 בשל היעדר האטמוספרה, התיישבות ממושכת על הירח תתקיים ככל הנראה בתוך כיפה ענקית סגורה, שבתוכה אוויר הזהה בהרכבו לאוויר של כדור הארץ ותנאי טמפרטורה נוחים. מתכנני האולימפיאדה מתלבטים האם כדאי לערוך את האולימפיאדה בתוך הכיפה או מחוץ לה. סמנו לגבי כל אחד מההיגדים בטבלה האם הוא נכון או לא נכון. עמוד 4 מתוך 221

5 2. מחוץ לכיפה כן/לא כן/לא כן/לא כן/לא 1. בתוך כיפה כן/לא כן/לא כן/לא כן/לא היגד א. כל המתחרים והצופים באולימפיאדה יצטרכו ללבוש חליפות חלל. ב. ניתן לקיים תחרות שחייה. ג. השוער במגרש הכדורגל יוכל לזנק גבוה יותר מאשר על פני כדור הארץ. ד. המתחרים ישמעו את קריאות העידוד של הקהל. שאלה 5 אחת התחרויות המתוכננות להתקיים באולימפיאדה )בתוך הכיפה( היא משחק כדורסל. על פני כדור הארץ אורך מגרש הכדור-סל נקבע לפי יכולתם של השחקנים לזרוק את הכדור מצד אחד שלו לצדו האחר. גובה הסל נקבע כך שקשה יהיה להגיע אליו בקפיצה. האם תמליצו לשנות את אורך המגרש וגובה הסל על הירח? הסבירו )הניחו כי מסת הכדור אינה משתנה(. עמוד 5 מתוך 221

6 מחוון למשימה אולימפיאדה על הירח הנושאים בתוכנית הלימודים: כוחות בדגש כבידה הקשר המשימה: חקר החלל המקור: מקור לדברי בוש מקור לשאלה 4 מכדור הארץ לירח, מטמו"ן, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע קשר בין אטמוספרה לבין כוח כבידה ומסה ניקוד מלא )100%(: מסת הירח קטנה מזו של כדור הארץ, ולכן תאוצת הכבידה שלו קטנה פי 6, ואינה מספיקה כדי להחזיק גז כלשהו על פני השטח )מהירות הבריחה קטנה לעומת כדור הארץ(. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות הסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: א ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע תכונות האטמוספרה ניקוד מלא )100%(: ב ללא ניקוד:תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע השפעת התנאים בירח על תופעות ותהליכים יכולות יישום ידע של מדע ניקוד מלא )100%(: היגד א. כל המתחרים והצופים באולימפיאדה יצטרכו ללבוש חליפות חלל. ב. ניתן לקיים תחרות שחייה. בתוך כיפה לא כן מחוץ לכיפה כן לא ג. השוער במגרש הכדורגל יוכל לזנק גבוה יותר מאשר על פני כדור הארץ. כן כן לא כן ד. המתחרים ישמעו את קריאות העידוד של הקהל. ניקוד חלקי )12.5%(: לכל תשובה נכונה. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הסבר מבוסס על ראיות מדעיות ניקוד מלא )100%(: יש לשנות את אורך המגרש וגובה הסל, משום שכוח הכבידה בירח קטן יותר מאשר בכדור הארץ ולכן השחקנים יקפצו גבוה יותר ולמרחק רב יותר, ויזרקו את הכדור רחוק יותר על פני הירח. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. עמוד 6 מתוך 221

7 ארובות שרב "ארובות שרב" או "מגדלי רוח במדבר" הוא שם של מערכת טכנולוגית שהדגם שלה פותח על ידי צוות בראשות פרופסור דן זסלבסקי מהטכניון בחיפה. המערכת מנצלת אנרגיה של תנועת רוח לקבלת אנרגיה חשמלית. תנועת הרוח נוצרת באופן מלאכותי בתוך מבנה סגור דמוי ארובה. הרעיון אינו חדש, והוצע על ידי פיזיקאי בשם פיליפ קרסון במאמר שפורסם בשנת כבר בשנת 1976 רשמה חברת לוקהיד בארה"ב פטנט לבניית מתקן המייצר רוח מלאכותית. המערכת שהוצעה כוללת מגדל ענק בצורת צינור אנכי )ארובה שפתוחה בחלקה העליון( בגובה של יותר מקילומטר )!(, וברוחב של מאות מטרים )ראו איורים(. א. איור המתאר את מתקן "ארובות השרב" ב. חתך המראה את מבנה המתקן ופעולתו עמוד 7 מתוך 221

8 פעולת המערכת מבוססת על ניצול אוויר יבש וחם במדבריות ולא על ניצול קרינה ישירה של השמש. בפתח שבראש המגדל מרססים מי ים אל תוך האוויר החם. חלק מהמים קולטים חום מהאוויר ומתאדים, וכתוצאה מכך האוויר מתקרר, צפיפותו גדלה והוא נע כלפי מטה. הרוח שנוצרת יכולה להגיע למהירויות של 80 קילומטרים בשעה. האוויר הקר יוצא מתחתית המגדל דרך פתחים מיוחדים, לטורבינות, המניעות גנרטורים לייצור אנרגיה חשמלית. ניתן לשלב בפרויקט של "ארובות השרב" מתקן התפלה למי ים, ובכך לנצל את המערכת גם לאספקת אנרגיה וגם לאספקת מים שפירים. בחלק המתקן המתוכנן להתפלת מים ינוצלו כ- 15% מהאנרגיה החשמלית שמייצרת מערכת "ארובת השרב", ותופק כמות מים השווה לכמחצית מכמות המים המועברים במוביל הארצי. שאלה 1 בטבלה שלפניכם מופיעים שלבי התהליכים המתרחשים במערכת "ארובות השרב". עליכם לרשום את המרות )גלגולי( האנרגיה המתאימות בטבלה. המרות האנרגיה שלבי התהליך מים מועלים במשאבות למרומי הארובה. קרינת השמש היא הגורם )הלא ישיר( להתחממות האוויר. האוויר מחמם את המים ומתקרר. האוויר נע כלפי מטה ומהירותו גדלה. האוויר היוצא מתחתית המגדל גורם לסיבוב טורבינות. הטורבינות מסובבות גנרטורים. הגנרטורים מפיקים אנרגיה חשמלית. עמוד 8 מתוך 221

9 שאלה 2 האיור הבא מתאר את התפלגות האנרגיה במערכת "ארובות השרב". סמנו את המשפטים הנכונים מתוך המשפטים הבאים: להפעלת המערכת משתמשים ביותר מ- 33% מהאנרגיה שהיא מפיקה. א. נצילות מערכת "ארובות השרב" קרובה ל- 100%. ב. ג. אחוז האנרגיה שניתנת להמרה לאנרגיה חשמלית לשימוש צרכנים אחרים הוא.45% נצילות מערכת "ארובות השרב" כמערכת המספקת אנרגיה לצרכנים אחרים קטנה ד. מ- 50%. 3 שאלה מדוע, על פני כדור הארץ, אוויר חם יותר מסביבתו נע כלפי מעלה, ואוויר קר יותר מסביבתו נע כלפי מטה? שאלה 4 המערכת המוצעת בפרוייקט "ארובות דומה סמנו אלו מבין המשפטים מתארים במה השרב" למערכת להפקת אנרגיה חשמלית המשתמשת בטורבינות רוח המוצבות בשטח פתוח. בשתיהן האנרגיה להפעלת המערכת מקורה בתנועת אוויר. א. ב. בשתיהן תנועת רוח בקו ישר במאונך לכנפי הטורבינה מומרת לתנועה סיבובית בטורבינה. בשתיהן הרוח נוצרת כתוצאה מתנאי השטח הטבעיים. ג. בשתיהן הטורבינה מסובבת גנרטור המפיק אנרגיה חשמלית. ד. עמוד 9 מתוך 221

10 ה. שאלה 5 ב. בשתיהן נדרשת לפעולת המתקן רוח חמה המצויה באזור מדברי בלבד. חוקרי הטכניון בישראל מציעים להקים מערכת מסוג עמוד 10 מתוך 221 "ארובות השרב" )כ- בערבה 40 קילומטרים מצפון לאילת(. טענתם היא שהמערכת יכולה לתרום לפיתוח האזור. כדי להפעיל את המערכת יועברו מים בתעלה מים סוף למערכת ויועלו לראש המגדל באמצעות משאבות. ההיגדים שבטבלה מתארים שיקולים שונים )כלכלי, סביבתי, מדעי טכנולוגי, אסטטי( לגבי כדאיות הקמת המגדל. סמנו בטבלה לאלו שיקולים מתייחס כל היגד. היגדים א. המערכת יכולה לפעול 24 שעות ביממה, ולייצר חשמל ומים לתושבים באזורי מדבר. כושר ייצור החשמל המתוכנן של המערכת הוא כ- 15% מצריכת החשמל השנתית של מדינת ישראל. ג. אם משתמשים במערכת גם להתפלת מים, נוצרות בתהליך כמויות מלח גדולות מאוד. ד. הפעלת המערכת משפיעה על הרוחות בסביבתו, ועלולה לשנות את תנאי מזג האוויר, )עקב הכמויות הגדולות של אוויר המעורבות בתהליך(. ה. הציפורים הנודדות בין אירופה לאפריקה עוברות מעל הערבה ועלולות להישאב פנימה עם האוויר החם. ו. המגדל יהווה אטרקציה תיירותית. שאלה 6 גובהו של המגדל המוצע הוא מעל קילומטר, ומסתו כלכלי סביבתי מדעי טכנולוגי אסתטי כ 330,000 טונות. יש לשים לב שכיום לא קיים מתקן מלאכותי בגובה דומה לזה בעולם )המגדל הגבוה ביותר מעשה ידי אדם גובהו בערך 500 מטרים(. רמי טוען שניתן להגדיל באותו יחס מטרים, ולבנות מגדל בגובה של יותר מקילומטר. את כל אחד מהממדים של דגם המערכת, שגובהו 2 מירב טוענת שרמי אינו צודק מכיוון שכאשר ממד אורך גדל פי 2, שטח החתך גדל לפי ריבוע )חזקה שנייה( של ממד האורך, אך המשקל )והנפח( גדלים לפי חזקה שלישית של ממד האורך. כתוצאה מכך, המגדל יקרוס עקב משקלו. אם רוצים לבנות מגדל בממדים הגדולים, יש צורך בתכנון מהבסיס, ללא הסתמכות על ממדי הדגם.

11 מי מהם צודק לדעתכם? הסבירו. שאלה 7 האם לדעתך כדאי להשקיע משאבים בהקמת "ארובות שרב" בנגב? הסבר/הסבירי. עמוד 11 מתוך 221

12 מחוון למשימה ארובות שרב הנושאים בתכנית הלימודים: אנרגיה ואינטראקציה סוגי אנרגיה והמרה. ההקשר: משאבי- טבע בהיבט חברתי וסביבתי. המקור: אתר הטכניון : שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע סוגי אנרגיה והמרות אנרגיה יכולות בדיקת יכולת יישום של ידע מדעי. ניקוד מלא )100%(: טבלה מלאה במתכונת: המרות האנרגיה שלבי התהליך אנרגיה חשמלית מומרת לאנרגיה פוטנציאלית למרומי במשאבות מועלים מים כובדית )אנרגיית גובה(. הארובה. קרינת השמש נבלעת, וכתוצאה מכך האוויר מתחמם. קרינת השמש היא הגורם )הלא ישיר( להתחממות האוויר. אנרגיית חום עוברת מהאוויר לתרסיס המים. האוויר מחמם את המים ומתקרר. אנרגיה פוטנציאלית כובדית מומרת לאנרגיית תנועה )קינטית(. האוויר נע כלפי מטה ומגדיל את מהירותו. אנרגיית תנועה של האוויר )קווית( מומרת לאנרגיית תנועה של הטורבינה )סיבובית(. האוויר היוצא מתחתית המגדל גורם לסיבוב טורבינות. אנרגיית תנועה )סיבובית( של הטורבינה הטורבינות מסובבות גנרטורים. מומרת לאנרגיית תנועה )סיבובית( של הגנרטור. אנרגיית תנועה בגנרטור מומרת לאנרגיה הגנרטורים מפיקים חשמל. חשמלית. שימו לב: הצורך באוויר חם ויבש הוא כדי שהסביבה תהיה שונה מהאוויר המתקרר בראש המגדל. ניקוד חלקי: 15% על כל המרה נכונה. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. עמוד 12 מתוך 221

13 שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע נצילות וחישוב כמויות אנרגיה יכולות קריאת מידע מתרשים ניקוד מלא )100%(: סעיפים א' ג' ד' נכונים. סעיף א' להפעלת המערכת משתמשים לשאיבה ב- 33%, ועוד מאבדים אנרגיה שאינה ניתנת לניצול בכמות של 22% ולכן יש צורך ביותר מ- 33% להפעלת המערכת. סעיף ג' 45% היא כמות האנרגיה שניתנת לניצול על ידי צרכנים אחרים. סעיף ד' מכיוון שרק 45% מהאנרגיה ניתנת לניצול על ידי צרכנים אחרים, הרי שנצילות המערכת קטנה מ 50%. ניקוד חלקי: )33%( על כל תשובה נכונה שסומנה. ללא ניקוד: סומנו תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע צפיפות, כוח כבידה, מסה. יכולות בדיקת יכולת ליישם ידע של מדע ולפרש תופעה. ניקוד מלא )100%(: הסבר שמתייחס לשינויים בצפיפות יקבל ניקוד מלא. להלן הסבר מלא לשימוש המורה: על האוויר פועל כוח הכבידה של כדור הארץ. כאשר האוויר מתחמם, המולקולות שלו נעות מהר יותר, ובממוצע נמצאות רחוק יותר אחת מהשנייה. כתוצאה מכך, צפיפותו קטנה יותר, ולכן הכוח המופעל על ידי כדור הארץ על יחידת נפח של האוויר קטן יותר, והאוויר עולה למעלה. לעומת זאת, אוויר קר, בו המולקולות קרובות יותר בממוצע אחת לשנייה, צפיפותו גדולה יותר, והוא נמשך בכוח גדול יותר לכיוון כדור הארץ. הפרשי הצפיפות מביאים להיווצרות הפרשים בלחץ האוויר בין מקום למקום. הפרשים אלה הם היוצרים את תנועת האוויר שהיא הרוח. הסבר דומה ניתן להסביר באמצעות המושג המשקל הסגולי )משקל של יחידת נפח(. ללא ניקוד: תשובה אחרת או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע טורבינות רוח. יכולות הבנת-הנקרא. הסבר תופעות באופן מדעי ויישום ידע מדעי. עמוד 13 מתוך 221

14 הפקת מידע מאיור. ניקוד מלא )100%(: א' ב' ד'. ניקוד חלקי )33%(: על כל משפט שסומן נכון. ללא ניקוד: סימנו סעיפים לא נכונים, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות בדיקת יכולת ליישם ידע של המדע ולפרש תופעה. ניקוד מלא )100%(: טבלה נכונה. ניקוד חלקי יחסי בהתאם למספר התשובות הנכונות בטבלה. ללא ניקוד: סומנו תשובות לא נכונות או לא ענו. אסתטי מדעי טכנולוגי סביבתי כלכלי + + א + + ב ג + ד + ה + + ו שאלה 6 ניקוד מלא )100%(: מירב צודקת מכיוון ששינוי ממדים של גוף מסוים באופן פרופורציוני יכולים לגרור שינויים המעוררים בעיות טכנולוגיות חדשות, בעיקר כאשר מדובר בשינויים גדולים )סדרי גודל(. למורה: לדוגמה, אם נגדיל את כל ממדיו של עכביש בפרופורציה פי 100, הרגליים שלו לא יוכלו לתמוך במשקל )למרות שזוהי הפעולה המבוצעת בסרטי המדע הבדיוני(. כדי להחזיק מגדל בממדים המוצעים, יש לתכנן מחדש את כל המבנה, ולא להגדיל את ממדי הדגם בפרופורציה. ניתן להדגים את הבעיה בניסוי עם קובייה מעץ באורך צלע של 10 סנטימטרים, המונחת על 4 עמודים משיפודי עץ בקוטר 2 מילימטר, ואורך 10 סנטימטר. כאשר מגדילים את ממדי הקובייה והעמודים פי 100, אורך צלע הקובייה 10 מטרים, קוטר עמודי העץ 20 סנטימטרים, ואורכם 10 מטרים. ללא ניקוד: בחרו שרמי צודק, או לא ענו. עמוד 14 מתוך 221

15 שאלה 7 מטרת השאלה: לבדוק את עמדות התלמידים לגבי השקעה במחקר ופיתוח בכיוונים חדשניים למציאת מקורות אנרגיה חלופיים. הערה למורה: מעניין אם למרות הקשיים הנראים לעין בפיתוח טכנולוגיות מתקדמות כמו זו המתוארת במגדל ארובות השרב, התלמיד חושב שהנושא חשוב, ויש צורך בהשקעה הנדרשת. ללא ניקוד. עמוד 15 מתוך 221

16 הס גו וי הקורקינט החשמלי החדש הסגווי (segway) הוא קורקינט חשמלי מסוג חדש ומחירו עדיין גבוה לרכישה על- די י ציבור רחב. הוא מסוגל לנוע במהירות מרבית של 20 קמ"ש ומסתו 30 ק"ג. הוא מונע באמצעות סוללות נטענות. המכשיר בנוי מלוח המחובר לשני גלגלים ועליו עומד נוסע המחזיק בידו מוט דמוי כידון של אופניים. כאשר רוצים לשנות את כיוון התנועה, או את גודל מהירותה מטים מעט את הגוף לכיוון המתאים והסגווי מכוון את עצמו. כיצד זה פועל? כאשר אנו מטים את גופנו, חל שינוי במקומו של מרכז הכובד של המערכת )האדם והסגווי(: מידת השינוי במיקומו של מרכז הכובד בכיוון קדימה או אחורה היא הקובעת באיזו מהירות ינוע הסגווי. ככל שהשינוי קדימה גדול יותר, מהירות הסגווי גדולה יותר. כיוון השינוי במיקומו של מרכז הכובד בכיוון ימינה או שמאלה הוא הקובע לאן ינוע הסגווי. שאלה 1 יואב נוסע לאיטו עם הסגווי על המסלול הישר מ- A לעבר E )ראו איור(. בהגיעו ל- אB הו מסתובב ימינה עם המסלול עד ל- C וממשיך ישר עד ל- D, שם הוא מאט את הסגווי עד לעצירה מוחלטת ב- E. E D C B A איור: מסלול הנסיעה של יואב על הסגווי לפניכם טבלה המתארת את קטעי התנועה. ציינו בטבלה לאיזה כיוון יואב צריך להטות את גופו )קדימה אחורה, ימינה או שמאלה(. כיוון הטיית הגוף קטעי התנועה מ- A ל- B מ- B ל- C מ- C ל- D מ- D ל- E עמוד 16 מתוך 221

17 שאלה 2 בסגווי מותקנים חיישנים. החיישנים מודדים את מיקומו של מרכז הכובד של הגוף בקצב של 100 פעמים בשנייה. הנתונים מועברים למחשב הנמצא בתוך הסגווי המעבד אותם ומעביר את המידע למנועי הגלגלים. לכל גלגל יש מנוע נפרד. בעת הפיתוח של הסגווי, התלבטו המפתחים באיזה קצב צריכים למדוד את מקומו של מרכז הכובד של הגוף )קצב דגימה(. כיצד משפיע קצב הדגימה על ביצועי הסגווי? סמנו את האפשרויות המתאימות: א. קצב דגימה איטי יותר היה גורם לסגווי להגיב לאט יותר לרצון הרוכב עליו. ב. קצב דגימה איטי יותר היה גורם לסגווי לנוע במהירויות נמוכות יותר. ג. קצב דגימה מהיר יותר היה גורם לסגווי להגיב ברגישות גבוהה יותר על כל תזוזה. ד. קצב דגימה מהיר יותר היה גורם לסגווי לנוע במהירויות נמוכות יותר. שאלה 3 אפרת גרה במרכז העיר ורוצה להגיע לבית חברתה הגרה במרחק של מספר קילומטרים מביתה. לפניכם טבלה ובה מספר אמצעי תנועה בעיר. האמצעים מסודרים לפי מחיר הנסיעה מהזול ביותר )רגלי( ליקר ביותר )מכונית(. ליד כל אמצעי רשומה מהירותו הממוצעת בקילומטר לשעה )קמ"ש(. אמצעי תנועה רגלי אופניים סגווי אוטובוס מכונית מהירות בקמ"ש דירוג הזמן א. דרגו את זמן התנועה של אפרת בכל אחד מאמצעי התנועה העומדים לרשותה מהזמן הקצר ביותר )1( וכלה בזמן הארוך ביותר )5(. ב. לאיזה מאמצעי התנועה המופיעים בטבלה יש יתרון על הסגווי הן במחיר והן בזמן התנועה? עמוד 17 מתוך 221

18 שאלה 4 בניתוח תנועה של גופים אנו מתעניינים בזמן הנדרש להגיע למהירות מסוימת. אם גוף מגיע למהירות גבוהה בזמן קצר אנו אומרים שהתאוצה )קצב שינוי המהירות( שלו היא גבוהה. לפניכם טבלה הכוללת כמה עובדות על תנועתם של הצ'יטה, הסוס והאדם על הסגווי. הניחו כי כולם מגיעים למהירות המרבית )המקסימלית( תוך אותו מספר שניות ונעים באותם תנאי מסלול. משך הזמן שיכול לנוע במהירות המ רבית מהירות מ רבית בקמ"ש )בקילומטר לשעה( הגוף הנע מספר שניות 100 צ'יטה מספר שעות 40 סוס מספר שעות 20 אדם על גבי סגווי התבססו על הנתונים וענו על השאלות הבאות: א. מי מהגופים הנעים יעבור את המרחק הגדול ביותר בתום שעה? הסבירו. ב. למי מהגופים הנעים התאוצה הנמוכה ביותר? הסבירו. ג. האם ניתן לקבוע מנתונים אלה מהו המרחק המרבי שכל אחד מהגופים הנ"ל יכול לעבור? הסבירו שאלה 5 לפניך שישה היגדים. דרג את מידת הסכמתך לכל אחד מן ההיגדים באופן הבא: 4- מסכים בהחלט 3 מ- סכים 2- מסכים במידה מועטה 1- כלל לא מסכים א. אני מוכן שנוסעי הסגווי יסעו על המדרכה, בשעה שאני צועד עליה ב. הסגווי יישאר בגדר עוד "צעצוע" יקר לצעירים ג. כדאי להשקיע עוד כסף בפיתוח מתקן שיוצמד לגוף הסגווי ויאפשר לשאת מטען גם אם מחיר הסגווי יעלה כתוצאה מכך ד. יש לחוקק חוקים הנוגעים לאזורים מותרים או אסורים לתנועת הסגווי ה. השימוש בסגווי יהפוך אנשים למפונקים המוותרים על הליכה ו. כדאי להוזיל את מחירו של הסגווי ולעודד שימוש בו כדי להפחית את השימוש בדלקים ואת זיהום הסביבה. עמוד 18 מתוך 221

19 מחוון למשימה הס גו וי הקורקינט החשמלי החדש הנושאים בתוכנית הלימודים: אנרגיה ואינטראקציה תנועה וכוחות ההקשר: גבולות המדע והטכנולוגיה בהיבט אישי וחברתי המקור: "תיכון מוצרים" בהוצאת אורט, 2004 שאלה 1 תמונת הסגווי: /B00007EPJ6/qid= /sr=8-1/ref=pd_bbs_1/ ?v=glance&s=electronics&n= הפרטים על הצ'יטה: פרטים על הסוס: מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטקסט ומאיור ניקוד מלא )100%(: מסלול התנועה מ- A ל- B מ- B ל- C מ- C ל- D מ- D ל- E כיוון הטיית הגוף קדימה ימינה קדימה אחורה ניקוד חלקי: 25% לכל תשובה נכונה. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע על מדע מדידות יכולות הסבר תופעות באופן מדעי ניקוד מלא )100%(: תשובות א, ג, נכונות. מידע למורה: כיוון שקצב דגימה שונה מאשר נבחר משפיע על רגישות המכשיר ולא על תנועת הסגווי, הרי תשובות א, ג נכונות. ניקוד חלקי )50%(: סמנו רק אחד הסעיפים א' או ג'. ללא ניקוד: סמנו תשובות שאינן נכונות, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע במדע תנועה וכוחות יכולות הסבר תופעות באופן מדעי ידע על מדע מדע וטכנולוגיה בחברה עמוד 19 מתוך 221

20 ניקוד מלא )100%(: א. דרגו בהתאם לדירוג הבא: דירוג הזמן מהירות בקמ"ש אמצעי תנועה 5 6 רגלי 3 12 אופניים 4 9 סגווי 2 24 אוטובוס 1 36 מכונית ב. אופניים ניקוד חלקי: סעיף א. 16% לכל תשובה נכונה. סעיף ב. 20% לתשובה נכונה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע מהירות, דרך, זמן ותאוצה יכולות הסבר תופעות באופן מדעי; קריאת טבלה ניקוד מלא )100%(: סעיף א. הסוס. המרחק תלוי במהירות ובזמן. הצ'יטה אמנם נעה מהר מאד אך רק במשך כמה שניות ואינה מסוגלת להתמיד במהירות זו לאורך זמן. מהירות הסוס גדולה פי 2 ממהירות הסגווי לכן לאחר שעה יגיע למרחק גדול יותר. סעיף ב. לסגווי קצב הגברת מהירות )תאוצה( הנמוך ביותר שכן הוא מגיע באותו זמן )שניות( למהירות הנמוכה ממהירויות הגופים האחרים. סעיף ג. לא ניתן לקבוע את המרחק המרבי שכן המרחק תלוי בזמן ובמהירות. המהירויות אמנם נתונות, אך זמן התנועה המדויק לא נתון. ניקוד חלקי: 33% לכל סעיף )א-ג( שהתשובה נכונה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 בתחום העמדות/דעות בנושא פיתוח הסגווי כמוצר טכנולוגי המשפיע על האדם וסביבתו. ללא ניקוד. עמוד 20 מתוך 221

21 הצנחן כשיפתח עלי כשיפתח את העולם כולו אשכח אני לבד והמצנח שיפתח, שיפתח שיפתח עלי. ]מילים: יורם טהרלב[ ואז הוא צונח בשניות הראשונות הוא נופל כשהמצנח עדיין סגור, ואז ברגע מסוים נפתח המצנח. המצנח הוא בצורת כיפה ששטחה כשטח חדר כיתה, והוא עשוי מחומר קל וחזק. פתיחת המצנח גורמת להגדלה משמעותית של התנגדות האוויר המופעלת על המצנח. ככל ששטח המצנח גדול יותר התנגדות האוויר גדולה יותר. התנגדת האוויר גורמת להקטנת מהירות הנפילה של הצנחן. המהירות מתייצבת על ערך קבוע בקירוב והצנחן ממשיך לצנוח במהירות זו עד להגעתו אל הקרקע. שאלה 1 לפניכם שלושה שרטוטים בהם העיגולים מייצגים את מערכת הצנחן והמצנח. החצים מתארים את הכוחות הפועלים בכיוון האנכי. אורך החץ מייצג את הגודל היחסי של הכוח וכיוון החץ מייצג את כיוון הכוח. שלושת השרטוטים מתארים את הצניחה בשלושה שלבים שונים: לפני פתיחת המצנח, לאחר פתיחת המצנח וסמוך לקרקע. א. רשמו מתחת לכל אחד מהשרטוטים את השלב המתאים לו. הת נגדות האוויר הת נגדות האוויר הת נגדות האוויר כוח הכובד כוח הכובד כוח הכובד.3.2 השלב המתאים: 1. ב. השלימו את המשפט הבא על ידי הקפה בעיגול של המלים המתאימות: שקול הכוחות בשלב 3 מופנה כלפי מטה/ מופנה כלפי מעלה/ אפס, ולכן מהירות הגוף קבועה / גד לה / קט נה. עמוד 21 מתוך 221

22 שאלה 2 כאשר רוצים להצניח ציוד כבד, כמו ג'יפ, לא מספיק מצנח אחד ויש להשתמש בכמה מצנחים. הסבירו מדוע. שאלה 3 במבצע אפולו שנערך בשנות ה- 70 של המאה הקודמת, הנחיתה נאס"א )סוכנות החלל של ארצות הברית( חלליות מאויישות על קרקע הירח. מדוע לא השתמשו במצנח כדי להנחית חלליות על הירח? סמנו את התשובה הנכונה: א. כי על הירח ממילא כולם מרחפים. ב. כי על הירח אין אוויר. ג. כי משקל האסטרונאוטים על הירח קטן בהרבה מאשר על פני כדור הארץ. ד. כי לירח אין כוח כבידה. שאלה 4 מה קורה לאנרגיה הפוטנציאלית הכובדית של הצנחן בשלב התנועה בו מהירות הצנחן קבועה? סמנו נכון או לא נכון לגבי המשפטים הבאים והוסיפו נימוק שיצדיק את קביעתכם: נכון / לא נכון א. היא מומרת באופן הדרגתי לאנרגיה קינטית נימוק: נכון / לא נכון ב. היא מומרת באופן הדרגתי לחום נימוק: נכון / לא נכון ג. היא לא משתנה נימוק: שאלה 5 גל ביקש לבדוק כיצד מסת הגוף ושטח המגע שלו עם האוויר משפיעים על משך זמן נפילתם לקרקע של גופים שונים הנשמטים מגובה זהה. לשם כך הוא תלש ממחברתו ארבעה דפים: דף אחד הוא השאיר פרוש כפי שהוא )יסומן ב- A), דף אחר הוא קיפל בעזרת אגרופו לכדור קטן )יסומן ב- B(, ואת שני הדפים הנותרים קיפל יחדיו לכדור אחד קטן )יסומן ב- C(. עמוד 22 מתוך 221

23 א. מדוע חשוב להקפיד שהגופים יושמטו מאותו גובה? ב. נערך ניסוי בו בדקו את השפעת המסה על משך זמן הגעת הגופים ארצה. סמנו בעיגול C B A אילו שניים משלושת הגופים יש לשמוט: הסבירו את בחירתכם. ג. נערך ניסוי בו בדקו את השפעת שטח המגע של הגופים עם האוויר על משך זמן הגעתם C B A הגופים ארצה. סמנו בעיגול אילו שניים משלושת הגופים יש לשמוט. הסבירו את בחירתכם.,C,B A לקרקע כאשר יושמטו שלושתם בו זמנית מגובה ד. רשמו את סדר הגעת הגופים זהה. הסבירו את תשובתכם. עמוד 23 מתוך 221

24 מחוון למשימה הצנחן נושאים בתוכנית הלימודים: אנרגיה כוחות ותנועה הקשר המשימה: גבולות המדע והטכנולוגיה מקור התמונה: שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע כוחות, קשר בין כוחות לתנועה יכולות זיהוי תיאורים, התאמה בין ייצוג מילולי לייצוג וקטורי ניקוד מלא )100%(: א. 1. לאחר פתיחת המצנח 2. לפני פתיחת המצנח 3. סמוך להגעה לקרקע ב. שקול כוחות אפס, מהירות קבועה ניקוד חלקי: 20% על כל סימון נכון בסעיף א או ב ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע כוחות, קשר בין כוחות לתנועה, גורמים המשפיעים על התנגדות האוויר הפועל על גוף נע. יכולות הסבר תופעות באופן מדעי ניקוד מלא )100%(: ככל שמשקל הגוף גדול יותר, התנגדות האוויר צריכה להיות גדולה יותר כדי לאזן את כוח הכובד ולגרום לכך שהג'יפ יגיע ארצה במהירות קבועה. כיון שהתנגדות האוויר תלויה בשטח המגע של הגוף עם האוויר, מצנח אחד לא יספיק. ניקוד חלקי )50%(: ציינו רק את כוח הכובד / המשקל או רק את התנגדות האוויר. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע כבידה ונפילת גופים על הירח, היעדר אטמוספרה בירח ניקוד מלא )100%(: ב ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 4 עמוד 24 מתוך 221

25 מטרת השאלה: ידע של מדע גלגולי )המרות( אנרגיה יכולות הסבר תופעות באופן מדעי ניקוד מלא )100%(: א. לא נכון נימוק: כיון שהמהירות בה נע הצנחן היא קבועה, אין שינוי באנרגיה הקינטית. ב. נכון נימוק: הצנחן, המצנח והאוויר שמסביבו מתחממים כתוצאה מהתנגדות האוויר. ג. לא נכון נימוק: כיון שהצנחן נע כלפי מטה האנרגיה הפוטנציאלית שלו קטנה. ניקוד חלקי: 10% על כל תשובה נכונה 23% על כל נימוק נכון ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע כוחות בדגש כבידה ידע על מדע חקירה מדעית בידוד משתנים יכולות קישור בין שאלות מחקר למערך מחקר ניקוד מלא )100%(: א. כי יש להשוות את כל התנאים האחרים. ב. הגופים שיישמטו הם B ו- C. יש לשמוט גופים בעלי מסות שונות אך בעלי שטח מגע שווה עם האוויר. ג. הגופים שיישמטו הם A ו- B. יש לשמוט גופים בעלי שטח מגע שונה עם האוויר אך בעלי מסות שוות. ד. B ו- C יגיעו ראשונים באותו זמן כיוון שזמן ההגעה אינו תלוי במסה ואילו A יגיע מאוחר יותר כתוצאה מההאטה הנובעת מהחיכוך עם האוויר. ניקוד חלקי: סעיף א 22%, סעיפים ב ו- ד 10% לכל תשובה נכונה ו- 16% לכל הסבר נכון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 25 מתוך 221

26 כוחות ומנופים כבר בימי קדם המציאו בני האדם מכונות פשוטות, כדי לבצע עבודות כגון הרמת משא, דחיפה, חיזוק וחיתוך, פעולות שקשה לעשותן בכוח השרירים בלבד. עד היום אנו משתמשים במתקנים המבוססים על אותם עקרונות פעולה של המכונות הפשוטות. אחת המכונות הפשוטות הקדומות ביותר שהמציא האדם היא המנוף. המנוף הבסיסי הוא מוט )או משטח( נוקשה, שיכול לנוע סביב נקודה קבועה )שנקראת נקודת המשען, או ציר(. למנוף שתי זרועות על האחת מפעילים את הכוח והיא מכונה זרוע הכוח, והאחרת מפעילה כוח ומבצעת את העבודה והיא מכונה זרוע המשא. קיימים סוגים שונים של מנופים, הנבדלים זה מזה במיקומה של נקודת המשען. הראשון שתיאר שימוש במנופים היה ארכימדס היווני, שחי במאה השלישית לפנה"ס. ארכימדס בנה מכשיר שזכה לכינוי "מלתעות ארכימדס", המבוסס על עקרון המנוף, ותפקידו היה לנפץ לרסיסים את ספינות האויבים. בהתייחסו לשימושיו הרבים של המנוף אמר ארכימדס פעם "תנו לי נקודת משען ואניף את העולם". שאלה 1 לפניכם ציורים של שני מתקנים המבוססים על עקרון המנוף, ובהם "מרוויחים" כוח. ליד כל ציור מופיע תרשים של סוג המנוף המתאים לאותו מתקן. א. סמנו בעזרת חיצים בכל ציור )כמו בתרשים( היכן נמצאות: זרוע הכוח, זרוע המשא ונקודת המשען. ב. הסבירו בקצרה את פעולת כל אחד מהמתקנים בעזרת המונחים: נקודת משען, משא, כוח. נדנדת "עלה ורד" תרשים א': נקודת משען ציור - 1 זרוע הכוח זרוע המשא כוח הסבר פעולת הנדנדה: משען משא עמוד 26 מתוך 221

27 ציור 2: מריצה תרשים ב': כוח זרוע הכוח זרוע המשא נקודת משען הסבר פעולת המריצה: משא הסבר פעולת המריצה: משען שאלה 2 הירון מאלכסנדריה )המאה ה- 1 לספירה( המציא מתקנים רבים המבוססים על עקרון המנוף. אחד המתקנים שהמציא הוא מוט שבצידו האחד ציפור ובצידו השני כד, ולצדו מזרקת מים הממלאה את הכד. כאשר הכד מתמלא הוא יורד והציפור עולה, וכאשר הכד מתרוקן )המים נשפכים אל קערה( הוא עולה והציפור יורדת. לפי עקרון המנוף המכפלה של הכוח המופעל במרחקו מנקודת המשען )זרוע הכוח( הוא גודל קבוע במנוף מסוים. הגודל הזה קובע אם המערכת במצב של שווי משקל, והוא שווה למכפלה של המשא בזרוע המשא. היכן צריך למקם את הכד )כשהוא ריק( כדי לאזן את המתקן, אם ידוע כי מסתו של הכד כפולה ממסת הציפור? ציר )נקודת משען( באותו מרחק מהציר כמו הציפור א. בדיוק בנקודת המשען ב. במחצית המרחק של הציפור מהציר ג. ברבע המרחק של הציפור מהציר ד. המתקן שבנה הירון מאלכסנדריה עמוד 27 מתוך 221

28 שאלה 3 בבית הבד הקדום )מקום ששימש להכנת שמן מזיתים( השתמשו בקורה מחוברת לקיר בתהליך הסחיטה של רסק הזיתים )ראו איור(. במקרה זה הכוח מופעל על ידי האבנים בקצה הקורה, נקודת המשען נמצאת בקצה הקבוע בקיר, והעבודה היא פעולת הלחיצה של הקורה הסוחטת את הזיתים. קורת בית הבד קורת בית הבד איזה מהתרשימים בשאלה 1, תרשים א' או תרשים ב', מייצג את פעולת המנוף בבית הבד? הסבירו. שאלה 4 בעזרת מכונות פשוטות הצליחו בני האדם במהלך ההיסטוריה לבנות מבנים אדירים )כגון בית המקדש והפירמידות(, לשאוב מים מבאר, לטחון קמח ברחיים, להכין שמן זית בבית הבד, לצוד בעלי חיים ולנצח במלחמות בעזרת כלי מלחמה מגוונים. במכונות המבוססות על עקרון המנוף מנצלים את העובדה שניתן לבצע אותה עבודה תוך הפעלת כוח גדול לאורך דרך קצרה, או כוח קטן לאורך דרך ארוכה. א. הביאו דוגמה )מהעבר או מהווה( למתקן הפועל על עקרון המנוף, או תכננו מכונה פשוטה המשתמשת בעקרון המנוף. הסבירו מהי מטרת המכשיר ומהו היתרון בשימוש בו. ב. שרטטו תרשים של המכשיר וסמנו היכן זרוע הכוח, זרוע המשא ונקודת המשען. שאלה 5 כיום קיימים מנופים מודרניים המסוגלים להגיע לגבהים גדולים, להרים משאות כבדים ולבצע פעולות במהירות. אולם במקרי חרום, כגון רעידות אדמה ופיגועים, נעשה גם כיום שימוש במנופים פשוטים, כאשר אין אפשרות או זמן להשיג מכשירים מודרניים. לדוגמה בפיגוע במלון הילטון טאבה באוקטובר 2004 חולץ ילד בעזרת מוט ששימש כמנוף מאולתר. שלושה אנשים הפעילו כוח על המוט והצליחו להרים משא של 500 ק"ג מעל הילד, וכך הצילו את חייו. ציינו יתרון אחד וחסרון אחד של מנופים מודרניים לעומת מנופים פשוטים, והסבירו את תשובתכם. עמוד 28 מתוך 221

29 מחוון למשימה כוחות ומנופים הנושאים בתוכנית הלימודים: אנרגיה ואינטראקציה כוחות הקשר המשימה: מדע וטכנולוגיה בהיבט היסטורי חברתי המקור )כולל התמונות(: מעובד מתוך החוברת: מנופים, המרכז להוראת המדעים, האוניברסיטה העברית ירושלים, תש"ן. מקורות למידע נוסף: אתר על מכונות פשוטות )באנגלית( אתר על סוגי מנופים )באנגלית( שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע מנופים הפקת מידע מתרשים וטקסט ויישומו בהקשר אחר )ציור(. יכולות ניקוד מלא )100%(: א. זרוע המשא זרוע הכוח נקודת משען )ציר( זרוע הכוח זרוע המשא נקודת משען ב. הסברים )יש להשתמש במונחים נקודת משען, משא, כוח(: נדנדה: נקודת המשען היא הציר במרכז הנדנדה. המשא הוא ילד בצד אחד והכוח מופעל על ידי הילד היושב בצד השני )הזרועות מתחלפות(. מריצה: נקודת המשען היא הציר במרכז הגלגל, המשא הוא המטען שבמריצה והכוח מופעל על ידי האדם המרים את המריצה. ניקוד חלקי: סעיף א )50%(: 25% על סימון נכון בכל אחד מהציורים. סעיף ב )50%(: 25% על כל הסבר נכון. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 29 מתוך 221

30 שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות יישום ידע של המדע במצב נתון; הפקת מידע מטקסט ניקוד מלא )100%(: ג ללא ניקוד: כל תשובה אחרת או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות ניתוח מידע )טקסט ותרשים( והסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: תרשים ב' מתאים למקרה זה, משום שנקודת המשען )החיבור לקיר( נמצאת בקצה אחד והכוח מופעל בקצה השני. ללא ניקוד: תשובה אחרת או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע עקרון המנוף ידע על מדע התבססות על ידע היסטורי יכולות יצירת תרשים; הסבר מדעי; יצירתיות ודמיון ניקוד מלא )100%(: א. הביאו דוגמה למתקן הפועל על עקרון המנוף, הסבירו את מטרתו ואת יתרון השימוש בו. ב. שרטטו תרשים של המתקן וסומנו נכון נקודת המשען, זרוע הכוח וזרוע המשא. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על אחד מהסעיפים. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע על מדע מדע וטכנולוגיה בחברה יכולות השוואה ניקוד מלא )100%(: ציינו יתרון וחסרון והסבירו אותם, בהתאם לדוגמאות הבאות: דוגמאות ליתרונות של מנופים מודרניים: א. עבודה מהירה: בעזרת מנוף מודרני ניתן לבנות מבנים במהירות גדולה יותר מאשר בעזרת מנוף פשוט. ב. יכולת התמודדות עם משאות, גבהים, מרחקים: מנופים מודרניים מסוגלים להרים משאות כבדים, לגבהים ולמרחקים גדולים יותר מאשר מנופים פשוטים. ג. פחות כוח אדם נדרש להפעלה: מנוף מודרני יכול להיות מופעל על ידי אדם אחד. כדי להרים משא דומה באמצעות מנוף פשוט נדרש כוח אדם רב. עמוד 30 מתוך 221

31 דוגמאות לחסרונות של מנופים מודרניים: א. במנופים מודרניים יש צורך בדלק לכן עלות השימוש גדולה יותר ותוצרי הבעירה של הדלק מזהמים את הסביבה. ב. מנופים מודרניים בהשוואה למנופים פשוטים משתמשים בטכנולוגיה מתוחכמת ולכן יש צורך בתחזוקה ובהתמחות של המפעילים שמשמעותם מחיר יקר. גורם הזמן: כמו במקרה הפיגוע במלון, נדרש זמן להובלת והפעלת המנוף המודרני, שבמקרה חרום יכול לגרום לאסון. פגיעה באיכות הסביבה: המנוף המודרני מופעל על ידי דלק, שבתהליך שריפתו נפלטים חומרים מזהמים לסביבה. גם הרעש הוא סוג של זיהום. ניקוד חלקי: 25% ליתרון, לחסרון ולכל אחד מההסברים. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות או לא ענו. עמוד 31 מתוך 221

32 "מוביל השלום" )תעלת הימים( בספרו של בנימין זאב הרצל: "אלטנוילנד" משנת 1902 מתואר ישומו של רעיון בניית תעלה שתזרים מים מהים התיכון לנהר הירדן ותגיע עד לים המלח )תעלת הימים(. הוגי הרעיון כללו בהצעתם בניית מפעל השקיה ומפעל לייצור חשמל שיתבססו על תעלת הימים, ובהמשך הוצע לשלב בפרויקט גם מפעל התפלה. ועדה בראשות הפרופסור יובל נאמן המליצה בשנת ים המלח ים כינרת עקבה ים סוף הים התיכון מסלול 1 מסלול להקים תעלה כזו במסלול העובר ממישור החוף הדרומי עד ים המלח )מסלול במפה(, במטרה לעזור בפיתוח הנגב. 1 מסלול אחר הוצע בשנות ה 90 של המאה ה 20, בשיתוף פעולה עם הירדנים )מסלול ולפיו תועבר תעלה מים סוף לים המלח. במפה(, 2 בשנת 2002 הציע הבנק העולמי לממן את פרויקט "מוביל השלום", שיוקם במסלול נחתם הסכם.2 במאי 2005 בין ממשלות ישראל, ירדן והרשות אילת הפלסטינית לבדיקת היתכנות התכנית. התעלה תזרים 1.9 מיליארד מטרים מעוקבים מים. כמחצית מהכמות תגיע לים המלח העומד בפני סכנת התייבשות, וכמחצית תשמש לייצור חשמל ולהתפלה במטרה לספק מים לישראל, לירדן ולפלסטינאים, ולשמש גשר לשלום בין המדינות. לפרויקט בסדר גודל כזה ישנן השלכות סביבתיות שונות, שיש להתחשב בהן במהלך התכנון. 1 5 ק"מ 2 שאלה 1 בתחילת המאה העשרים היה גובה פני ים המלח 390 מטרים מתחת לפני הים התיכון, ושטחו 950 קילומטרים רבועים )מס' 1 באיור(. בשנת 1997 היה גובה פני ים המלח 411 מטרים מתחת לפני הים התיכון, ושטחו 640 קילומטרים רבועים )מס' 2 באיור(. א. נסחו שאלת מחקר המתעוררת בעקבות מידע זה. עמוד 32 מתוך 221 ים המלח

33 ב. הציעו מדידה אחת שניתן לבצע כדי לחקור את השאלה שהצעתם. שאלה 2 מכיוון שפני ים המלח נמוכים מפני הים התיכון במאות מטרים )כ- 400(, ניתן לנצל הפרשי גובה אלה כדי ליצור מפלי מים מלאכותיים, מהם ניתן להפיק אנרגיה חשמלית. השיטה לייצור חשמל באמצעות "נפילה" של מים ממקום גבוה למקום נמוך מכונה: שיטה הידרו-אלקטרית. בישראל אין מפלי מים טבעיים )כמו מפלי הניאגרה בארה"ב(, ולכן שיטה זו של הפקת חשמל מ"נפילת" המים אינה נפוצה בישראל. מהן המרות האנרגיה העיקריות במערכת הידרואלקטרית? אנרגיית תנועה. אנרגיה חשמלית אנרגיה כימית א. אנרגיה חשמלית. אנרגיית תנועה ב. אנרגיה פוטנציאלית כובדית )גובה( אנרגיית אנרגיה פוטנציאלית כובדית )גובה( ג. אנרגיה תנועה חום. אנרגיה חשמלית. אנרגיית תנועה ד. אנרגית חום שאלה 3 לפניכם 2 חתכים, המתארים את גובה פני הקרקע בשני מסלולים המוצעים לתעלת הימים )מסלולים 1,2 במפה שבקטע הפתיחה למשימה(: חתך א' )מסלול 1 במפה( מתאר את המסלול מים תיכון לים המלח דרך צפון הנגב ורכסי הנגב המזרחי. חתך ב' )מסלול 2 במפה( מתאר באופן סכמתי את המסלול מים סוף לים המלח דרך הערבה. בתחילת המסלול יישאבו המים ליד העיר עקבה, יועלו לגובה של 220 מטרים, ויוזרמו כ- 200 קילומטרים צפונה בתעלה, עד לים המלח. עמוד 33 מתוך 221

34 א. ב. ג. איזו בעיה מתעוררת בחתך א' מבחינת השקעת האנרגיה? מהו הפתרון המוצע באיור לבעיה זו? היכן לדעתכם תמוקם התחנה להפקת חשמל בכל חתך? סמנו והסבירו את בחירתכם. בחתכים שאלה 4 רשמו שני נימוקים מדוע לדעתכם מומלץ להתקין מתקן להתפלת מים בצמוד לתחנת החשמל? שאלה 5 ים המלח הוא המלוח ביותר מבין האגמים בעולם. כמות המלחים בליטר של מי ים המלח גדולה בערך פי 10 מכמות המלחים בליטר מי ים רגילים. כידוע, ים סוף גדול בהרבה מים המלח. עמוד 34 מתוך 221

35 מה יקרה למליחות שני מקווי המים )ים המלח, ים סוף( כתוצאה מפרויקט "תעלת הימים"? )סמנו את התשובה הנכונה בכל היגד(. א. מליחות המים בים סוף תגדל/ תקטן/ לא תשתנה. ב. מליחות המים בים המלח תגדל/ תקטן/ לא תשתנה. שאלה 6 פרויקט "תעלת הימים" אמור לעבור לאורך חלק גדול ממדינת ישראל, בין אזורים שונים מבחינת סוג הקרקע ותנאי הסביבה. לפרויקט תעלת הימים עלולות להיות השלכות סביבתיות וחברתיות, כמו: א. שינוי המאפיינים הייחודיים של ים המלח. ב. המלחת מי תהום לאורך המסלול כתוצאה מחלחול. בחרו אחת ההשלכות והסבירו: 1. מה ישתנה? 2. כיצד ישתנה? 3. באיזה אופן ישפיע? שאלה 7 האם תמליצו ליישם את פרוייקט תעלת הימים? נמקו את עמדתכם. עמוד 35 מתוך 221

36 מחוון למשימה "מוביל השלום" )תעלת הימים( הנושאים בתכנית הלימודים: אנרגיה ואינטראקציה סוגי אנרגיה והמרה. ההקשר: משאבי- טבע וסביבה בהיבט חברתי אזורי. מקור: אנרגיה בהיבט רב-תחומי שאלה 1 מטרת השאלה: ידע על מדע חקירה מדעית התאמת דרך המחקר לשאלה. יכולות ניסוח שאלת מחקר. ניקוד מלא )100%(: א. ניסחו שאלת מחקר רלוונטית. דוגמאות: מהו השוני בקצב נסיגת ים המלח במהלך הזמן? מה הקשר בין הרכב המלחים בים המלח לבין נסיגתו? ב. הציעו מדידה מתאימה לשאלה. דוגמאות: מדידת ממדי ים המלח )גובה פני המים, עומק, שטח( בזמנים קבועים לאורך זמן )שנה ויותר(; מדידת הרכב המינרלים בים המלח בזמנים קבועים לאורך זמן. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על סעיף א. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע המרות אנרגיה במערכת הידרואלקטרית. ניקוד מלא )100%(: ב. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מאיור )חתך(. ניקוד מלא )100%(: א. העלייה בגובה באזור רכסי הנגב דורשת השקעת אנרגיה, ולכן בסה"כ רווח האנרגיה יקטן. ב. הפתרון המוצע הוא מנהרה בשיפוע מתון שתדרוש מינימום השקעה של אנרגיה. ג. תחנת החשמל תמוקם בתחתית המפל, כך שניתן יהיה לנצל את האנרגיה באופן מקסימאלי )ללא השקעת אנרגיה בהובלת המים(. ניקוד חלקי: 33% לכל תשובה נכונה עמוד 36 מתוך 221

37 ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע הצורך באנרגיה להתפלת מים. ניקוד מלא )100%(: רשמו שני נימוקים להמלצה: א. בתהליך ההתפלה נדרשת השקעת אנרגיה, אותה ניתן לספק באמצעות מערכת הידרואלקטרית. ב. המים המלוחים המנוצלים להפקת אנרגיה משמשים להתפלה. ניקוד חלקי )50%(: רשמו נימוק אחד בלבד. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע תמיסות. ניקוד מלא )100%(: א. מליחות המים בים סוף לא תשתנה. ב. מליחות המים בים המלח תקטן. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על אחד ההיגדים. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: ידע על מדע השלכות סביבתיות ומגבלות המדע. ניקוד מלא )100%(: א. שינוי המאפיינים הייחודיים של ים המלח: הזרמת כמויות גדולות של מים בעלי מליחות נמוכה יחסית לים המלח שמליחות המים בו גבוהה יותר, תגרום לערבוב שכבות המים והקטנת המליחות הממוצעת. מידע למורה: כרגע אין ערבוב בין שכבת המים הקלים על פני השטח לבין המים המלוחים יותר בעומק. ים המלח מהווה סביבה אקולוגית ייחודית בעולם, יש בו מינים של צמחים ובעלי חיים המותאמים למליחותו ושינוי המליחות יפגע בהם. בנוסף - שינוי במליחות המים יפגע בייצור המינרלים המופקים במפעלי ים המלח. הפקת המלחים מתבססת על הצפיפות הגבוהה שלהם. הקטנת הצפיפות כתוצאה מהוספת מי ים רגילים יכולה לגרום לכך שידרשו שינויים בדרכי ההפקה של המינרלים. או: ב. המלחת מי תהום לאורך המסלול כתוצאה מחלחול: הזרמת מי ים מלוחים עלולה לגרום לחילחול המים לקרקע, וכתוצאה מכך להמלחת הקרקע, ו/או המלחת מי התהום. להמלחה זו תהיה השפעה על כמות המים הזמינים לשימושים שונים. המלחת הקרקע עלולה להשפיע על הצמחייה. ניקוד חלקי: 33% על כל חלק נכון בתשובה )מה ישתנה, כיצד ישתנה ובאיזה אופן ישפיע(. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 7 מטרת השאלה: עמדות בנושאי חברה וסביבה. ללא ניקוד עמוד 37 מתוך 221

38 מטוס הנוסעים החדיש ביותר בעולם בינואר 2005 נערך בצרפת טקס ההשקה של מטוס הנוסעים הגדול ביותר בעולם, מטוס איירבוס 380-A. במטוס החדש יש שתי קומות נוסעים, ובין השירותים המוצעים לנוסעים מספרה, קזינו ומכון כושר. מטוס בגודל כזה מצריך הכנת מסלולי המראה ונחיתה ארוכים במיוחד. המטוס אמור להיכנס לשימוש בשנת.2006 חברת בואינג האמריקאית, שהיא המתחרה העיקרית חברת של איירבוס האירופאית, החליטה להתמקד במטוסים קטנים יותר, היכולים לטוס ישירות, ללא צורך בחניית ביניים ותדלוק, למספר יעדים רב יותר. בפברואר 2005 נחשף מטוס חדש כזה של חברת בואינג-, LR המסוגל לטוס ישירות למרחקים גדולים, כמו מלונדון שבאנגליה לסידני שבאוסטרליה. לפניכם בטבלה השוואה בין שני המטוסים החדישים: מס' מנועים טווח טיסה מרבי ]קילומטר[ מהירות ממוצעת ]קילומטר לשעה[ 945 מס' נוסעים מרבי מסה ]טון[ נוחות מעל הממוצע עלות רכישת המטוס ]מליון דולר[ 200 מידות ]מטרים[ מוטת כנפיים 79.8 אורך 73 גובה ,200 איירבוס 4 A-380 רגיל מוטת כנפיים 60.9 אורך 63.7 גובה ,446 בואינג LR טבלה 1 השוואה בין מטוס איירבוס 380-A למטוס בואינג LR שאלה 1 א. מה יהיה משך הטיסה המשוער של מטוס איירבוס שייצאו מלונדון אל הערים הבאות בטיסה ישירה: עיר יעד ניו יורק תל-אביב מרחק בק"מ A-380 משך הטיסה איירבוס 380-A ומטוס בואינג LR משך הטיסה בואינג LR עמוד 38 מתוך 221

39 ב. המרחק מלונדון לסידני הוא 16,997 ק"מ. האם כל אחד מהמטוסים יוכל להגיע לסידני בטיסה ישירה, מבלי צורך לעצור בדרך לתדלוק? שאלה 2 בחברת התעופה הישראלית "אל-על" נערך דיון האם כדאי להשקיע ברכישת מטוס איירבוס 380-A, או במטוסים קטנים יותר, מסוג בואינג LR כדי לסייע לחברת "אל-על" בהחלטה, רישמו שני יתרונות ושני חסרונות מרכזיים של שני סוגי המטוסים: בואינג LR איירבוס 380-A יתרונות 1..2 חסרונות 1..2 ב. מהי המלצתכם לחברת אל-על? נמקו. שאלה 3 תנועתו של מטוס מושפעת מגורמים רבים, ביניהם כדור הארץ, האוויר ומנוע המטוס. כדי לקבוע כיצד ינוע המטוס חשוב לדעת מהו שקול הכוחות הפועלים עליו במצבים שונים. לפניכם מספר אפשרויות (1-5) לשקול הכוחות הפועלים על מטוס: 1. הכוח השקול שווה לאפס. 2. הכוח השקול הוא בכיוון התנועה. 3. כיוון הכוח השקול מנוגד לכיוון התנועה. 4. הכוח השקול מכוון למעלה. 5. הכוח השקול מכוון למטה. עמוד 39 מתוך 221

40 בטבלה הבאה נתונים מספר מצבים של מטוס )א-ד(. השתמשו באפשרויות 1-5 לשקול הכוחות ורשמו בטבלה את זה המתאים לכל אחד ממצבי המטוס. מצב: א. מטוס מאט בגובה ב. מטוס במנוחה על ג. מטוס מאיץ בגובה ד. מטוס נע במהירות קבוע הקרקע קבוע קבועה בגובה קבוע שקול כוחות שאלה 4 מטוס נע בגובה קבוע לכיוון מזרח במהירות הולכת וגדלה )מאיץ(. סמנו איזו מבין דיאגראמות שלפניכם יכולה לתאר את הכוחות הפועלים על המטוס ברגע מסוים? הסבירו את תשובתכם. הכוחות א מעלה ב מעלה מזרח מערב מזרח מערב מטה מטה ג מעלה ד מעלה מזרח מערב מזרח מערב מטה מטה עמוד 40 מתוך 221

41 A-380 שאלה 5 היעזרו בטבלה 1 וסמנו במלבנים את המידות המתאימות של מטוס בהתאם לחיצים המסומנים באיורים שלפניכם: איירבוס עמוד 41 מתוך 221

42 מחוון למשימה מטוס הנוסעים החדיש ביותר בעולם הנושאים בתוכנית הלימודים: תנועה וכוחות הקשר המשימה: גבולות המדע והטכנולוגיה בהיבט חברתי המקור: אתרי אינטרנט: תמונות של איירבוס 380-A / תמונה של בואינג LR מידע על איירבוס 380-A LR מידע - בואינג- "שאל את הטייס" שאלות ותשובות שאלה 1 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטבלה; חישוב זמן טיסה ניקוד מלא )100%(: א. משך הטיסה מחושב לפי מרחק בק"מ מחולק במהירות בק"מ לשעה. משך הטיסה - שעות בואינג LR משך הטיסה - שעות איירבוס 380-A מרחק בק"מ עיר יעד ניו יורק ירושלים ב. מטוס איירבוס 380-A לא יוכל להגיע לסידני בטיסה ישירה, כי טווח הטיסה שלו קטן יותר. לכל חישוב נכון )עד כדי 0.1( סעיף ב. 28% לתשובה נכונה. ניקוד חלקי: סעיף א. 18% ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות או לא ענו שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות ניתוח מידע מטקסט ומטבלה ידע על מדע מדע וטכנולוגיה בחברה ניקוד מלא )100%(: א. ציינו 2 יתרונות ו- 2 חסרונות לכל סוג מטוס. דוגמאות: בואינג LR איירבוס 380-A 1. טווח טיסה ארוך יותר 1. מרווח מאוד ומציע יותר שירותים יתרונות לנוסעים )נוחות( 2. מחיר רכישה זול יותר 2. מספר נוסעים גדול יותר 1. פחות מרווח ומציע פחות שירותים ארוך ונחיתה 1. נדרש מסלול המראה חסרונות לנוסעים במיוחד 2. מספר נוסעים קטן יותר 2. במקרה של תאונה יותר נפגעים עמוד 42 מתוך 221

43 ב. כל המלצה מנומקת הנשענת על הנתונים. )לדוגמה- איירבוס משיקולי שירות לנוסע, או בואינג משיקולי עלות רכישה( ניקוד חלקי: סעיף א. 10% לכל יתרון/חסרון נכון שצוין בטבלה. סעיף ב. 20% על תשובה נכונה. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע תנועה וכוחות: שקול כוחות ניקוד מלא )100%(: מצב ד ג ב א שקול 3 ניקוד חלקי: 25% לכל התאמה נכונה של שקול הכוחות למצב המטוס. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע תנועה וכוחות: דיאגראמת כוחות. יכולות הפקת מידע מדיאגראמה ניקוד מלא )100%(: א הסבר: המטוס מאיץ מזרחה לכן הכוח הפועל בכוון מזרח גדול מן הכוח הפועל בכוון המנוגד )מערב(. מאחר והוא נע בגובה קבוע, הכוחות בכוון מעלה ומטה מאזנים זה את זה. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות ניתוח תרשים והפקת מידע מטבלה ניקוד מלא )100%(: המידות בהתאמה מלמעלה למטה: 79.8 מ', 24.1 מ', 73 מ'. ניקוד חלקי )33%(: לכל רישום נכון ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. עמוד 43 מתוך 221

44 ס ל ינ ק י הקפיץ "המהלך" לפני כ- 60 שנה ניסה מהנדס צעיר בצי האוניות של ארה"ב לבדוק את יציבותם של חפצים שונים הנופלים לרצפה בעת תנודות האונייה על גלי הים. הוא הופתע מאד לגלות כי קפיץ מסוים שנפל מהמדף אל השולחן, המשיך "להלך" אל הכסא וממנו אל הרצפה במקום ליפול בצורה רגילה. הוא חשב שלמוצר מסוג זה יש פוטנציאל שיווקי, ולאחר שניסה בבית מגוון גדול של קפיצים שונים הוא רשם את הסלינקי כפטנט וכך הפך אותו לצעצוע הפופולרי עד היום. שאלה 1 משחררים סלינקי מראשו של גרם מדרגות ארוך מאד. האם ייתכן שהסלינקי ייעצר בדרכו בטרם הגיעו למדרגה האחרונה? סמנו נכון / לא נכון א. לא, אם אין משהו שעוצר אותו התנועה תימשך לנצח נכון / לא נכון ב. לא, משום שאנרגיה פוטנציאלית מומרת כולה לאנרגיה קינטית נכון / לא נכון ג. כן, משום שבכל פגיעה של הסלינקי במדרגה חלק מהאנרגיה מומרת לחום נכון / לא נכון שאלה 2 שירה החליטה למדוד כמה זמן נמשכת ירידת הסלינקי בין שתי מדרגות הנמצאות אחת מתחת לשניה. בידה שעון עצר )סטופר(. להלן האפשרויות העומדות בפניה לבצע את המדידה. סמנו את האפשרות המומלצת: א. למדוד את הזמן בו הסלינקי יורד מהמדרגה הראשונה אל המדרגה השניה. ב. למדוד את הזמן בו הסלינקי יורד מאחת המדרגות אל המדרגה שמתחתיה. ג. למדוד את הזמן בו הסלינקי יורד 5 מדרגות, ולחלק את הזמן ב- 5. שאלה 3 מניחים סלינקי על השולחן כאשר צידו האחד קשור לקיר ואת צידו האחר מחזיקים מתוח בעזרת היד. עמוד 44 מתוך 221

45 האם הכוח שמפעילה היד על הסלינקי )קטן / גדול / שווה( לכוח שהסלינקי מפעיל על היד? )הקיפו בעיגול את התשובה הנכונה(. הקטע הבא מתייחס לשאלות 6-4 באיורים שלפניכם נראה קפיץ מסוג סלינקי התלוי בקצהו האחד. לקצהו השני חיברו משקולת עם וו. כתוצאה מכך הסלינקי נמתח. איור א מראה את הסלינקי המתוח במצב מנוחה. הרימו את המשקולת למעלה עד אשר הסלינקי היה רפוי )איור ב( ושחררו. הסלינקי נע כלפי מטה )איור ג(, הגיע לנקודה הנמוכה ביותר )איור ד( ואז חזר כלפי מעלה לנקודה הגבוהה ביותר )איור ה( וחוזר חלילה. עמוד 45 מתוך 221

46 שאלה 4 השלימו את החסר. מבין המצבים המתוארים: א. האנרגיה הקינטית היא מרבית במצב המתואר באיור ב. האנרגיה הפוטנציאלית הכובדית היא מרבית במצב המתואר באיור ג. האנרגיה הפוטנציאלית האלסטית היא מרבית במצב המתואר באיור שאלה 5 א. מה תהיה מהירותה של המשקולת במצב בו היא נמצאת באיור ד )הנקודה הנמוכה ביותר(? נמקו. ב. זמן מחזור מוגדר כמשך הזמן של תנודה אחת שלמה. התייחסו לאיורים הנ"ל והשלימו את החסר: זמן המחזור הוא הזמן בו המשקולת נעה מהמצב המתואר באיור עד למצב המתואר באיור שאלה 6 שקול הכוחות הוא סך כל הכוחות הפועלים על המשקולת, והוא מתואר בעזרת חץ. מהו שקול הכוחות הפועל על המשקולת במצב המתואר באיור ד ועל המשקולת במצב המתואר באיור ה? לכל אחד מהאיורים סמנו את התשובה הנכונה: איור ו איור ה א. שקול הכוחות א. שקול הכוחות ב. שקול הכוחות ב. שקול הכוחות ג. שקול כוחות הוא אפס ג. שקול כוחות הוא אפס עמוד 46 מתוך 221

47 מחוון למשימה סלינקי הקפיץ "המהלך" הנושאים בתוכנית הלימודים: אנרגיה ואינטראקציה סוגי אנרגיה וגלגולי אנרגיה. הקשר המשימה: מדע וטכנולוגיה בחברה המקור: "תיכון מוצרים" בהוצאת אורט, מקור התמונה בפתח הנושא: שאלה 1 מטרת השאלה - ידע של מדע אנרגיה וגלגוליה יכולות יישום ידע מדעי ניקוד מלא )100%(: א. לא נכון ב. לא נכון ג. נכון ניקוד חלקי: 33% לכל תשובה נכונה ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו שאלה 2 מטרת השאלה: ידע על מדע חקירה מדעית ניקוד מלא )100%(: ג ללא ניקוד: כל תשובה אחרת או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע כוחות ניקוד מלא )100%(: סעיף א: הכוח שהיד מפעילה על הסלינקי שווה לכוח שהסלינקי מפעיל על היד )למורה: על פי עקרון הפעולה והתגובה של ניוטון(. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע אנרגיה וגלגוליה יכולות הפקת מידע מאיור ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שלושת סעיפי השאלה. עמוד 47 מתוך 221

48 א. באיור ג ב. באיורים ב ו- ה ניקוד חלקי: 33% לכל תשובה נכונה ללא ניקוד: תשובה אינה נכונה, או לא ענו. ג. באיור ד שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הבנת הנקרא: התאמה בין מידע מילולי לייצוג חזותי. ניקוד מלא )100%(: א. התשובה הנכונה היא אפס, כי בין המצבים המתוארים באיורים ג ו-ד, הגוף נע למטה כשהוא מאט את מהירותו עד שנעצר )איור ד( ומשנה את כיוון תנועתו ונע למעלה )בין ד ל-ה(. ב. זמן המחזור הוא הזמן בו המשקולת נעה מהמצב המתואר באיור _ב_ עד למצב המתואר באיור _ה_ ניקוד חלקי: סעיף א )40%( 20% אם רשמו המהירות היא מינימלית ונמקו או רשמו מהירות אפס אבל לא נמקו. סעיף ב )60%( לתשובה נכונה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: ידע של מדע כוחות יכולות פירוש של ייצוג חזותי ניקוד מלא )100%(: איור ד התשובה הנכונה היא ב. איור ה התשובה הנכונה היא א. ניקוד חלקי )50%(: רק אחת התשובות נכונה. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. עמוד 48 מתוך 221

49 צריכת חשמל של מכשירים ביתיים מספר המכשירים הביתיים המופעלים באמצעות חשמל גדל עם העלייה ברמת החיים של הפרט. צריכת החשמל של מכשיר ביתי תלויה בהספק )P להפעלתו, ובמספר השעות )t( בהן הוא מופעל. אנו משלמים לחברת החשמל על הצריכה הכוללת של אנרגיה בביתנו. = אנרגיה ביחידת זמן( הדרוש בחשבון החשמל מופיעה כמות האנרגיה )E( ביחידות של קילוואט-שעה, המתארת מכפלה של יחידת הספק )קילוואט( ביחידת זמן )שעה(. הנוסחה לחישוב כמות האנרגיה היא: E= P.* t שאלה 1 לפניכם טבלה המציגה מספר מכשירים הצורכים חשמל בבית. עבור כל מכשיר מצוין ההספק החשמלי, ומספר השעות הממוצע ביממה שהוא מופעל בבית מסוים. השלימו את צריכת האנרגיה החודשית כתוצאה מהשימוש במכשירים אלו בבית זה. )הניחו שמספר הימים בחודש ממוצע הוא 30(. שם המכשיר )מתקן( הצורך אנרגיה נורת להט* הספק חשמלי רשום על המכשיר ]וואט[ 75 מספר שעות פעולה ממוצע ביממה 8 צריכת אנרגיה חודשית ממוצעת ]קוט"ש[ 8 נורת פלואורסצנט מתברגת* מקרר מזגן מכונת כביסה * הטבלה מתייחסת למקרה בו כמות האור הנראה הנפלטת מנורת להט ומנורת הפלואורסצנט היא דומה. שאלה 2 המקרר הביתי מחובר לרשת החשמל 24 שעות ביממה. למרות זאת, אין מנוע המקרר פועל אשר מפעיל את מנוע המקרר ברגע ווסת )תרמוסטט( כל הזמן. בתוך המקרר נמצא שהטמפרטורה בו עולה מעל לטמפרטורה הנקבעת מראש. במקררים ישנים )שיוצרו לפני יותר מ- 20 שנה( פועל המנוע במשך כ- 10 שעות ביממה, שעות ביממה. הספק 5-3 ואילו מקררים חדשים )עם טכנולוגיה משופרת( פועל המנוע החשמל שצורכים מקררים ישנים בעת פעולתם דומה להספק שצורכים מקררים חדשים. בבית משפחת חלפון מקרר בן 25 שנה. בהתייחסות לצריכת החשמל, האם תמליץ להם להחליף את המקרר בחדש? נמקו. עמוד 49 מתוך 221

50 שאלה 3 משפחת שמחון ומשפחת הדר גרות בשכנות בבתים דומים, וצורכות מים חמים באותה כמות. למשפחת שמחון יש דוד שמש על הגג, והוא ניתן להפעלה גם באמצעות אנרגיה חשמלית, ואילו למשפחת הדר יש דוד חשמלי בלבד )ללא קולטי שמש(. הספק המחמם החשמלי בדודים הוא כ- 2 קילוואט בשעה. עלות קילוואט-שעה 0.45 ש"ח )שקלים חדשים(. בטבלה שלפניכם נתונים על דוד החימום החשמלי ודוד השמש בשתי המשפחות. דוד חימום חשמלי דוד שמש כ- 1,500 ש"ח כ- 2,500 ש"ח עלות רכישה)כולל התקנה( 400 שעות 50 שעות מספר שעות הפעלה של החימום החשמלי בשנה 15 שנים 15 שנים משך זמן פעולת הדוד לפני הצורך בהחלפתו 8 שנים 8 שנים תקופת אחריות מלאה 750 שעות משך זמן הפעלת חימום חשמלי במשך כל תקופת השימוש בדוד )15 שנים( צריכת חשמל כתוצאה מהשימוש בדוד במשך א. ב. ג. שאלה 4 כל תקופת השימוש בדוד )15 שנים( עלות השימוש בחשמל במשך כל תקופת השימוש בדוד )15 שנים( השלימו את הנתונים החסרים בטבלה קילוואט- שעה 675 ש"ח האם לדעתכם כדאית מבחינה כלכלית התקנה של דוד שמש על גג הבית? נמקו. האם קיימים פרטו. שיקולים נוספים שלדעתכם מצדיקים התקנת דוד שמש על הגג? משה רוצה לחסוך בצריכת החשמל בביתו. סמנו באילו צעדים תמליצו לו לנקוט כדי להצליח במשימתו והסבירו את תשובתכם. א. הפעלת המזגנים בבית 24 שעות ביממה, כדי לשמור על טמפרטורה קבועה בבית. ב. החלפת כל נורות הלהט לתאורה בדירה בנורות פלואורסצנט. ג. התקנת דוד שמש על הגג, לחימום המים. ד. הגדלת כושר הבידוד סביב הפתחים בדירה )איטום מרווחים בהם חודרת רוח(. שאלה 5 הספקו של תנור בישול חשמלי ביתי הוא 1.6 קילוואט. זמן חימום המזון לארוחה באמצעותו הוא 1 שעה. הספקו החשמלי של מכשיר המיקרוגל הוא 800 וואט. זמן חימום המזון לארוחה באמצעותו הוא 10 דקות. א. באיזה מהמכשירים צריכת האנרגיה החשמלית לצורך חימום המזון קטנה יותר? חשבו. ב. פי כמה קטנה יותר צריכת המכשיר שציינתם בסעיף א' מהמכשיר השני? עמוד 50 מתוך 221

51 מחוון - למשימה צריכת חשמל של מכשירים ביתיים הנושאים בתכנית הלימודים: אנרגיה ואינטראקציה הספק ואנרגיה חשמלית. ההקשר: מדע וטכנולוגיה בהיבט אישי וחברתי שאלה 1 מטרת השאלה: יכולות - הצבה בנוסחה וחישוב; השוואה בין נתונים; הפקת מידע מטקסט ומטבלה. ניקוד מלא )100%(: צריכת אנרגיה ממוצעת של המכשיר בחודש ]קוט"ש[ מספר שעות פעולה ממוצע ביממה הספק חשמלי רשום על המכשיר ]וואט[ שם המכשיר )מתקן( הצורך אנרגיה 8*0.075*30 = נורת להט 8*0.020*30 = נורת פלואורסצנט מתברגת 5*0.150*30 = מקרר 7*2*30 = מזגן 1*2*30 = מכונת כביסה ניקוד חלקי: 20% על כל נתון נכון בטבלה. ללא ניקוד: תשובות שאינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות בדיקת יכולת יישום של ידע מדעי. ניקוד מלא )100%(: בוודאי שיש להמליץ להם על רכישת מקרר חדש, אפילו רק כדי לחסוך כסף על צריכת החשמל )ללא בעיית התיקונים(. כאשר מחשבים את עלות צריכת החשמל במשך חיי המכשיר של מקרר ישן לעומת חדש, מקבלים שההפרש בין שניהם הוא יותר ממחירו של מקרר חדש. מידע למורה: מקרר ישן פועל 10 שעות ביממה. הספק החשמל שצורך המקרר הוא כ- 2 קילוואט, כלומר ביממה צריכת החשמל 20 קילוואט-שעה. מכאן שבחודש הצריכה: עמוד 51 מתוך 221

52 600 קילוואט-שעה, ובשנה 7200 קילוואט-שעה. אם עלות קילוואט שעה היא 0.45 שקלים חדשים, עלות הפעלת המקרר הישן בשנה )רק צריכת החשמל( היא: 3,240 ש"ח. לעומת זאת, עלות הפעלת מקרר חדש הפועל רק 4 שעות ביממה היא: 1,296 שקלים חדשים (0.45*12*30*2*4). הפרש העלות: 1944 שקלים חדשים בשנה. במשך כשלוש שנים מרגע קניית מקרר חדש מכסים את עלות רכישתו, עקב החיסכון בצריכת החשמל, ועוד מרוויחים. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות - הצבה בנוסחה וחישוב; השוואה בין נתונים; הפקת מידע מטקסט ומטבלה. ניקוד מלא )100%(: א. עלות רכישה)כולל התקנה( מספר שעות הפעלה של החימום החשמלי בשנה אורך חיים לפני החלפה תקופת אחריות מלאה משך זמן הפעלת חימום חשמלי במשך כל תקופת השימוש בדוד )15 שנים( צריכת חשמל כתוצאה מהשימוש בדוד במשך כל תקופת השימוש בדוד )15 שנים( עלות השימוש בחשמל במשך כל תקופת השימוש בדוד )15 שנים( דוד שמש כ 2,500 ש"ח 25 דוד חימום חשמלי כ 1,500 ש"ח שנים 8 שנים 400*15 = 6, שנים 8 שנים 750 שעות 1,500 קילוואט- שעה 6,000*2 = קילוואט- 12, ש"ח שעה 12,000*0.45 = 5,400 ש"ח ב. על פי התוצאות בטבלה בסעיף א' רואים את הכדאיות הכלכלית בהתקנת דוד שמש. ג. השיקולים הנוספים בהתקנת דוד שמש הם השיקולים של שימוש באנרגיה מתחדשת )ניצול קרינת השמש(, פעולה המונעת ייצור חשמל באמצעות שריפת דלקים מתכלים, ואינה גורמת לפליטת מזהמים לאטמוספרה. ניקוד חלקי: 33% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: סומנה כל תשובה אחרת,או לא ענו. עמוד 52 מתוך 221

53 שאלה 4 מטרת השאלה: יכולות מיומנות השוואת גורמים שונים המשפיעים על תוצאה. ניקוד מלא 100%: תוצאות ב, ג, ד נכונות. ב. החיסכון באנרגיה כתוצאה משימוש בנורות פלואורסצנט גדול. ג. החיסכון בצריכת אנרגיה כתוצאה משימוש בדוד שמש גדול. ד. הטמפרטורה בדירה המבודדת מסביבתה אינה משתנה באותה מידה כמו דירה שאינה מבודדת, ולכן צריכת האנרגיה בחימום בחורף, או בקירור בקיץ קטנה יותר. בידוד טוב מונע מעבר חום, ודוגמה לכך הם בתי החימר עם הקירות העבים )או מערות(. מידע למורה לגבי היגד ה: בעידן המודרני קשה לתפקד ללא מקרר, למרות שבפעילות עם תלמידים באמצעות גיליון אקסל לגבי הקטנת צריכת האנרגיה הביתית חלק ניכר של התלמידים הציע לבטל את פעולת המקרר כדי לחסוך אנרגיה. ניקוד חלקי: 33% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: : יכולות יכולת עיבוד נתונים מספריים )יחסים(. ניקוד מלא: סעיף א' 40%. סעיף ב' 60%. א. ניתן להגיע לתשובה הנכונה על ידי חישוב ישיר של האנרגיה שצורך תנור הבישול החשמלי: 1.6 [KW]*1 [hr] = 1.6 [KW-h] וחישוב ישיר של האנרגיה שצורך תנור המיקרוגל: 0.8 [KW]*1/6 [hr] = [KW-h] ב. היחס ביניהם: 1.6/0.133 = 12 ניתן להגיע לתשובה גם באמצעות יחסים: מכיוון שההספק הנדרש קטן פי )800 2 וואט לעומת 1600 וואט(, וזמן החימום הנדרש קטן פי )10 6 דקות לעומת 60 דקות(, צריכת החשמל קטנה פי )2*6(. 12 ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. עמוד 53 מתוך 221

54 אמוניה בתעשייה הכימית ** הגידול המואץ באוכלוסיה במאה ה- 19 גרם לביקוש רב יותר למזון. להגדלת התוצרת החקלאית נעשה שימוש גובר בדשנים המכילים תרכובות חנקן וזרחן. מדענים ניסו למצוא שיטות ליצור מן החנקן האטמוספרי תרכובות חנקן שונות הניתנות לשימוש בדשנים הכימיים. אחת התרכובות הללו הייתה האמוניה.)NH3( התגובה הכימית לקבלת האמוניה היא תגובה בין חנקן )N2( שהופק מן האוויר לבין מימן )H2(, המופק בדרכים שונות. למרות שהתגובה נראית לכאורה פשוטה מאוד, היא כרוכה בבעיות טכנולוגיות שונות. התהליך שפרץ את הדרך לייצור אמוניה מן היסודות מימן וחנקן היה תהליך שפיתח פריץ האבר Haber( )Fritz הנקרא על שמו. האבר הקים בגרמניה מפעל לייצור אמוניה בשנת 1913 ששימש גם לייצור חומרי נפץ שנדרשו בתקופת מלחמת העולם ה- I. יכולתה של גרמניה במלחמת העולם ה- I לייצר אמוניה היווה עבורה יתרון. שאר מדינות אירופה נאלצו לייבא לשם כך את המחצב מלחת צ'ילי (NaNO3) מדרום אמריקה, מבצע שהיה קשה ביותר בגלל הקרבות באוקיינוסים ששיבשו את התעבורה הימית. היעזרו בנתונים המופיעים בטבלה כדי לענות על שאלות 1 ו- 2 : חנקן מימן אמוניה חמצן טמפרטורת היתוך C( ) טמפרטורת רתיחה C( ) 0 שאלה 1 נסחו את תהליך התגובה האקסותרמית בין חנקן ומימן ליצירת אמוניה. על הניסוח לכלול את מצב הצבירה של החומרים ולהיות מאוזן. שאלה 2 המקור לחנקן לייצור האמוניה בתעשייה הוא האוויר. האוויר הוא תערובת המכילה בין השאר כ- 21% חמצן, וכ- 78% חנקן. א. הציעו דרך להפרדת שני הגזים. ב. המכלים המשמשים לאחסון חנקן מכילים חנקן נוזלי. הסבירו כיצד מתאפשר הדבר למרות שהמכלים מוחזקים בטמפרטורת החדר. עמוד 54 מתוך 221

55 שאלה 3 במפעל שהקים האבר פותחו שיטות עבודה להפקת אמוניה בתנאי לחץ גבוה וטמפרטורה נמוכה יחסית תוך שימוש בזרז )קטליזטור( שאפ שר תגובה מהירה למרות הטמפרטורה הנמוכה. סמנו נכון/ לא נכון נכון / לא נכון זרז מקטין את זמן התגובה הכימית. א. נכון / לא נכון הזרז אינו חומר פעיל כימית. ב. נכון / לא נכון זרז משנה את סוג התוצרים בתגובה הכימית. ג. נכון / לא נכון כמות הזרז אינה משתנה במשך התגובה. ד. שאלה 4 בתהליך הפקת האמוניה יש צורך בהעלאת הלחץ. העלאת הלחץ מחייבת שימוש במשאבים כלכליים וטכנולוגיים ניכרים. לפניכם גרף המתאר את הקשר בין כמות האמוניה המתקבלת לבין הלחץ בטמפרטורה של C אחוז האמוניה המתקבל בתנאי לחץ שונים בטמפרטורה של C אמוניה )באחוזים( לחץ )באטמוספירות( בהנחה שתהליך הייצור הוא בטמפרטורה של 300, 0 C מה הם תנאי הלחץ הכדאיים ביותר מבחינה כלכלית? סמנו את התשובה הנכונה והסבירו את תשובתכם: כ- 1 אטמוספירה א. כ- 100 אטמוספירות ב. כ- 200 אטמוספירות ג. כ- 800 אטמוספירות ד. עמוד 55 מתוך 221

56 שאלה 5 לפניך כמה היגדים. ציינ/י בטבלה את מידת הסכמתך לכל אחד מהם: מסכימ/ה מסכימ/ה מסכימ/ה באופן חלקי במידה רבה הקידמה מעודדת מלחמות. הנזק במחקר מדעי-טכנולוגי רב יותר מן התועלת שבו. על החברה, ולא על אנשי המדע, מוטלת האחריות לשימוש בהישגי המחקר המדעי-טכנולוגי. יש לעודד קידום המחקר המדעי- טכנולוגי מבלי להתיחס לתוצאות. לא מסכימ/ה עמוד 56 מתוך 221

57 מחוון למשימה אמוניה בתעשייה הכימית הנושאים בתוכנית הלימודים: חומרים תרכובות; מהירות תגובה; אנרגיה בתגובות כימיות הקשר המשימה: משאבים בהיבט חברתי היסטוריה תהליך האבר לייצור אמוניה גבולות המדע והטכנולוגיה מקורות: מידע על תהליך האבר לייצור אמוניה שאלה 1 / מטרת השאלה: ידע של מדע ניסוח תגובה כימית ניקוד מלא )100%(: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + E הערה: הניקוד יהיה מלא גם אם לא ציינו חץ של שיווי משקל, או את האנרגיה בתהליך ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע מצבי צבירה הפרדת חומרים והשפעת הלחץ על מצב הצבירה יכולות יישום ידע של מדע ניקוד מלא )100%(: א. מקררים את שני הגזים לטמפרטורה נמוכה מ C עד שיהפכו לנוזל. מחממים את שני הנוזלים. בגלל שטמפרטורת הרתיחה שלהם שונה החנקן ירתח ראשון יהפוך לגז ויצא מן המערכת. ניתן לקבל כתשובה נכונה אם התלמיד ירשום שיקרר את האוויר עד שאחד מהגזים יהפוך לנוזל ואז יאסוף את הגז שנותר )חנקן(. הערה למורה: התהליך שבו בין החנקן לבין החמצן על ידי אידוי ועיבוי, הוא למעשה תהליך של הפרדה על ידי זיקוק. בתעשייה לא מקררים לטמפרטורות נמוכות כל כך, אלא מפעילים לחץ גבוה, המעלה את נקודות הרתיחה, אולם התהליך דומה. ב. כדי לאחסן את החנקן במצב נוזלי, יש לדחוס אותו בלחץ גבוה. ניקוד חלקי: ענו נכון רק על אחד הסעיפים, סעיף א 70% או סעיף ב 30% ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. עמוד 57 מתוך 221

58 שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע הזרז בתגובות כימיות יכולות הפקת מידע מטקסט ניקוד מלא )100%(: א נכון ב לא נכון ג לא נכון ניקוד חלקי: 25% על כל תשובה נכונה ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. ד נכון שאלה 4 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מגרף ניקוד מלא )100%(: תשובה ג' : מהגרף ניתן לראות כי מעל 200 אטמוספרות אין עליה גדולה בכמות התוצר המתקבלת, ולכן השקעה גדולה במתקנים יקרים יותר העומדים בלחצים גבוהים אינה כדאית. הערה למורה: כדי לעבוד בלחץ גבוה יש לבנות מתקנים יקרים העומדים בלחץ כזה: חומרים העומדים בלחץ, אטמים מיוחדים, אמצעי בטיחות למניעת פיצוץ או דליפת חומרים מסוכנים )כמו אמוניה(. בתעשייה נהוג מבחינה בטיחותית לעבוד בטמפרטורה של C למרות שיעילות התהליך בטמפרטורה זו נמוכה יותר. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או סמנו תשובה נכונה ללא הסבר, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: עמדות כלפי פיתוח מדעי-טכנולוגי והשפעתו על החברה ללא ניקוד עמוד 58 מתוך 221

59 אסון הברום בתאריך 5 במרץ, שנת 1983, על כביש הערבה, התהפכה משאית כבדה שנשאה בקבוקי זכוכית 26. הנהג נהרג, חלק מהבקבוקים גדולים של ברום נוזלי. הטמפרטורה באותו יום היתה כ- 0 C נשברו, הברום התפזר באוויר למרחק רב, והכביש נחסם לתנועה למשך שעות ארוכות. גם לאחר הטיפול במשאית ובמטען, היו אנשי היישובים בסביבה מודאגים: האם כמות הברום שהתפזרה עלולה לגרום נזק להם או ליבולים החקלאיים שלהם? לפניכם כמה נתונים על היסוד ברום: נוסחה כימית: Br2 משפחה: הלוגנים מצב צבירה: נוזל )בטמפרטורת החדר( צבע: חום אדמדם טמפרטורת היתוך: -7 0 C טמפרטורת רתיחה: 59 0 C דליקות: לא דליק סיכון בריאותי: רעיל, פוגע ברקמות הגוף, גורם לכוויות וגירויים באף, בגרון, בעור ובעיניים )אפילו בריכוז נמוך(. חומרים לניטרול השפעת הברום: תמיסת אמוניה או נתרן-פרסולפיט 10%. תגובות אופייניות: פעיל מאוד מגיב עם יסודות ותרכובות רבים. שימושים: שימוש עיקרי חומר גלם לייצור תרכובות ברום בתעשייה ובחקלאות. שימוש משני לחיטוי מים. שאלה 1 אילו מהמשפטים הבאים מסביר את התפשטות הברום באוויר ביום הארוע המתואר בקטע? לברום טמפרטורת היתוך נמוכה יחסית, ולכן בטמפרטורת הארוע הוא היה נוזל. א. לברום טמפרטורת רתיחה נמוכה יחסית, ולכן בטמפרטורת האירוע הוא התנדף )התאדה(. ב. לחץ אוויר גבוה, שהיה באותו יום באזור הארוע, גרם לברום להתנדף )להתאדות( במהירות. ג. כנראה שהיו רוחות חזקות שגרמו לברום להתפזר במהירות באוויר. ד. עמוד 59 מתוך 221

60 שאלה 2 תארו )במילים( באמצעות המודל החלקיקי של החומר את התפשטות הברום באוויר מרגע שבירת הבקבוקים. שאלה 3 אנשי היישובים בסביבה חששו מפגיעה בשיווקם של הפירות והירקות מהאזור שנפגע. הם קיימו אסיפת חירום שבה עלו דעות שונות. אילו מבין הדעות שעלו באסיפה נובעות משיקולים מדעיים? על מנת להרגיע את קהל הקונים יש לאסור את שיווק היבולים לפרק זמן נתון. א. הברום עלול לשקוע על הפירות והירקות, ולכן יש להפסיק את מכירתם. ב. ברום שבא במגע עם יבולים גורם לפגיעה ברקמות החיצוניות של הפירות והירקות. ג. קונים יחששו לקנות פירות וירקות מאזור האסון. ד.. שאלה 4 את הברום מאחסנים בבקבוקי זכוכית גדולים בצבע כהה, הנתונים בתוך מיכל השומר עליהם משבירה. אולי ניתן היה למנוע את האסון לו היו מאחסנים ברום במיכלי מתכת או פלאסטיק, שאינם שבירים. האחסון במיכלי זכוכית נעשה כי: נכון/לא נכון מיכלי מתכת אינם נתנים למיחזור. א. נכון/לא נכון הזכוכית אינה מגיבה עם הברום. ב. נכון/לא נכון הפלאסטיק עלול להגיב עם הברום. ג. נכון/לא נכון זכוכית היא זולה, ולכן לא חשוב שהיא שבירה. ד. שאלה 5 לפניכם טבלה המתארת את טמפרטורות ההיתוך והרתיחה של יסודות ממשפחת ההלוגנים לפי הנתונים, מהו מצב הצבירה של כל אחד מהיסודות, בארץ בטמפרטורה של 22, 0 C ובאלסקה בטמפרטורה של C? רשמו את תשובותיכם בטבלה. עמוד 60 מתוך 221

61 נתונים על יסודות בקבוצת ההלוגנים שם היסוד טמפרטורת היתוך טמפרטורת מצב צבירה מצב צבירה באלסקה רתיחה בישראל)בטמפרטורה )בטמפרטורה 0 C של )-20 0 C של )22 0 C 0 C כלור Cl ברום Br I2 יוד שאלה 6 באיזה יסוד )כלור, ברום, יוד( כוחות המשיכה בין המולקולות הם החזקים ביותר? נמקו. שאלה 7 נייצג אטום של כלור על ידי הסימן איזה מן האיורים הבאים מייצג בצורה הטובה ביותר מיכל שבו נמצא רק הגז כלור? סמנו את התשובה הנכונה: איור א ב ג ד איור א איור ב איור ג איור ד עמוד 61 מתוך 221

62 מחוון למשימה אסון הברום נושאים בתכנית הלימודים: חומרים מבנה, תכונות ותהליכים המודל החלקיקי, שלושת מצבי הצבירה. ההקשר: סביבה - סילוק פסולת, השפעת חומרים על הסביבה סכנות סכנות בידי אדם שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע תכונות חומרים, שינוי מצב צבירה ופעפוע יכולות יישום ידע של המדע במצב נתון תיאור או פירוש תופעה באופן מדעי ניקוד מלא )100%(: תשובות ב', ד'. ניקוד חלקי 50%: תשובה ב' או תשובה ד'. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע תכונות חומרים, גורמים המשפיעים על שינוי מצב צבירה, המבנה החלקיקי של החומר יכולות תיאור או פירוש תופעה באופן מדעי ניקוד מלא )100%(: תשובה מלאה יש התייחסות לתהליך ההתנדפות וגם לתהליך הפעפוע. לדוגמה: מולקולות הברום אינן נמשכות זו לזו בחוזקה, ולכן טמפרטורת הרתיחה נמוכה יחסית. מולקולות הברום שעל פני הנוזל מתנתקות בקלות יחסית מפני הנוזל )התנדפות( ומפעפעות באוויר, וכך הברום מתפזר באוויר. או: טמפרטורת הרתיחה של הברום נמוכה יחסית. גם בטמפרטורה נמוכה מטמפרטורת הרתיחה מולקולות הברום שעל פני הנוזל מתנתקות מפני הנוזל התנדפות( ומפעפעות באוויר, וכך הברום מתפזר באוויר. ניקוד חלקי 50%: התייחסו רק לתהליך ההתנדפות או רק לתהליך הפעפוע. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע על מדע שיקולים מדעיים ניקוד מלא )100%(: תשובות ב' ו-ג'. ניקוד חלקי )50%(: תשובה ב' או תשובה ג'. ללא ניקוד: תשובות א', ד' או לא ענו. עמוד 62 מתוך 221 שאלה 4

63 מטרת השאלה: ידע של מדע תגובה כימית בין חומרים יכולות יישום ידע של המדע במצב נתון ניקוד מלא 100%: התשובות הבאות: א לא נכון, ב נכון, ג נכון, ד לא נכון. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע תכונות חומרים, שלושת מצבי הצבירה, שינוי מצב צבירה. קריאת טבלה ויישום ידע של מדע במצב נתון. ניקוד מלא )100%(: יכולות שם היסוד כלור ברום יוד מצב צבירה ב 22 0 C גז נוזל מוצק מצב צבירה ב C גז מוצק מוצק ניקוד חלקי: 16.5% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: ידע של מדע תכונות חומרים, שלושת מצבי הצבירה והמבנה החלקיקי ניקוד מלא יכולות עמוד 63 מתוך 221 יישום ידע של המדע )100%(: טמפרטורות הרתיחה וההיתוך של היוד הן הגבוהות ביותר ומכאן שכוחות המשיכה בין המולקולות הם החזקים ביותר, ולכן נדרשת אנרגיה רבה יותר להפרדת המולקולות זו מזו כדי לעבור בין מצבי צבירה. ניקוד חלקי: יש התייחסות לקשר בין חוזק הקשרים ונקודת הרתיחה, ללא הסבר על האנרגיה הנדרשת. ללא ניקוד: אין התייחסות לנקודות הרתיחה או למשמעות האנרגטית שלהן, או לא ענו. שאלה 7 מטרת השאלה: ידע של מדע המבנה החלקיקי של יסודות גזיים ניקוד מלא )100%(: איור ד'. ללא ניקוד: איורים א' ג', או לא ענו. שאלה 8 מטרת השאלה: עמדות כלפי פיתוח ומחיר סביבתי ללא ניקוד

64 הגז CO2 בחיי היומיום משקה ה"סודה" המוכר לכולנו הוכן לראשונה על ידי הוספת אבקת "סודה לשתיה" )NaHCO3( ללימונדה. התגובה ביניהן יצרה גז פחמן דו חמצני שהשתחרר כבועות. האדם שלזכותו נזקפת ההמצאה היה החוקר ג'וזף פריסטלי האנגלי, בשנת בשנת 1810 הוצא לראשונה פטנט בארה"ב על ייצור המוני של מי- סודה. בתחילה שימשו מי הסודה כמוצר בריאות, והם נמכרו בעיקר בבתי מרקחת. עם השנים הוסיפו להם עשבי מרפא שונים ותמציות פירות לטעם, וכך נוצרו המשקאות הקלים המוגזים, ביניהם הקוקה קולה המפורסם. כיום מכינים מי- סודה על ידי העברת הגז פחמן דו חמצני בלחץ גבוה דרך מים. הלחץ הגבוה מגדיל את כמות הגז המומסת במים, ועם פתיחת הבקבוק הלחץ יורד ונפלט גז מן המים תוך יצירת הבועות המוכרות. הפחמן הדו חמצני בתנאים רגילים )טמפרטורת החדר 25, 0 C ולחץ של 1 אטמוספירה( הוא גז חסר צבע וריח שאינו דליק ונוסחתו הכימית היא.CO2 בתנאים אלה מסיסותו במים היא גרם במאה סנטימטר מעוקבים )סמ"ק( של מים, וצפיפותו 1.98 גרם לסנטימטר מעוקב )סמ"ק( - בערך פי 1.5 מצפיפות האוויר. שאלה 1 המכשיר הביתי לייצור מי- סודה )לדוגמה: סודה סטרים( הוא מכל מתכת קשיח שמכיל פחמן דו חמצני נוזלי בלחץ גבוה. התייחסו לתהליך הביתי לייצור סודה וסמנו ליד כל משפט נכון/לא נכון: נכון/לא נכון מחוץ למיכל, בטמפרטורת החדר, הפחמן הדו חמצני הוא במצב של גז. א. נכון/לא נכון בטמפרטורת החדר נדרש לחץ גבוה לדחיסת חלקיקי הגז פחמן דו-חמצני למצב הנוזלי. ב. נכון/לא נכון הגז פחמן דו חמצני אינו מסיס במים. ג. נכון/לא נכון הוצאת חלק מהפחמן הדו-חמצני ממכל המתכת תגדיל את הלחץ במכל ד. שאלה 2 כשפורצת שריפה, משתמשים לעתים קרובות במטף כיבוי המשחרר קצף המכסה את האש וגורם לכיבויה. הקצף שמשתחרר מהמטפים הוא תערובת של מוצקים וגז פחמן דו חמצני. התכונות שבגללן משמש הפחמן הדו חמצני לכיבוי שריפות הן )סמנו את התשובות הנכונות(: אינו דליק א. מסיסותו במים גבוהה ב. חסר צבע וריח ג. צפיפותו גבוהה מזו של האוויר ד. בעל טמפרטורת רתיחה נמוכה מאפס ה. עמוד 64 מתוך 221

65 שאלה 3 בחיי היומיום מכירים שיטות שונות להתפּחת בצק: על ידי שימוש בשמרים )שימו לב: שמרים הם יצורים חיים שנושמים(, שימוש באבקת אפייה )המכילה סודה לשתייה( או הקצפת חלבוני ביצים. בכל השיטות הללו התפיחה נגרמת בגלל נוכחות גז כלשהו בבצק. השוו בין השיטות השונות. היעזרו בטבלה הבאה: כיצד נוצר הגז/מה מקורו של הגז סוג הגז השיטה אוויר שמרים סודה לשתייה קצף ביצים שאלה 4 באיטליה יש מערה שבעלי חיים נמוכים, כמו כלבים, אינם יכולים לחיות בה. התברר כי במערה קיים עד לגובה 30 ס"מ ריכוז גבוה של פחמן דו חמצני. המערה נקראת "מערת הכלבים" Cane(.)Grotta del א. מדוע ריכוז הפחמן הדו- חמצני בתחתית המערה הוא גבוה? ב. הסבירו מדוע כלבים נמוכים אינם שורדים במערה. ג. הציעו כיצד ניתן לטייל עם כלב קטן במערה )מבלי שיינזק!(. נמקו. עמוד 65 מתוך 221

66 מחוון למשימה הגז CO2 בחיי היומיום הנושאים בתוכנית הלימודים: חומרים מבנה, תכונות ותהליכים פירוק והרכבה של תרכובות הקשר המשימה: משאבים בהיבט אישי וחברתי שימושים בפחמן דו חמצני מקורות: מידע על מטפי כיבוי - מערת הכלבים - ספר הלימוד אל תוך החומר, הוצאת ת"ל של משרד החינוך, שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע שינוי מצב צבירה, לחץ ונפח גז ניקוד מלא )100%(: א. נכון ב. נכון ג. לא נכון ד. לא נכון ניקוד חלקי: 25% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות יישום ידע של מדע במצב נתון ידע של מדע תכונות של פחמן דו-חמצני ניקוד מלא )100%(: תשובות א' ו- ד' ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על א' או רק על ד'. ללא ניקוד: תשובות ב', ג', ה' או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות הסבר תופעות באופן מדעי ניקוד מלא )100%(: שמרים שימוש בטבלה לצורך השוואה ידע של מדע תכונות של חומרים השיטה סודה לשתייה קצף ביצים סוג הגז פחמן דו חמצני פחמן דו חמצני אוויר כיצד נוצר הגז/מה מקורו של הגז השמרים נושמים ובחילופי הגזים נפלט פחמן דו חמצני תגובה בין סודה לשתייה והמים גורמת לפליטת פחמן דו חמצני מקורו של הגז הוא באוויר הנמצא בחדר עמוד 66 מתוך 221

67 ניקוד חלקי: 20 % על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע תכונות של חומרים יכולות יישום ידע של מדע במצב נתון יצירתיות בפתרון בעיות ניקוד מלא )100%(: א. פחמן דו חמצני כבד מן האוויר, ולכן במערה שבה אין רוח )אין ערבוב של מרכיבי האוויר( הפחמן הדו חמצני שוקע במשך הזמן, וריכוזו בשכבה התחתונה גבוה. ב. כלבים קטנים במערה נמצאים בשכבה בעלת ריכוז גבוה של פחמן דו חמצני, האויר שהם נושמים אינו מכיל מספיק חמצן לנשימה ולכן אינם יכולים להתקיים. ג. ניתן להיכנס למערה עם כלב קטן בתנאי שמרימים אותו לגובה שמעל 30 ס"מ על הידיים או בכל צורה אחרת ניקוד חלקי )33.3%(: ענו נכון רק על א' או רק על ב'. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות או לא ענו. עמוד 67 מתוך 221

68 כלור, מלח בישול ומה שביניהם השתכשכות במימי בריכת שחייה, מתקשרת עם פעילות של כיף ופינוק פעילות זו לא היתה מתאפשרת ללא חומרי חיטוי. חיטוי מי הבריכה נועד לחסל מיקרואורגניזמים במים שעלולים לגרום מחלות )חיידקים, נגיפים וחד- תאיים(. אחד מחומרי החיטוי הנפוצים ביותר הוא כלור. החיטוי בכלור עלול לגרום לצריבה בעיניי הרוחצים בבריכה ולהרס של בגדי הים. הריכוז המותר של כלור בבריכה נע בין 0.8 ל- 3 מיליגרם )מ"ג( בליטר תמיסה. לפניכם כמה נתונים על היסוד כלור: נוסחה כימית: Cl2 משפחה: הלוגנים צבע: ירוק צהוב טמפרטורת רתיחה: C סיכון בריאותי: בריכוזים גבוהים הוא רעיל, פוגע ברקמות הגוף, גורם לכוויות וגירויים באף, בגרון, בעור ובעיניים. תגובות אופייניות: פעיל מאוד מגיב עם יסודות ותרכובות רבים. שימושים: לחיטוי מים וכחומר גלם לייצור תרכובות בתעשיית הפלסטיק, התרופות, הניקיון ועוד. שאלה 1 רשמו נכון או לא נכון. כדי שכלור יוכל לשמש כחומר חיטוי במים: נכון / לא נכון מסיסותו במים חייבת להיות מתחת ל- 0.8 מ"ג בליטר תמיסה. ה. נכון / לא נכון מסיסותו במים חייבת להיות מעל ל- 3 מ"ג בליטר תמיסה. ו. נכון / לא נכון הוא חייב להיות נוזל בטמפרטורת החדר - כי גז אינו מתמוסס במים. ז. הקטע הבא מתייחס לשאלות 2 עד 5. לפני מספר שנים הונהגה שיטה חדשה להפקת כלור המשמש לחיטוי מי בריכות, באמצעות מערכת בעלת יתרונות סביבתיים רבים. מדובר במערכת המפיקה כלור בשיטת האלקטרוליזה של מלח בישול נתרן כלורי.)NaCl( התהליך מתבצע בשלבים: תחילה מוסיפים למימי הבריכה מלח בישול רגיל ביחס של 30 גרם מלח לליטר מים )טעם המליחות מורגש במקצת ודומה לזה של מי השתייה במקומות רבים בנגב(. עמוד 68 מתוך 221

69 בשלב השני מפעילים את מערכת האלקטרוליזה. כשיוני המלח המומס במים עוברים דרך מיתקן האלקטרוליזה נוצר כלור. הכלור מגיב מיד עם המים ועם יוני הנתרן תוך היוצרות החומר NaOCl )אקונומיקה( המשמיד מיקרואורגניזמים לא רצויים במי הבריכה. בתגובה של ה- NaOCl עם המיקרואורגניזמים שבמים )אשר במהלכה הם מושמדים( החומר מתפרק ומתקבל שוב מלח בישול.(NaCl( הכל נעשה בשיטת 'המעגל הסגור', המנצלת שוב ושוב את המלח שהומס במי הבריכה. שאלה 2 איזה מבין המשפטים הבאים מתאר ברמה המולקולרית את תהליך ההמסה של NaCl במים? ה. מולקולות מים מקיפות את מולקולות ה- NaCl. ו. מולקולות מים מקיפות את יוני הנתרן ואת יוני הכלור. ז. אטומי הנתרן והכלור מתרחקים זה מזה במבנה לא מסודר. שאלה 3 כשהמלח נתרן כלורי שמומס במים עובר דרך מיתקן האלקטרוליזה נוצר הגז כלור. תארו את תהליך האלקטרוליזה שבו מתקבל כלור Cl2(g) מתמיסה מימית של נתרן כלורי.)NaCl( שאלה 4 במהלך פעילות סדירה של מערכת האלקטרוליזה נבדק ריכוז ה- NaCl במי הבריכה מידי יום ביומו. בהנחה שהתהליכים הרשומים הם היחידים המתרחשים והמכשיר פעל בצורה תקינה, איזה מהגרפים הסכמתיים הבאים מתאר נכון את התלות של ריכוז מלח הבישול בבריכה בזמן )במהלך כשבוע(? הסבירו. א ב ג NaCl ריכוז בבריכה NaCl ריכוז בבריכה NaCl ריכוז בבריכה זמן זמן זמן שאלה 5 "יום כיף בבריכה הפך לסרט אימה עבור 35 ילדים: אחד מעובדי הבריכה חידש, ככל הנראה, את הזרמת הכלור, והעלה את ריכוזו במים לרמות מסוכנות msn חדשות בבריכה שבה התרחש האסון המדווח השתמשו בבלוני גז כלור לחיטוי. רישמו יתרון אחד וחסרון אחד לכל אחת מהשיטות שהוזכרו לחיטוי הבריכה: א. באמצעות גז שמקורו בבלוני כלור ב. באמצעות מערכת האלקטרוליזה. עמוד 69 מתוך 221

70 מחוון למשימה כלור, מלח בישול ומה שביניהם נושאים בתכנית הלימודים: חומרים מבנה, תכונות ותהליכים תמיסות וחומרים יוניים ההקשר: סביבה בהיבט מקומי מקורות: לבן. סכנות בהיבט אישי בריאות בהיבט אישי * קסנר, מ. )2001 ) על-כימיה מתבסס על המאמר "תוסיף לי קצת מלח לבריכה" )1997( ירוק, כחול * מאמר על שיטות לחיטוי בריכות Swimming Pools, R o b e r t a B a x t e r, CHEM MATTERS, APRIL * האתר של כלורמטיק שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע המסה במים יכולות פירוש עדויות מדעיות והסקת מסקנות, הפקת מידע מטקסט ניקוד מלא )100%( א: לא נכון, ב נכון, ג לא נכון מידע למורה: א אם המסיסות של כלור מתחת ל- 0.8 מ"ג לליטר תמיסה, הריכוז של הכלור במים יהיה נמוך מהדרוש לחיטוי. ב המסיסות של כלור חייבת להיות שווה או מעל 3 מ"ג לליטר תמיסה, על מנת שאפשר יהיה להמיס כלור בריכוז מתאים לחיטוי בין 0.8 ל- 3 מ"ג לליטר תמיסה. ג - אין קשר בין מצב הצבירה של המומס לבין מסיסותו בממס מסויים. ניקוד חלקי 33% על כל אחת מהתשובות הנכונות ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע על מדע מודל של חומרים יוניים, המסה במים של תרכובות יוניות יכולות יישום ידע של המדע במצב נתון. ניקוד מלא )100%( ב: ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. עמוד 70 מתוך 221

71 שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע פירוק של תרכובות באמצעות אלקטרוליזה. ניקוד מלא יכולות יישום ידע של המדע, תיאור או פירוש תופעה באופן מדעי - )100%(: בתהליך האלקטרוליזה האלקטרודה החיובית מושכת אלקטרון אחד מכל יון כלור Clתוך קבלת אטומי כלור שיוצרים מולקולות הכימית: 2Cl +2e - Cl2(g). תתקבל גם תשובה שמתארת את ניסוח התגובה 2Cl - 2 Cl (aq) Cl2)g) ניקוד חלקי )80%(: יש התייחסות רק למעבר אלקטרונים מיוני כלור לאלקטרודה החיובית. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע פירוק של תרכובות; חוק שימור החומר; תהליך כימי יכולות הפקת מידע מטקסט זיהוי תיאורים )גרפים( ניקוד מלא )100%(: גרף ג הסבר: מלח בישול הוא אחד המגיבים ליצירת,NaOCl אך גם תוצר מפירוק NaOCl ולכן ריכוזו נשאר קבוע. בגרף ג הריכוז של המלח במהלך הזמן קבוע. )כמו כן כתוב ש"הכל נעשה בשיטת 'המעגל הסגור', המנצלת שוב ושוב את המליחות הקיימת במי הבריכה"(. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטקסט והסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: ציינו יתרון וחיסרון לכל אחת משתי השיטות. שימוש בבלוני כלור: יתרון ניתן לווסת את כמות הגז המומס במי הבריכה על פי הצורך; או המערכת פשוטה לתפעול. חיסרון כלור הינו גז רעיל; או: יש צורך בהקפדה על כללי בטיחות כדי למנוע דליפת כלור מבלוני הגז. שימוש במערכת האלקטרוליזה: יתרון הכלור וה- NaOCl נוצרים בכמויות קטנות ומגיבים מיד כך שאין הצטברות של חומר רעיל; או: התהליך מעגלי.חיסרון: המים קצת מלוחים; או: עלות המערכת גבוהה. ניקוד חלקי: 25% לכל התייחסות נכונה ליתרון או חיסרון ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 71 מתוך 221

72 מים "לא נורמלים" בקיץ נסענו לטיול מאורגן בהולנד ובקרנו בכפרי הדייגים וולנדם ומרקן שמצפון לאמסטרדם. הכפר וולנדם נמצא על חופה של ימה, והכפר מרקן נמצא לא רחוק ממנו, על אי שסוללת עפר מחברת אותו לחוף. תושבי הכפרים מתפרנסים בין השאר מדיג, ומכאן אפשר להבין שבימה שפע של יצורים חיים. עברנו מכפר אחד לשני בתחבורה הציבורית אך המדריך סיפר לנו כי בימי החורף הקרים הטמפרטורה יורדת באזור זה מתחת לאפס ומגיעה עד 10- O C. בתקופה זו פני הימה קופאים והופכים למשטח קרח ענק, וכך אפשר לעבור מכפר אחד לשני בהליכה רגלית על שכבת הקרח. שאלה 1 בימה משתנה מצב הצבירה של המים מנוזל למוצק ולהפך. אפשר לשנות מצב צבירה גם של חומרים אחרים. השוו בין חומר במצב צבירה מוצק לעומת אותו חומר במצב צבירה נוזל על פי המאפיינים הבאים: סדר החלקיקים, תנועת החלקיקים, כוחות המשיכה בין החלקיקים והמרחקים בין החלקיקים. שאלה 2 בקייטנת נוער שוחר מדע בצעו שירי וטל ניסוי. הם לקחו שתי משורות זהות: לאחת מזגו 5 מיליליטר )מ"ל( מים מזוקקים בטמפרטורת החדר, ולשניה מזגו 5 מ"ל כוהל בוטילי נוזלי באותה טמפרטורה. על כל משורה הודבקה תווית הנושאת את שם הנוזל שהיא מכילה. שתי 18-(. למחרת הוציאו טל ושירי את המשורות כוסו והוכנסו יחד למקפיא )טמפרטורה 0 C המשורות: כצפוי, בשתיהן קפא הנוזל, אולם בעוד שבמשורה עם הכוהל הבוטילי נפח המוצק היה פחות מ- 5 מ"ל, הרי שנפח הקרח היה יותר מ- 5 מ"ל. סמנו בטבלה שלפניכם את התשובות הנכונות: עמוד 72 מתוך 221

73 החומר מאפיינים מסת החומר נפח החומר המרחק בין החלקיקים מספר החלקיקים כהל בוטילי במצב מוצק קטנה מ/שווה ל/גדולה מ מסת החומר במצב הנוזל קטן מ/שווה ל/גדול מ נפח החומר הנוזל קטן מ/שווה ל/גדול מ המרחק בין החלקיקים במצב הנוזל קטן מ/שווה ל/גדול מ מספר החלקיקים במצב הנוזל קרח קטנה מ/שווה ל/גדולה מ מסת החומר במצב הנוזל קטן מ/שווה ל/גדול מ נפח החומר הנוזל קטן מ/שווה ל/גדול מ המרחק בין החלקיקים במצב הנוזל קטן מ/שווה ל/גדול מ מספר החלקיקים במצב הנוזל שאלה 3 כאשר מכינים מים קרים בקנקן על ידי הוספת קוביות קרח למי ברז, הקוביות צפות. בטבע אנחנו מכירים את הקרחונים האדירים הצפים במימי האוקיינוסים באזורי הקטבים. לפניכם גרף המראה את צפיפות המים והקרח בטמפרטורות שונות: גרף צפיפות מים וקרח בטמפרטורות שונות צפיפות )גרם לסמ"ק( עמוד 73 מתוך 221

74 הערה: שימו לב לסימון המציין "קפיצה" בערכי הצפיפות בין שפירושה שקנה המידה אינו אחיד. העזרו בגרף וסמנו את המשפטים הנכונים : א. בנקודת ההיתוך צפיפות הקרח קטנה מצפיפות המים. בנקודת הקיפאון צפיפות הקרח גדולה מצפיפות המים. ב. בנקודת הקיפאון צפיפות הקרח שווה לצפיפות המים. ג. קטנה מצפיפותם ב C 2 0 C צפיפות המים בטמפרטורה של ד. לבין שאלה 4 הסבירו את הקשר בין צפיפות המים בטמפרטורות שונות לבין יכולתם של בעלי חיים להתקיים באגמים עמוקים באזורים שבהם טמפרטורת הסביבה בחורף יורדת מתחת ל-.0 0 C שאלה 5 כיצד, לדעתכם, יראה גרף המתאר צפיפות של חומר שאינו מים, בטמפרטורות שונות, העובר ממצב מוצק למצב נוזל? סמנו את הגרף הנכון: השפעת הטמפרטורה על הצפיפות השפעת הטמפרטורה על הצפיפות צפיפות צפיפות טמפרטורה טמפרטורה גרף א גרף ב השפעת הטמפרטורה על הצפיפות השפעת הטמפרטורה על הצפיפות צפיפות צפיפות טמפרטורה טמפרטורה גרף ג גרף ד עמוד 74 מתוך 221

75 מחוון למשימה מים "לא נורמלים" הנושאים בתוכנית הלימודים: חומרים מצבי צבירה לפי המודל החלקיקי של החומר האנומליה של המים השפעת הטמפרטורה על הצפיפות הקשר המשימה: סביבה בהיבט גלובלי מקורות: גרף צפיפות המים כתלות בטמפרטורה שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע חומרים: המבנה החלקיקי של מוצק ונוזל ניקוד מלא )100%(: סדר החלקיקים במצב הנוזל החלקיקים אינם נמצאים במבנה מסודר. במוצק החלקיקים נמצאים במבנה מסודר. תנועת החלקיקים בנוזל החלקיקים נעים ומעתיקים את מקומם. במוצק החלקיקים אינם משנים את מקומם ותנועתם היא למעשה תנודה במקום. המרחק בין החלקיקים במוצק המרחק בין החלקיקים קטן יותר מאשר בנוזל. כוחות המשיכה בין החלקיקים בנוזל ובמוצק קיימים כוחות משיכה חזקים בין החלקיקים. ניקוד חלקי )25%(: על כל אחד מהקריטריונים שבשאלה. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע ניקוד מלא )100%(: מאפיינים מסת החומר נפח החומר המרחק בין החלקיקים מספר החלקיקים יכולות השוואה החומר חוק שימור המסה מצבי הצבירה של החומר כהל בוטילי במצב מוצק שווה למסת החומר במצב הנוזל קטן מנפח החומר הנוזל קטן מן המרחק בין החלקיקים במצב הנוזל שווה למספר החלקיקים הנוזל ניקוד חלקי: 12.5% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. במצב קרח שווה למסת החומר במצב הנוזל גדול מנפח החומר הנוזל גדול מן המרחק בין החלקיקים במצב הנוזל שווה למספר החלקיקים במצב הנוזל עמוד 75 מתוך 221

76 שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מגרף ניקוד מלא )100%(: משפטים א', ד'. ניקוד חלקי )50%(: סמנו רק אחד ממשפטים א' או ד'. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע אנומליה של המים יכולות הפקת מידע מגרף; הסבר תופעה באופן מדעי ניקוד מלא )100%(: בחורף שכבת המים העליונה של האגמים מתקררת. בטמפרטורה שמעל 4 0 C צפיפות המים בשכבה העליונה גדלה במהלך התקררותם, ומתרחשת הסעה. המים מהשכבה העליונה של האגם שוקעים והמים מהשכבה התחתונה עולים כלפי מעלה. מתקררים שוב וחוזר חלילה. בטמפרטורה של 4 0 C עד לטמפרטורה של 0 0 C צפיפותם המים בשכבה העליונה קטנה ולכן נפסקת ההסעה. המים בשכבות התחתונות שצפיפותם גדולה יותר נותרים למטה. בטמפרטורה של 0 0 C המים בשכבה העליונה קופאים וצפיפותם ממשיכה לקטון ולכן הם נותרים למעלה. במצב זה בשכבה התחתונה המים אינם מתקררים )ההסעה פסקה( ואינם קופאים ולכן מתאפשרים חיים מתחת לשכבת הקרח העליונה. הערה: לקבל כתשובה נכונה גם אם התלמיד רק תאר את הקשר בין צפיפות המים לבין התנהגות המים בטמפרטורה של 0. 0 C ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע תלות צפיפות חומר בטמפרטורה יכולות יישום ידע של מדע והפקת מידע מגרף. ניקוד מלא )100%(: גרף א ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. עמוד 76 מתוך 221

77 פ ול ר ן - העתיד כבר כאן ריצ'רד פיינמן, חתן פרס נובל לפיסיקה הציע פרס לאדם שידע לכתוב ספר בן 100 עמודים שעוביו יהיה 100 ננומוטר )1 ננומטר = מיליארדית המטר(, כאורכה של מולקולה מצויה. "ננו" )ננוס, ביוונית( פירושו ננס או זעיר. פיינמן נחשב לראשון שהציע את רעיון הננו-טכנולוגיה. הננו-טכנולוגיה היא טכנולוגיה חדשה המבוססת על עיבוד חומר ברמה של אטומים בודדים ומאפשרת בנייה של מולקולות תוך שימוש באטומים כבאבני "לגו". טכנולוגיה חדשה זו פותחת אפשרויות חדשות בכל תחומי החיים כמו, ברפואה ובתעשייה. שאלה 1 אלו מהפריטים הבאים הייתם מודדים בסדרי גודל של "ננומטר"? א. כדורגל ב. מולקולת סוכר ג. חיידק ד. עובי גדיל )"סליל"( של דנ"א ה. אבקנים של פרח הכלנית שאלה 2 הפחמן כידוע, מופיע בטבע במספר מבנים מרחביים, כשהידועות ביניהן הן: גרפיט, ויהלום. אחת התגליות מתחום עולם הננו-טכנולוגיה הם ה"פולרנים".)Fullerene( אלו מולקולות הבנויות מאטומי פחמן. מולקולת הפולרן הנפוצה בנויה מ- 60 אטומי פחמן והמבנה המרחבי שלה דומה לכדורגל. למרות שהמבנים המרחביים של גרפיט, יהלום ופולרן בנויים כולם מאטומי פחמן, לכל אחד מהם תכונות ושימושים שונים. לפניכם תמונות של מודלים המתארים את המבנים המרחביים השונים שבהם מופיע הפחמן: יהלום גרפיט פולרן סמנו נכון / לא נכון לכל אחד מההיגדים הבאים תוך התייחסות למודלים: א. כל כדור שחור במודלים מייצג אטום אחד של פחמן. נכון / לא נכון ב. יהלום משובץ בתכשיטים ואילו הגרפיט הוא החלק הכותב בעפרון. הבדל זה נובע מכך שסוג האטומים הבונים חומרים אלו הוא שונה. נכון / לא נכון ג. היהלום קשה יותר מהגרפיט. הבדל זה נובע מכך שסידור האטומים בגביש היהלום שונה מזה של הגרפיט. נכון / לא נכון עמוד 77 מתוך 221

78 שאלה 3 בבעירה מלאה )תגובה עם חמצן( של גרפיט התוצר המתקבל הוא הגז פחמן דו-חמצני. מהו התוצר של בעירה מלאה של פולרן? נמקו. שאלה 4 במכון ויצמן מפתחים מבנים דמויי- פולרן. מבנים כאלו בנויים מאטומי המתכת מוליבדן )Mo( ומאטומי גופרית )S) )ביחס של 1:2(. חומרים אלו הם מוצקים בטמפרטורת החדר ומשמשים חומרי סיכה )שמנים( בתעשיית המכונות להקטנת החיכוך בין חלקים נעים במכונה. חלק מתכונות של חומרים דמויי- פולרן שונות מאלו של הפולרנים. סמנו אילו משפטים מסבירים את ההבדלים בתכונות בין הפולרן )המורכב מאטומי פחמן( לבין חומרים דמויי- פולרן )המורכבים מאטומי מוליבדן וגופרית(: א. ב. ג. סוגי חלקיקים שונים המרכיבים כל אחד מהחומרים. היערכות אטומי הפחמן שונה בכל אחד מהמבנים הכדוריים. בין האטומים המרכיבים כל אחד מהמבנים הכדוריים פועלים כוחות משיכה שונים. שאלה 5 חומרי הסיכה שפותחו מחומרים דמויי-פולרן משמשים להקטנת החיכוך במכונות בתעשייה ובכלי רכב. חומרי סיכה אלו הם מוצקים בטמפרטורת החדר והם בנויים ממולקולות בעלות צורה של כדורים בגודל ננומטרי, ה"מחלקים" זה על גבי זה ובכך מקטינים את החיכוך. חומרי סיכה אלו הם יקרים, עומדים בתנאים קיצוניים של לחץ נמוך )קטן מאוד מלחץ אטמוספרי(. לעומתם, חומרי סיכה רגילים הם זולים ומתפרקים בתנאי לחץ נמוך. א. סמנו באלו משני סוגי חומרי הסיכה הבאים, הייתם ממליצים להשתמש בציוד מכני הנשלח לחלל? ב. ב. ציינו נימוק לבחירתכם. חומרי סיכה רגילים חומרי סיכה מחומרים דמויי-פולרן עמוד 78 מתוך 221

79 מחוון למשימה פולרן העתיד כבר כאן הנושאים בתוכנית הלימודים: חומרים: מבנה, תכונות ותהליכים הכרת תכונות חומרים. הקשר בין מבנה, תכונות ושימושים. הקשר המשימה: גבולות המדע והטכנולוגיה בהיבט גלובלי. מקור: באופן יסודי ומורכב אל תוך האטום, מטמו"ן, המחלקה להוראת המדעים, פולרנים איאורגניים/ רשף טנא ננו טכנולוגיה / אברהם כהן חלומות ענק על ממדי ננס: כל התפתחות הננוטכנולוגיה המבשרת )אולי( את המהפכה התעשייתית הבאה / ד"ר אהרן האפטמן, אאוריקה, אפריל, 2002, גליון 15. תמונות: פולרן ויהלום: באופן יסודי ומורכב אל תוך האטום, מטמו"ן, המחלקה להוראת המדעים, גרפיט: למידע נוסף: איקן, ר' )2002(. כדורגל פחמני ושמו בקמינסטר פולרן. כמעט 2000, האוניברסיטה העברית בירושלים. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע התמצאות בסדרי גודל. ניקוד מלא )100%( תשובות ב, ד נכונות. ניקוד חלקי: 50% ענו נכון רק על תשובה ב או רק על תשובה ד. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע מודלים המתארים מבנה של חומרים. יכולות הפקת מידע מטקסט ומאיור ניקוד מלא )100%(: תשובות: א- נכון, ב-לא נכון, ג- נכון. ניקוד חלקי: 33% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 79 מתוך 221

80 שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע תהליך בעירה. ניקוד מלא )100%(: פחמן דו-חמצני. הגרפיט והפולרן מורכבים רק מאטומי פחמן ולכן בתגובה עם חמצן יתקבל תוצר זהה והוא פחמן דו-חמצני. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון על התשובה ולא נימקו. ללא ניקוד: תשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע הקשר בין תכונות חומרים לבין סוג האטומים והכוחות ביניהם. יכולות הפקת מידע מטקסט. יישום ידע של המדע במצב נתון. ניקוד מלא )100%(: תשובות א ו- ג נכונות. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על א או רק על ג. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע התנאים בחלל יכולות הפקת מידע מטקסט ניקוד מלא )100%(: א. חומרי סיכה מחומרים דמויי-פולרן ב. בחלל קיימים תנאים קיצוניים של לחץ נמוך וחומרי הסיכה דמויי פולרן עמידים בתנאים אלו. לעומתם חומרי סיכה רגילים מתפרקים בתנאי לחץ נמוך. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון על סעיף א או על סעיף ב. ללא ניקוד: לא ענו נכון או לא ענו. עמוד 80 מתוך 221

81 קרח יבש בשנת 1927 בקשה "החברה לקרח יבש של ארה"ב" להגביר את השיווק של קרח יבש, ופרסמה את המודעה הבאה: אם יש לך בעיות קירור, בדוק שימוש בקרח יבש! הוא עשוי לחסוך לך השקעה גדולה! תאור המוצר: "קרח יבש" הוא המצב המוצק של החומר פחמן-דו-חמצני, )חומר הנמצא במצב גזי בכל המשקאות המוגזים(. הוא דומה במראהו לקרח שנוצר ממים, אבל הרבה יותר קר. קרח יבש הופך לגז בטמפרטורה של כ C בקצב איטי מאוד. גז זה כבד מאוויר. יתרונות המוצר: אין טפטוף; האדים הם גז יבש ובלתי מסוכן ; מאפשר משלוחים של חומרים מתכלים בדואר מהיר במיכלי נייר חד- פעמיים; אין מים או לחות המזיקים לחפץ הנשלח. מה חוסכים על ידי שימוש בקרח יבש? משקל כמות גלידה ארוזה כראוי עם קרח יבש תשקול כרבע ממשקלה בשיטות הקירור המקובלות. בלאי בשל היעדר לחות יש חיסכון בעלויות רבות של בלאי במשאיות ובמיכליות הקירור. עלות המשלוח אריזות קלות וחד-פעמיות חוסכות בעיות של אובדן, אחסון ואיסוף מיכלים ריקים. לדוגמה: ניתן לשים כ- 2 ק"ג קרח יבש בשקית נייר מעל קרטון גלידה של 20 ליטר, והגלידה תשאר מוצקה מעל 18 שעות. זמן השימוש שומר על טמפרטורה נמוכה לאורך זמן. במכל מבודד היטב יש איבוד של כ- 10% ממשקל הקרח היבש כל 24 שעות. שאלה 1 במכל מבודד היטב שמו 20 ק"ג של "קרח יבש" לשמירה על מזון העלול להתקלקל בטמפרטורת החדר. מה תהיה מסת "הקרח היבש" במכל לאחר 24 שעות? א. 20 ק"ג ב. 18 ק"ג ג. 16 ק"ג ד. 10 ק"ג עמוד 81 מתוך 221

82 שאלה 2 אחד השימושים הנפוצים בקרח יבש היא למטרות שמירה על מזון ותרופות בצידניות, בעת שינועם )העברתם ממקום למקום(. שימוש זה מקובל למרות שקרח יבש יקר בהרבה מקרח רגיל. מדוע בכל זאת משתמשים בקרח יבש בשינוע? סמנו ליד כל משפט נכון/לא נכון: נכון/לא נכון קרח יבש מקרר לטמפרטורות נמוכות יותר. א. נכון/לא נכון קרח יבש שומר על הקור זמן קצר יותר. ב. נכון/לא נכון קרח יבש אינו מרטיב את הצידנית. ג. נכון/לא נכון קרח רגיל יוצר לחות שעלולה להזיק למזון ולתרופות. ד. שאלה 3 לסיום שנת הלימודים החליט אופיר להציג לחבריו "מעשה קסמים". הוא לקח קופסת פלסטיק קטנה, המשמשת לאחסון פילם לצילום, הכניס לתוכה באין רואה חתיכת קרח יבש בזהירות רבה וסגר היטב את המכסה. הוא הניח את הקופסה הסגורה במרכז השולחן, הבטיח לחבריו שיצליח לפתוח את הקופסא מבלי לגעת בה ולחש "מילות קסם" משונות. לפתע נפתח המכסה ועף למרחק של כשלושה מטרים. מהו סוד ה"קסם"? הסבירו בעזרת המודל החלקיקי. שאלה 4 לפניכם חלק מדיאגרמה המתארת את מצבי הצבירה של הפחמן הדו חמצני בלחצים ובטמפרטורות שונות. הנקודה המשולשת )X ( היא הנקודה שבה מתקיימים שלושת מצבי הצבירה בשיווי משקל. הקווים מתארים את התנאים בהם יש מעברים בין מצבי הצבירה השונים )דוגמה: הקו המסומן "מוצק + נוזל" מייצג את התנאים בהם קיימים שני מצבי הצבירה מוצק ונוזל יחד בשיווי משקל(. עמוד 82 מתוך 221

83 B D CO 2 נוזל A X CO2 גז C על הדיאגרמה מסומנות הנקודות D. C, B, A, X, רשמו בטבלה את הטמפרטורה והלחץ שבהם נמצא הפחמן הדו חמצני, וכן את מצב)י( הצבירה שלו בכל אחת מהנקודות. היעזרו בטבלה הבאה: מצב)י( הצבירה הטמפרטורה הלחץ הנקודה C( ) 0 )באטמוספירות( מוצק, נוזל, גז A B C D X שאלה 5 היעזרו בדיאגרמת מצבי הצבירה וענו על השאלות הבאות: א. מתחילים לחמם את הפחמן הדו-חמצני בנקודה B. הלחץ נשאר קבוע. באיזו טמפרטורה יהפוך הפחמן הדו חמצני לנוזל? ב. מה יש לעשות כדי להפוך פחמן דו-חמצני בנקודה B לגז מבלי לשנות את הטמפרטורה? עמוד 83 מתוך 221

84 מחוון למשימה קרח יבש הנושאים בתוכנית הלימודים: חומרים מבנה, תכונות ותהליכים תכונות חומרים ושימושים, שלושת מצבי הצבירה והמעברים ביניהם. הקשר המשימה: משאבים בהיבט אישי וחברתי מקורות: נתונים על קרח יבש והצעות לניסויים בכתה - על פחמן דו חמצני הפקה, תגובות ודיאגרמת פאזות - ניסויים ביתיים בקרח יבש - nce/co2.htm היסטוריה של קרח יבש - הערה למורה: במודעה של "החברה לקרח יבש של ארה"ב" נכתב שהגז פחמן דו-חמצני אינו מסוכן. יש לומר לתלמידים שקרח יבש במצב צבירה מוצק עלול לגרום לכוויות קור במגע בו בידיים חשופות, בשל הטמפרטורה הנמוכה שלו. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע מתמטי אחוזים יכולות הבנת הנקרא ניקוד מלא )100%(: תשובה ב'. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות שימוש בנתונים להסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: נכון; לא נכון; נכון; נכון ניקוד חלקי) 25% (: על כל תשובה נכונה ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. עמוד 84 מתוך 221

85 שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע מבנה החומר: שינוי מצב הצבירה והמבנה החלקיקי של החומר יכולות הפקת מידע מטקסט; תיאור תופעה באופן מדעי. ניקוד מלא )100%(: בקופסה יש פחמן-דו-חמצני במצב מוצק, העובר המראה למצב הגזי. חלקיקי המוצק צפופים מאוד ומסודרים, ולכן נפחם קטן. במעבר למצב הגז החלקיקים נעים במהירות רבה, מתרחקים זה מזה, והנפח שהם תופסים גדל מאוד. הגידול בנפח יוצר לחץ על המכסה, וכשהלחץ גדול מספיק המכסה עף. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מדיאגרמה ניקוד מלא )100%(: הערה למורה: ציר Y )הלחץ( הוא בסקלה לוגריתמית, כלומר הפרשי הלחצים לאורך הציר אינם שווים, אלא עולים בחזקות של )1-10; וכו'(. הנקודה הלחץ בנקודה זו הטמפרטורה בנקודה מצב)י( הצבירה של CO 2 )באטמוספירות( זו C( ) 0 מוצק+גז כ A מוצק כ B גז 10 1 C נוזל D כ- 5 מוצק, נוזל, גז -55 X ניקוד חלקי: 7% עבור כל תשובה נכונה שנרשמה בטבלה. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מדיאגרמה ניקוד מלא )100%(: א.כ- ; 50 0 C ב. להוריד את הלחץ לאטמוספירה אחת. ניקוד חלקי) 50% (: ענו נכון רק על אחד מהסעיפים. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. עמוד 85 מתוך 221

86 החופרים צמאים למים בחופשת הקיץ מתכוננת משלחת של סטודנטים לארכיאולוגיה, לצאת לחפירה ארכיאולוגית בתוואי המיועד לכביש 6 בנגב. עבודת החפירות היא עבודה פיזית קשה, המתחילה בשעות הבוקר המוקדמות ונמשכת עד השקיעה. בשעות הצהריים החמות החופרים נחים או שוהים בצל ועסוקים בפעילות קלה יותר של מיון המוצגים ורישומם. האחראי על המשלחת, מר דרום, מנסה להיערך בצורה הטובה ביותר להתמודדות עם קשיי האקלים. לשם כך, הוא אסף נתונים על השפעת התנאים במדבר על גוף האדם. שאלה 1 בדיאגרמה שלפניכם מוצגים חלק מהנתונים שאסף מר דרום. נפח המים הדרוש לאדם ביממה, בפעילויות שונות ובטמפרטורות סביבה שונות טמפרטורת הסביבה ב- ºC נפח מים )ליטר( פעילות מאומצת פעילות מתונה מנוחה א. ב. ג. אדם בצע פעילות מאומצת בטמפרטורה של C מה נפח המים המינימלי הדרוש לו ביממה, כדי שמאזן המים שלו לא יפגע? ביום מסוים נמדדה טמפרטורה של 25 0 C ונמצא כי נותרו לכל חופר רק 5 ליטר מים לשתייה. לאיזה סוג פעילות יכוון מר דרום את החופרים באותו יום? הסבירו. ביום בו שררה טמפרטורה של 45 0 C המליץ מר דרום לחופרים על מנוחה במשך היום. היעזרו בנתונים כדי להסביר מדוע. עמוד 86 מתוך 221

87 שאלה 2 מר דרום אסף נתונים גם על הדרכים השונות לפליטת מים מגופו של אדם. הנתונים מוצגים בדיאגרמה הבאה: נפח המים )במ"ל( הנפלט מגופו של אדם בוגר ביממה, בדרכים שונות, בתנאים של מנוחה בצל זיעה 500 נשימה 400 שתן 1400 צואה 150 א. כמות המזון היומית של אותו אדם מכילה 750 לשתות כדי לשמור על מאזן מים תקין? הסבירו. מ"ל מים. מהי כמות המים שעליו ב. הסבירו מדוע האדם מאבד מים גם בעת שינה. שאלה 3 כיצד ניתן לשמור על מאזן מים תקין בתנאים של פעילות מאומצת בטמפרטורת סביבה גבוהה? רשמו שתי המלצות, ונמקו אחת מהן. עמוד 87 מתוך 221

88 שאלה 4 אבי ובני הם שני סטודנטים בריאים החברים במשלחת הארכיאולוגים. שניהם עבדו בשמש במשך 10 שעות. אבי שתה כמות מים מועטה במהלך העבודה בשמש ואילו בני שתה כמות מים כמומלץ. לשניהם בוצעה באותו יום בדיקת שתן. א. סמנו באילו מהתוצאות של בדיקת השתן צפוי להיות הבדל בין שני הסטודנטים. 1. ריכוז חלבון בשתן 2. ריכוז גלוקוז בשתן 3. ריכוז מלחים בשתן 4. נקודת הקיפאון של השתן 5. מסה סגולית של השתן 6. נוכחות חיידקים בשתן ב. הסבירו מדוע כאשר אדם אינו שותה מספיק, כמות השתן קטנה וצבעו כהה. נכון לא נכון שאלה 5 א. סמנו את האפשרות המתאימה ליד כל אחד מההיגדים הבאים: היגדים 1.שתיית עודפי מים עלולה לגרום להשמנה הגוף הופך את המים לשומן. 2. אדם הסובל משילשול חייב לשתות הרבה נוזלים כדי שלא יפגע מאזן המים בגופו. 3. פרוסת לחם קלוי )טוסט( מכילה פחות קלוריות מפרוסת לחם טרי כי הטוסט מכיל פחות מים. 4. ליד הים מזיעים יותר מאשר במדבר כי האוויר ליד הים לח יותר. 5. חקלאי העובד בשדה ביום חם צריך לשתות כמות מים גדולה יותר מאשר אדם העובד באותו יום בחדר ממוזג. 6. כדאי להרבות באכילת פירות וירקות טריים בתנאים של הזיעה מוגברת. ב. הסבירו את תשובתכם להיגדים 2 ו- 4. עמוד 88 מתוך 221

89 מחוון למשימה החופרים צמאים למים הנושא בתכנית הלימודים: מבוא לביולוגיה של האדם מאזן המים הקשר: בריאות בהיבט אישי הנתונים לדיאגרמה 2 מתוך: בנק שאלות מבחן בנושא מאזן המים ומאזן החום בגופם של יצורים חיים, רות זוזובסקי. הוצאת תל הנתונים לדיאגרמה 1 )העמודות( מתוך: Needs. Sawka M et al. (2005) Human Water Nutrition Reviews 63(5) מקורות נוספים: 1. זהר ע. )1982( הגוף ותפקודו- אנטומיה, פזיולוגיה, תזונה. בדיקות שתן עמ' פרקים בפזיולוגיה של בעלי חיים, הוצאת המרכז להוראת המדעים תשמ"ח פרק 4 שאלה 1 א. ב. ג. מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מדיאגרמה ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שלושת סעיפי השאלה. לפחות 8 ליטר. יש לקבל שתי תשובות: בפעילות מתונה מאבד האדם 5 ליטר מים בהזעה. לפיכך עליו לשתות את כל המים העומדת לרשותו כדי להחזיר את האבדן. או: מנוחה. במנוחה מאבד האדם בהזעה 3 ליטר מים. כיוון שיש אבדן מים מהגוף גם בדרכים אחרות, עליו לשתות נפח מים גדול מזה שאבד בהזעה. בפעילות מאומצת בטמפרטורה שמעל 40 0 C נפח המים הדרוש כדי לשמור על מאזן מים תקין עולה על 12 ליטר. במצב זה יש סיכון גבוה שמאזן המים בגוף לא יישמר ולכן מומלץ על מנוחה. ניקוד חלקי: סעיף א 20% לתשובה נכונה סעיף ב )40%( 20% על תשובה ועל הסבר סעיף ג 40% לתשובה נכונה ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 89 מתוך 221 שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע מאזן מים א. יכולות הפקת מידע מדיאגרמה ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. על האדם לשתות לפחות 1.7 ליטר מים )1700 סמ"ק( כי הוא מאבד סה"כ 2450 סמ"ק מים ביום. במזון שהוא אוכל הוא מחזיר לעצמו 750 סמ"ק מים ולכן עוד 1700 סמ"ק מים בשתיה, ישמרו על מאזן מים תקין בגופו. ב. על פי הדיאגרמה: גם אם לא מפרישים שתן וצואה יש איבוד מים בנשימה ובהזעה וזה קורה גם בזמן שינה. ניקוד חלקי: סעיף א )50%( סעיף ב נשימה )35%( הזעה )15%(

90 ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע הגורמים להזעה ניקוד מלא )100%(: רשמו שתי המלצות ונימקו אחת מהן. לדוגמה: לשתות הרבה כדי להחזיר לגוף את כמות המים שנפלטת; בגדים ארוכים מונעים התחממות הגוף על ידי קרינת השמש וכך קטנה כמות הזיעה הנפלטת. ניקוד חלקי: 30% על כל אחת מההמלצות, 40% ע- ל נימוק נכון ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע תפקוד הכליה בשמירה על מאזן המים בגוף; נקודת קיפאון; מסה סגולית; ריכוז חומרים יכולות יישום ידע מדעי ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. א. סומנו בדיקות 5,4,3 ב. כאשר אין די מים בגוף )עקב מיעוט שתיה(, מופרשים מעט מים דרך הכליה, כמות המים בשתן קטנה וריכוז החומרים המופרשים בשתן גדל. ככל שגדל ריכוז החומרים המופרשים בשתן צבעו כהה יותר. ניקוד חלקי: סעיף א )45%( 15% לכל בדיקה שסומנה נכון, סעיף ב- 55% לתשובה נכונה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע )ידע עולם( קליטת מים ופליטת מים מהגוף ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. א. סמנו לפי הסדר: לא נכון, נכון, לא נכון, לא נכון, נכון, נכון ב. הסבר להיגד 2: בשלשול קטנה מאוד ספיגת המים מהמעי לדם וכמות גדולה של מים מופרשת מהגוף עם הצואה. הסבר להיגד 4: נפח הזיעה המופרשת מהגוף תלויה בהפרש בין טמפרטורת הגוף לבין טמפרטורת הסביבה. אם במדבר וליד הים ההפרש דומה, גם נפח הזיעה יהיה דומה. אולם במזג אוויר לח הזיעה מתנדפת באיטיות בשל הלחות באוויר ונוצרת תחושה של הזעת יתר. ניקוד חלקי: סעיף א - 10% לכל תשובה שסומנה נכון, סעיף ב- 20% לכל הסבר נכון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. למורה: היגדים 4 3, 1, מבוססים על תפיסות חלופיות שנמצאו אצל התלמידים. זוהי הזדמנות לדון בהן. עמוד 90 מתוך 221

91 החיים בבריכת הדגים בחצר בית הספר הוקמה בריכת נוי: נחפר בור, דפנותיו צופו בבטון, הבריכה מולאה במי ברז והכניסו אליה צמחי מים, ושלושה סוגים של דגי נוי. התלמידים שמו לב כי בימים החמים הדגים עולים לפני המים ופותחים פה לרווחה. משום כך התלמידים החליטו לעקוב אחר התנאים בבריכה. באחד מימי החורף הקרים והבהירים הכניסו התלמידים חיישנים אל בין צמחי המים, ומדדו את הריכוז היחסי של החמצן המומס במי- הבריכה לאורך שעות היממה. הגרף שלפניכם מתאר את התוצאות שנמדדו על-ידי החיישנים בבריכה. גרף 1: ריכוז החמצן המומס במים לאורך שעות היממה )ביחידות )ppm* ריכוז החמצן )ppm( שעות ביממה 1ppm( חלקים למליון, יחידה למדידת ריכוזים נמוכים = ppm * מולקולות מים יש מולקולת חמצן אחת(. חמצן משמעו שעל כל מליון שאלה 1 א. באיזו שעה ריכוז החמצן המומס במים הוא מ רבי )מקסימלי(, ובאיזו שעה הריכוז הוא מזערי )מינימלי(? ב. מדוע בימים החמים הדגים עולים לפני המים? עמוד 91 מתוך 221

92 שאלה 2 תהליכי הנשימה והפוטוסינתזה ביצורים החיים בבריכה הם חלק מהגורמים שמשפיעים על ריכוז החמצן המומס במים. התבוננו בגרף וענו על השאלות: א. הסבירו כיצד תהליכים אלה משפיעים על השינויים בריכוז החמצן המומס במים בשעות 6.00 בבוקר ו אחה"צ, ובין השעות בבוקר. ב. שערו מה יהיה ריכוז החמצן המומס במים בשעה והסבירו את תשובתכם. שאלה 3 ילדי הכיתה הציעו להוסיף לבריכה יצורים צמחוניים אוכלי צמחי מים: חלזונות וצבי מים. הם טענו כי תחילה יש צורך להגדיל את ריכוז החמצן במי הבריכה. א. האם טענת ילדי הכיתה נכונה? נמקו. ב. ילדי הכיתה העלו כמה הצעות להגדלת ריכוז החמצן המומס במי הבריכה. סמנו את ההצעות שיישומן יעלה את ריכוז החמצן המומס במים: 1. הפעלת משאבה המערבלת את המים 2. הוספת דגים לבריכה 3. הוספת אצות לבריכה 4. הוצאת כמה דגים מהבריכה שאלה 4 כיצד מקבלים הדגים את החמצן הדרוש להם? הם פוערים פה מחוץ למים ושואפים אוויר א. הם קולטים מים המכילים חמצן מומס ב. הם מפרקים מים ומפיקים מהם את החמצן ג. הם מפיקים חמצן מאכילת אצות ירוקות ד. עמוד 92 מתוך 221

93 שאלה 5 כעבור כמה שבועות התלמידים שמו לב כי מספר הדגים בבריכה קט ן. כאשר ראו שלדג )צפור הניזונה מדגים( מרפרף מעל הבריכה שיערו התלמידים שהוא הסיבה להתמעטות הדגים. במטרה לבחון את השערתם כיסו התלמידים את הבריכה ברשת צפופה שמנעה מהשלדג להגיע לדגים. לאחר כמה ימים הסתבר שמספר הדגים נשאר כשהיה, אולם צבעם של צמחי המים הפך חום, חלקם מת וריח רקב עלה מהבריכה. א. הסבירו את השינוי שחל בצבע הצמחים בבריכה עקב הכיסוי. ב. ריח רקב עלה מהבריכה. דן טען כי ריח הרקב נגרם בגלל חיידקים המצויים במים וגורמים לריקבון. הציעו דרך לבדוק שאכן יש חיידקים במים. ג. בבדיקה שערך דן נמצאו חיידקים בדגימת מי-הבריכה. האם הראיה שנמצאו חיידקים במים מוכיחה את טענתו של דן? שאלה 6 א. השלימו את מארג המזון בבריכת המים מתוך המידע המוזכר בפתיח ובשאלות של המשימה. רשמו במלבנים המתאימים את שמות כל היצורים שהוזכרו. חלזונות ב. הסבירו מה תפקידם של החיידקים במארג המזון. עמוד 93 מתוך 221

94 מחוון למשימה - החיים בבריכת הדגים הנושא בתכנית הלימודים: מערכות אקולוגית ההקשר: סביבתי מעובד מתוך: בחינת הבגרות העיונית בביולוגיה 3 יח"ל תשנ"ד שאלה 1 א. ב. מטרת השאלה: ידע של מדע הקשר בין טמפרטורת המים לבין מסיסות גזים במים יכולות קריאת גרף ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. הריכוז המרבי נמדד בשעה 14 והמזערי בסביבות השעה 7. בימים חמים עולה טמפרטורת המים ובמקביל יורדת מסיסות הגזים )כולל החמצן( בהם. הדגים עולים לפני השטח כי שם ריכוז החמצן גבוה יותר יחסית לשכבות הנמוכות. ניקוד חלקי) 50% (: ענו נכון רק על אחד הסעיפים. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע החמצן בתהליכי נשימה ופוטוסינתזה ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה: א. ביום ריכוז החמצן המומס עולה כתוצאה מפליטה של חמצן בתהליך הפוטוסינתזה שמתרחש בצמחי המים. בראשית הבקר )6.00( ריכוז החמצן מינימלי שכן הוא נצרך בתהליך הנשימה של כל יצורי הבריכה במשך הלילה, ותהליך הפוטוסינתזה בצמחי המים רק החל. בשעה ריכוז החמצן המומס מכסימלי כתוצאה מפליטת חמצן בפוטוסינתזה שבצעו צמחי המים במהלך היום. בין השעות לא מתקיים תהליך הפוטוסינתזה ולכן לא הוא נצרך בתהליך הנשימה של הדגים ושל הצמחים במים. נפלט חמצן למים. ריכוזו יורד כי ב. ריכוז החמצן בשעה 24 יהיה בין שני ערכים.ppm9-7 ההסבר: ריכוז החמצן בשעה 22 הוא 9ppm בערך, והוא ממשיך לרדת במהלך הלילה שכן הוא נצרך בתהליך הנשימה של הדגים והצמחים במים. בשעה 4.00 ריכוז החמצן שנמדד באותו יום היה.7ppm ניקוד חלקי) 50% (: ענו נכון רק על אחד מסעיפי השאלה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 94 מתוך 221 שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע הגורמים המשפיעים על ריכוז החמצן המומס במים.

95 ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. סעיף א. אפשרות א: הטענה נכונה שכן חלזונות וצבי מים נושמים וקולטים לשם כך חמצן מהמים לכן כמות החמצן במים פוחתת. בנוסף הם אוכלים אצות ולכן כמות האצות במים תקטן ותקטן גם כמות החמצן שנפלטת בתהליך הפוטוסינתזה. אפשרות ב: אי אפשר לקבוע אם טענתם נכונה היות ולא ידוע מהו ריכוז החמצן במים, יתכן שריכוזו מספיק לצורכי החלזונות וצבי המים שילדי הכיתה רוצים להוסיף לבריכה. ב. סמנו את ההיגדים 4. 3, 1, ניקוד חלקי : סעיף א ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות או לא ענו. 40% לתשובה נכונה, סעיף ב )60%( 20% לכל היגד שסומן נכון. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע נשימה של דגים ניקוד מלא )100%(: סומנה תשובה ב. ללא ניקוד: סומנה תשובה אחרת או לא ענו שימו לב: מסיח ג מבטא תפיסה שגויה השכיחה בקרב תלמידים. אם סומן המשפט, כדאי לחזור על מבנה מולקולת המים ולהזכיר את תהליך פירוק המים ואת כמות האנרגיה הדרושה לתהליך. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע מפרקים במערכת האקולוגית ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שלושת סעיפי השאלה. א. פוטוסינתזה בצמחים ויצירת צבע ירוק )כלורופיל( תלויים בכמות האור. כיסוי הבריכה הקטין את כמות האור ולכן צבע הצמחים הפך לחום. ב. הדרך לבדוק המצאות חיידקים במים היא באמצעות הוספת דגימה ממי הבריכה לצלחת פטרי סטרילית המכילה אגר מזין סטרילי )או מצע מזין סטרילי( ולבדוק התפתחות של חיידקים. תתקבל גם תשובה שתתאר בדיקה מיקרוסקופית להמצאותם של חיידקים בדגימה ממי הבריכה. ג. המצאותם של חיידקים במים אינה הוכחה לכך שהם גרמו לריקבון, יתכן שהרקבון נגרם מסיבה אחרת. או, הבדיקה שערך דן היא כללית ואינה מבדילה בין סוגים שונים של חיידקים. ייתכן כי החיידקים שנמצאו בה אינם חיידקים שגורמים לריקבון. ניקוד חלקי: 33% לכל סעיף שענו עליו נכון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 95 מתוך 221

96 שאלה 6 מטרת השאלה: ידע של מדע מארג מזון יכולות הצגת מידע בתוך תרשים מארג מזון ניקוד מלא )100%(: א. רשמו את שמות היצורים במלבנים המתאימים לפי הדוגמה: שלדג צבי מים חלזונות דגים אצות, צמחי מים ב. החיידקים שייכים למפרקים. הם מפרקים חומר אורגני במים כגון: הפרשות בעלי החיים, צמחים ובעלי חיים מתים. כתוצאה מפעולת החיידקים מתקבלות תרכובות אנאורגניות שחלקן נקלטות על ידי צמחים ובעלי-חיים. ניקוד חלקי: סעיף א. 15% לכל יצור שרשמו במלבן המתאים. סעיף ב. 40% לתשובה נכונה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 96 מתוך 221

97 מלריה ויתושים מהונדסים מלריה היא מחלה זיהומית הנגרמת על-ידי טפיל חד-תאי. "המלריה נכחדה כמעט לגמרי במדינות המתועשות, אך במדינות המתפתחות היא נשארה מקור לסבל רב. לפי ההערכות האחרונות, נדבקים במחלה מדי שנה 300 מיליון עד 500 מיליון בני אדם - בעיקר באפריקה - וכשלושה מיליון בני אדם מתים בשנה כתוצאה ממנה ובהם ילדים רבים. בשנים האחרונות נצפית התפשטות מדאיגה של המחלה, הנובעת בעיקר מכישלון התוכניות להדברת יתושי המלריה, האנופלס, באמצעות חומרים מדבירי חרקים ובשל עמידותו של הטפיל לתרופות הקיימות" )טראובמן, 2002(. לטפיל המלריה מחזור חיים שיש בו שני פונדקאים: נקבות של יתושי אנופלס ובני אדם. כאשר נקבת היתוש עוקצת אדם חולה במלריה ומוצצת מדמו, הטפיל מגיע לקיבתה של הנקבה מתרבה בה ועובר לבלוטות הרוק שלה. כאשר נקבת היתוש עוקצת אדם בריא, היא מחדירה את הטפיל מבלוטות הרוק שלה לתוך דמו. הטפיל מגיע לכבד האדם שנעקץ ומתרבה שם. כעבור פרק זמן, הטפיל חוזר לדם וחודר לתאי הדם האדומים, שם הוא מתרבה וגורם להרס התאים. בשלב זה החולה סובל מצמרמורות, הזעה ומעליית טמפרטורת גופו. סימני המחלה מופיעים במחזוריות. שאלה 1 א. הוסיפו את המידע החסר בתרשים בתחנות 3-1. פרטו בתחנות 1 ו- 3 מיהו הפונדקאים ומה הם התהליכים שמתרחשים בגופם של הפונדקאים, כדי שהתרשים יתאר את מסלול ההדבקה בטפיל המלריה. 3.הפונדקאי :.2 1.הפונדקאי : הטפיל )מסלול הטפיל( הטפיל )מסלול הטפיל( 5. נעקץ על ידי נקבת יתוש האנופלס 4. אדם חולה במלריה עמוד 97 מתוך 221

98 ב. צוות מחקר אמריקאי הצליח בשיטות של הנדסה גנטית להחדיר ג ן לחומר הגנטי של נקבות יתוש. הגן גורם לקשיים במעבר של טפילי המלריה מהקיבה של נקבת היתוש אל בלוטות הרוק שלה. נקבות אלו מכונות "יתושות מהונדסות". הסבירו כיצד תסייע מניעת המעבר של טפילי המלריה אל בלוטות הרוק, להדברת המחלה? שאלה 2 בסוף המאה התשע עשרה ובעשורים הראשונים של המאה העשרים, הפילה המלריה חללים רבים בקרב תושבי הארץ והקשתה על המתיישבים באזורי הביצות. על-מנת למנוע התרבות יתושים מעבירי מלריה הובאו מאוסטרליה עצי אקליפטוס שנטעו בביצות על מנת ליבש אותן. כמו כן הציפו ביצות רבות במישור החוף במי- םי. המתיישבים התבקשו להתקין רשתות על פתחי הבתים, להמעיט ביציאה מהבית בשעות הערב )שהן שעות הפעילות של היתושים( ולכסות היטב את כל חלקי הגוף בעת היציאה מהבית. תרופה בשם כינין המופקת מקליפה של עץ הובאה לארץ ואומצה על ידי התושבים. התרופה מונעת את התרבות הטפיל בתאי הדם. בשנות החמישים נוסף נשק חדש נגד היתושים היו אלה דגי גמבוזיות שהובאו במיוחד מאמריקה. דגי הגמבוזיה שהוכנסו למקווי מים טרפו ביעילות זחלים וגלמים של יתושים. א. בקטע ובשאלה 1 מוזכרים אמצעים שונים להתגוננות מפני המלריה. חלקם מקטינים את על-ידי יתושים, חלקם פוגעים בהתפתחות היתושים וחלקם פוגעים האפשרות שאדם ייעקץ בטפיל. רשמו בטבלה את האמצעים בטורים המתאימים. טבלה: האמצעים השונים להתגוננות נגד מחלת המלריה פגיעה בטפיל פגיעה בהתפתחות היתושים הקטנת האפשרות שאדם ייעקץ על-ידי יתושים ב. הסבירו מהו הקשר בין מקווי מים עומדים לבין מחזור החיים של היתוש. עמוד 98 מתוך 221

99 שאלה 3 השימוש בגמבוזיות לטריפת זחלים וגלמים של יתושים הוא דוגמא להדברה ביולוגית. שיטה נוספת להדברת היתושים היא ריסוס המים בחומרים כימיים. זוהי הדברה כימית. הדברה ביולוגית עדיפה על פני הדברה כימית בכך שהיא: 1. גורמת לעלייה בשכיחות המוטציות אצל הטפיל. 2. גורמת להשמדה של כל המזיקים. 3. פוגעת בעיקר ביצורים המזיקים. 4. נעשית באופן טבעי, ללא התערבות החקלאי. שאלה 4 במחקר הדביקו בטפילים של מלריה שתי קבוצות של נקבות יתוש: נקבות רגילות ונקבות מהונדסות. המהונדסות השיג את מטרתו? מה יעיד שהשינוי הגנטי בנקבות היתוש רק הנקבות המהונדסות לא יחלו במלריה. א. בבלוטות הרוק של נקבות מהונדסות לא יימצאו טפילים. ב. בקיבה של הנקבות המהונדסות לא יימצאו טפילים כלל. ג. מספר הנקבות המהונדסות יגדל. ד. שאלה 5 בעתיד נשקלת האפשרות לשחרר לטבע נקבות יתוש מהונדסות כדי לצמצם את מספר חולי המלריה. ציינו סכנה אחת שעלולה להתרחש בעקבות שחרור של נקבות יתוש מהונדסות לטבע. הסבירו את תשובתכם. עמוד 99 מתוך 221

100 מחוון למשימה נושאים מתכנית הלימודים: תורשה, סביבה. יתושים מהונדסים ההקשר: בריאות בהיבט אישי וחברתי ; סביבה; בחזית המדע המקורות: מאמר מתוך עמלנט תמרה טראובמן,) 2002 (. יתושים מהונדסים-גנטית ינסו להכחיד את המלריה Better Mosquitos: Transgenic version spread less malaria. Susan Millius Science News 161(21) p שאלה 1 מטרת השאלה: יכולות הבנת הנקרא ויישום ידע; ארגון ידע מדעי מטקסט לאיור. ניקוד מלא )100%(: סעיף א. השלימו את התרשים באופן הבא: 2. עקיצה 1. פונדקאי: נקבת יתוש האנופלס. טפיל המלריה מתרבה בקיבתה של היתושה ועובר לבלוטות הרוק שלה 3. פונדקאי: אדם בריא. טפיל המלריה עובר לכבד ולדם שם הוא מתרבה. 5. נעקץ על ידי נקבת יתוש האנופלס 4. אדם חולה במלריה ב. מניעת המעבר של הטפיל אל בלוטות הרוק לא יאפשר מעבר הטפיל אל האדם בזמן העקיצה. ניקוד חלקי: א. :)65%( 30% על תחנה,1 5% על תחנה,2 30% על תחנה.3 סעיף ב )35%(: ענו נכון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 100 מתוך 221

101 שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע מחזור חיים של יתוש יכולות ארגון ידע מדעי מטקסט לטבלה ניקוד מלא )100%(: סעיף א )80%(: השלימו את הטבלה כראוי הקטנת האפשרות שאדם פגיעה בהתפתחות היתושים ייעקץ על-ידי יתושים דגי גמבוזיה רשתות לא לצאת בערבים מהבית ייבוש ביצות באמצעות עצי אקליפטוס הצפת הביצות במי ים כיסוי מרבי של הגוף פגיעה בטפיל יתושים מהונדסים כינין סעיף ב )20%(: נקבות היתושים מטילות את ביציהן במקווי המים שם מתפתחים זחלי היתושים והגלמים עד הגיעם לשלב היתוש הבוגר החי מחוץ למקווה המים. ניקוד חלקי: סעיף א. 10% על כל פריט נכון סעיף ב. 20% על תשובה מלאה ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע ניקוד מלא )100%(: היגד 3 ללא ניקוד: שאלה 4 כל תשובה אחרת, או לא ענו. הדברה ביולוגית והדברה כימית מטרת השאלה: יכולות לקשר בין ראיה מדעית לבין מסקנה. ניקוד מלא )100%(: היגד ב ללא ניקוד: שאלה 5 כל תשובה אחרת, או לא ענו. מטרת השאלה: ידע של מדע מערכות אקולוגיות, תורשה ואבולוציה ניקוד מלא )100%(: ציינו אחת משתי הסיבות הבאות: התרבות של יתושים עמידים להתרבות הטפיל בגופם עלולה לחסל את מין הטפיל, חיסול הטפיל עלול להשפיע על המערכת האקולוגית. קיימת סכנה של מעבר הגנים המהונדסים לכל אוכלוסיית היתושים וכך לגרום לשינוי במאגר הגנטי שלהם. שינוי זה עלול להשפיע על אורח חייהם של היתושים ויחסי הגומלין שלהם עם יצורים אחרים במערכת האקולוגית ואולי לגרום לבעיה שאינה ידועה היום ואין דרך להתמודד אתה )הפרת שיווי משקל אקולוגי(. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו עמוד 101 מתוך 221

102 חיסון עבר, הווה ועתיד כיום חיסון נגד מחלות שונות הוא דבר מקובל מאוד. עד למאה ה- 18 לא חיסנו באופן שיטתי בני אדם נגד מחלות. אחת המחלות שגרמה לתמותה רבה הייתה אבעבועות שחורות. מחלת האבעבועות השחורות נגרמת על-ידי נגיף )וירוס( ומתבטאת בהופעה של פצעים )אבעבועות( על העור בכל הגוף. רופא כפרי אנגלי בשם אדוארד ג'נר Jenner( (Edward למד מאנשי הכפר כי פרות חולות לעתים במחלה דומה אבעבועות הבקר. הסתבר כי אדם שנדבק מהפרות באבעבועות הבקר, מבריא ולא יידבק בעתיד במחלת האבעבועות השחורות הוא מחוסן. בשנת 1796, השתמש ג'נר בידע הזה כדי לחסן אנשים מפני אבעבועות שחורות: הוא שרט את עורו של ילד ומרח על השריטה חומר שנלקח מאבעבועות של פרה. אצל הילד התפתחה מחלה קלה, הופיעו על גופו אבעבועות אך הוא החלים לאחר מספר ימים. כעבור כחודשיים חזר ג'נר על הפעולה אך הפעם מרח על השריטה חומר שנלקח מאבעבועות של אדם חולה באבעבועות שחורות. הילד לא נדבק במחלה כלל ונראה היה כי החיסון הצליח. שאלה 1 מה נוצר במערכת הדם של הילד בעקבות החדרת החומר בפעם הראשונה? סמנו את התשובה הנכונה. נגיפים )וירוסים( של אבעבועות שחורות. א. נגיפים של אבעבועות הבקר. ב. נוגדנים לנגיף של אבעבועות הבקר. ג. אבעבועות של פרה ד. שאלה 2 מדוע הדביק ג'נר בפעם השנייה את הילד באבעבועות שחורות? א. הציעו לא כל אנשי הכפר השתכנעו שג'נר אכן גילה שיטה לחיסון והצליח לחסן את הילד. ב. הסבר לכך. שאלה 3 הרשימה שלפניכם מציגה שלבים שונים בתהליך התחסנותו של הגוף מפני מחלות )התחסנות הוא התהליך המתרחש בגופו של מקבל החיסון(, שהוא דומה לתהליך החיסון בגופו של הילד. רשמו ליד כל שלב את מקומו בסדר הנכון )1 שלב ראשון, 5 ה- שלב האחרון(: א. חשיפה לגורם המחלה ב. החדרה לדם של גורם המחלה המוחלש ג. לעיתים מופיעות תופעות קלות של המחלה ד. נוגדנים מונעים התפתחות המחלה ה. יצירת נוגדנים בדם עמוד 102 מתוך 221

103 שאלה 4 החיסון שערך ג'נר לנער נקרא "חיסון פעיל". קיים סוג נוסף של חיסון המכונה "חיסון סביל". החיסון הסביל קצר ונמשך כמה בחיסון סביל מחדירים לגוף נוגדנים כנגד גורם המחלה. משך שבועות. היעזרו במידע על שני סוגי החיסון וסמנו ליד כל משפט אם הוא נכון או לא נכון: נכון לא נכון הוא גורם להפעלת מערכת החיסון א. החיסון הפעיל נקרא כך כי נכון לא נכון ב. בחיסון הסביל מחדירים לגוף את גורם המחלה המומת ולכן השפעתו קצרה. לא נכון נכון ג. מיד לאחר מתן חיסון סביל נמצא בגוף רמת נוגדנים גבוהה נגד גורם המחלה ד. אצל אנשים החשופים כל הזמן לגורם המחלה, יש לחזור על מתן חיסון סביל נכון לא נכון אחת לכמה חודשים נכון לא נכון ה. עדיף להשתמש בחיסון פעיל במקרה שמופיעים אצל אדם סימני מחלה מסוכנת שאלה 5 לאחר כמאה שנים של חיסון כל האוכלוסיות במדינות המפותחות בעולם בנגיף מוחלש של אבעבועות שחורות, הודברה למעשה המחלה. ארגון הבריאות העולמי שוקל להשמיד את הנגיף הנשמר במעבדות בהן יוצרים את החיסונים. העלו נימוק אחד בעד ההשמדה ונימוק אחד כנגדה. שאלה 6 היום מחסנים תינוקות כנגד מחלת שיתוק הילדים בתרכיב המכיל נגיפים מוחלשים של המחלה. התרכיב ניתן לתינוקות בתחנות הטיפול באם ובילד. א. סמנו את האפשרות הנכונה, מבין השתיים הבאות: 1. אין צורך לחסן תינוקות להורים שחוסנו בילדותם. 2. תינוקות להורים שחוסנו בילדותם צריכים גם הם לקבל חיסון. ב. מתוך הרשימה הבאה, בחרו בנימוק המתאים ביותר לתשובה שסימנתם בסעיף א': 1. עם השנים התנגודת לנגיף בגוף ההורים הולכת ונחלשת. 2. נוגדנים עוברים בתורשה מההורים לילדים. 3. נוגדנים אינם עוברים בתורשה מהורים לילדים. 4. החיסון שנותנים כיום הוא יעיל יותר מזה שנתנו בעבר. עמוד 103 מתוך 221

104 שאלה 7 משרד הבריאות בארץ קובע אלו חיסונים יינתנו לאוכלוסייה החל מגיל שנה ועד הבגרות. עם זה, להורים ניתנת הזכות להתנגד לחיסון ילדיהם. סמן את מידת הסכמתך להיגדים הבאים הקשורים בסוגיה זו: מסכים מאוד מסכים לא מסכים בעקבות החיסון יש סכנה של התפתחות מחלה. לכן עדיף לא לחסן, אלא לתת לגוף להתחסן באופן טבעי ולא להתערב. אין צורך לחסן ילדים נגד מחלות ילדות כמו חצבת. עדיף שיחלו במחלות אלו באופן טבעי וכך יתחסנו. כדאי לחסן נגד כל המחלות שיש נגדן חיסון, כי החיסון של כולם מונע התפרצות מגפות. כדאי לקבל את כל החיסונים לפי התכנית כדי שהילדים יהיו בריאים יותר. עמוד 104 מתוך 221

105 מחוון למשימה חיסון עבר, הווה ועתיד נושא בתכנית הלימודים:מערכות ההובלה, תיווך ותיאום בייצורים חיים הקשר: בריאות בהיבט אישי, מקומי וגלובלי מידע נוסף על אבעבועות שחורות ניתן למצוא: הנגיף שחזר מן הכפור, אורנט ו., גלילאו 31 נובמבר 1998 עמודים שאלה 1: מטרת השאלה: ידע של מדע חיסון ניקוד מלא )100%(: תשובה ג' ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 2 א. ב. מטרת השאלה: ידע על מדע מרכיבי הניסוי המדעי ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה ההדבקה השנייה בדקה האם החומר מאבעבועות הבקר, שהוחדר בהדבקה הראשונה, אכן חיסן את הילד נגד אבעבועות שחורות. ג'נר בדק את ההשערה שלו על ילד אחד בלבד, אולי זה מקרה יוצא דופן ולכן קשה להסיק מכך מסקנות לגבי אנשים אחרים. ניקוד חלקי )50%(: ענו על אחד מסעיפי השאלה בלבד. ללא ניקוד: לא ענו נכון על שני סעיפי השאלה או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע על מדע - הבנת הנקרא בקטע ניקוד מלא )100%(: הציגו סדר נכון של השלבים הנתונים: א. חשיפה לגורם המחלה 4 ב. החדרת גורם המחלה המוחלש 1 ג. לעיתים מופיעות תופעות קלות של המחלה ד. נוגדנים מונעים התפתחות מחלה קשה ה. יצירת נוגדנים בדם 3 ניקוד חלקי: 20% על כל שלב שדרגו נכון 2 5 ללא ניקוד: כל השלבים לא דורגו נכון, או לא ענו שאלה 4 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטקסט והסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: סימנו את כל המשפטים לפי הסדר: נכון, לא נכון, נכון, נכון, לא נכון ניקוד חלקי: 20% לכל משפט שסומן כהלכה. ללא ניקוד: כל המשפטים לא סומנו כהלכה, או לא ענו עמוד 105 מתוך 221

106 שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע הקשר גלובלי של חיסונים ניקוד מלא )100%(: צוינו שני נימוקים אחד בעד ואחד נגד השמדת הנגיף, למשל: נגד ייתכן שהמחלה לא הודברה, יתגלו חולים נוספים ויתעורר שוב צורך לחסן את האוכלוסייה. בעד ייתכן שגורמים לא מוסמכים ישתמשו בנגיף לצרכים של טרור ביולוגי. בעד יש סכנה שהנגיף ימצא דרכו מהמעבדה אל האוכלוסייה וידביק אנשים שלא חוסנו. ניקוד חלקי )50%( : צוין רק נימוק אחד. ללא ניקוד: צוינו נימוקים שאינם רלוונטים, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: ידע של מדע חיסון ניקוד מלא )100%(: א. 2 ; ב. 3 ניקוד חלקי )50%(: סמנו נכון רק את סעיף א ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 7 מטרת השאלה: עמדות בנושא חיסון בהקשר חברתי. ללא ניקוד עמוד 106 מתוך 221

107 להשיב את המים בישוב בו גר בעז הוצבו בגינות הציבוריות, שלטים חדשים שעליהם כתוב: "הגינות מושקות במי קולחין. אין לשתות את המים!". בעז שם לב כי המים המשמשים להשקיית הדשאים הם צלולים ונטולי ריח, כמו מי השתייה שבביתו. "מה הם מי קולחין? למה אסור לשתות את המים?" הוא שאל את אביו. "כדי לדעת, עלינו לערוך סיור אל מכון טיהור השפכים" אמר האב. במהלך הסיור קבלו בעז ואביו הסבר על תהליכי טיהור השפכים. השפכים מגיעים מבתי הישוב למכון הטיהור בצנרת הביוב. משם הם מוזרמים דרך מסננות המפרידות גופים גדולים כמו אבנים. משם מועבר הנוזל אל בריכות שיקוע ל שעות. חלקיקי חומר אורגני כבד שוקעים בתחתית הבריכה. המשקע נקרא בו צ ה. הנוזל שמכיל את החומר האורגני שלא שקע מועבר לאגני א ו ר ור. לאגני הא ו ר ור מוסיפים חיידקים מסוימים ומערבלים את הנוזלים ללא הפסק להחדרת אוויר לתוך השפכים. בתנאים אלו מואצת התפתחות החיידקים שמפרקים את החומר האורגני שבמים לתרכובות אנאורגניות פשוטות. השפכים עם החיידקים נמצאים באגני הא ו ר ורכ- 12 שעות. משם הם עוברים לבריכות שיקוע נוספות בהן מושקעים רוב החיידקים ושאריות החומר האורגני, ואילו הנוזל העליון נאסף לבריכות מי הקולחין בהם משתמשים להשקיה. שאלה 1 איור: מכון לטיהור מי שפכים. )באדיבות איגוד ערים חיפה( א. היעזרו בפתיח ובאיור ורשמו שם לכל אחת מהתחנות במכון הטיהור המסומנות במספרים: ב. מי הקולחין אסורים בשתייה ואין להשתמש בהם להשקיית גינות ירק או שדות תבואה. הסבירו מדוע. עמוד 107 מתוך 221

108 שאלה 2 איכות מי הקולחין נקבעת על פי מדדים ביולוגיים וכימיים. אחד המדדים הביולוגיים הוא "צריכת חמצן ביולוגית" )צח"ב( Demand( )BOD - Biological Oxygen מדד זה מעיד על כמות החומר האורגני במים. את הבדיקה מבצעים כך: ממלאים בקבוק במים שאת איכותם רוצים לבדוק, וקובעים את אחוז החמצן המומס בהם. אוטמים את הבקבוק כשהוא מלא עד תומו ומעמידים אותו בחושך למשך יממה. אז מבצעים שוב בדיקת חמצן מומס במים. ההפרש בין שתי בדיקות החמצן הוא הערך של צריכת חמצן ביולוגית.BOD במכון הטיהור ערכו בדיקת BOD לדגימה של מי שפכים שהגיעו למכון, ולדגימה של מי קולחין להשקיה. השאלות הבאות מתייחסות לבדיקות אלו. א. מה קורה בבקבוק האטום? סמנו בעיגול את האפשרות המתאימה מבין השתיים: מי השפכים מכילים כמות גדולה של חומרים אורגנים/ חומרים אנאורגנים המשמשים מזון ל בעלי חיים/ חיידקים הנמצאים גם הם במים. החמצן המומס במים נקלט בתהליך ה פוטוסינתזה/ נשימה שמבצעים בעלי החיים/ חיידקים. במקרים מסוימים יש במים גם אצות מיקרוסקופיות. במשך יממה שהבקבוק נמצא בחושך האצות מעלות/ מורידות את ריכוז החמצן המומס במים כשהן מבצעות פוטוסינתזה /נשימה. ככל שההפרש בין שתי הבדיקות בריכוז החמצן גדול יותר ניתן להסיק כי המים מכילים כמות חומר אורגני קטנה יותר/ גדולה יותר. ב. סמנו את האפשרות הנכונה מבין השתיים: 1. במי השפכים BOD נמוך מאשר בקולחין. 2. במי השפכים BOD גבוה מאשר בקולחין. ג. סמנו את ההסבר המתאים לאפשרות שסימנתם בסעיף ב: 1. כי במי הקולחין יש יותר חומרים אורגנים המנוצלים על ידי חיידקים צורכי חמצן. 2. כי במי שפכים יש יותר חומרים אורגנים המנוצלים על ידי חיידקים צורכי חמצן. 3. כי במי הקולחין יש גם אצות מייצרות חמצן. 4. כי במי הקולחין מומסת כמות גדולה יותר של חמצן. שאלה 3 עמוד 108 מתוך 221

109 שפכים מסוימים מכילים כמויות גדולות של חומרי ניקוי )דטרגנטים( שלא מפורקים בשלמותם על ידי חיידקים במים בתהליכי טיהור השפכים. תוצר הביניים של פירוק דטרגנטים הוא פנול, שהוא חומר רעיל. ידוע כי צמחים מסוימים קולטים מהמים חומרים שונים ומרכזים אותם בתאיהם. בטכניון נעשה ניסוי לבדוק האם הצמח יקינטון המים קולט פנול ממי הקולחין. החוקרים גידלו בקיץ צמחי יקינטון במכלים שהכילו מי קולחין שבהם ריכוזים עולים של פנול )מ- 25 מ"ג לליטר עד 150 מ"ג לליטר(. במכל נוסף, שהכיל פנול בריכוז של 50 מ"ג לליטר, לא גודלו צמחים. מדי יום נדגמו המים ונבדק ריכוז הפנול בתוכם )ביחידות של מיליגרם לליטר(. התוצאות מתוארות בגרף הבא: ריכוז פנול במכלי מים שונים בהם גדלו צמחי יקינטון המים ריכוז פנול )מ"ג לליטר( ללא צמחים מ"ג לליטר זמן בימים מדוע כללו החוקרים בניסוי גם מכל עם מי קולחין ללא צמחים? א. מה ניתן להסיק מהתוצאות שהתקבלו במכל זה? ב. סמנו את המשפטים המתארים מסקנה מהניסוי: ג. יקינטון המים מסוגל להקטין ל- 0 כל ריכוז של פנול במי הקולחין. 1. צמחי מים כגון היקינטון, יעילים מאוד בסילוק חומרים אורגנים מהקולחין. 2. הזמן הדרוש לסילוק פנול בריכוז 150 מ"ג לליטר ממי הקולחין, הוא שלושה ימים. 3. יקינטון המים סילק פנול ממי הקולחין בכל הריכוזים עד ריכוז 150 מ"ג לליטר. 4. ד. הציעו שאלת מחקר חדשה, כהמשך למחקר הנוכחי. שאלה 4 עמוד 109 מתוך 221

110 ישנם אנשים שבנו בבתיהם מערכת כפולה של צנרת ביוב: המים מהאסלות )בתי השימוש( מובלים בצנרת אל מערכת הביוב העירונית המגיעה למכון הטיהור, בעוד המים מהכיורים ומהמקלחות מנוקזים אל מכל מיוחד בחצר, והם משמשים להשקיית הגינה. העלו נימוק אחד בעד ונימוק אחד נגד השימוש במים אלה להשקיית הגינה. שאלה 5 הבוצה המתקבלת בתהליך טיהור מי השפכים מטופלת במכלים סגורים )מכלי ההתעכלות( ליצירה של "ביוגז" באופן הבא: ממלאים את המכל עד תומו בבוצה דחוסה ואוטמים אותו. מחממים את המכל לטמפרטורה של º55C למשך כמה שעות. תוצרי התהליך הם חומרים אורגנים, מים ותערובת גזים )ביוגז( המכילה כ- 60% מתאן CH4 )גז הביצות( והיתר פחמן דו חמצני. את הביוגז ניתן לשרוף ולהשתמש בו כמקור אנרגיה להסקת בתים, לבישול ואף להנעה של כלי רכב. א. נדב למד כי מהירותם של תהליכים כימיים גדלה עם עליית הטמפרטורה. הוא הציע, לפיכך, לחמם את מיכלי ההתעכלות לטמפרטורה של º100C ובכך לקצר את משך התהליך. מנהל מכון הטיהור הסביר כי התהליך אינו מתרחש בטמפרטורות גבוהות מ-.º55C הסבירו מדוע התהליך אינו מתרחש בטמפרטורה גבוהה יותר. ב. תהליך הפקת הביוגז מתבצע במכלים סגורים ואטומים. מה הסיבה לכך? עמוד 110 מתוך 221

111 נושא בתכנית הלימודים: מערכות אקולוגיות ההקשר: סביבה בהקשר מקומי מקורות: מחוון למשימה להשיב את המים ברומר מ. )2000( הרחקת תרכובות כלורואורגניות ותוצרי חיטוי בלתי רצויים ממים וקולחים בעזרת צמחי מים. עבודה לתואר דוקטור לפילוסופיה האיור נלקח מעמוד הפתיחה של אתר איגוד ערים חיפה על ייצור ביוגז והשימוש בו בארץ ניתן לקרוא באתר מיגל: מידע נוסף למורה: מוצאו של הצמח יקינטון המים הוא בדרום אמריקה. למזרח התיכון הוא הגיע כמין פולש, קטעי צמח צפים על פני המים ויכולים לעבור מרחקים גדולים. בנילוס למשל, יקינטון המים מכסה בקיץ שטחים גדולים של הנהר. חשוב להשגיח שהצמח לא יגיע במכוון או במקרה למקווי מים )נחלים וכו( משום שהוא גדל במהירות ועלול להתפשט ולגרום לנזק למערכות האקולוגיות. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע איכות מים א. יכולות קישור בין מידע מטקסט לבין מידע מאיור ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. 1 מסנני מים 2 בריכות שיקוע ראשוני, 3 אגני אוורור, 4 בריכות שיקוע 5 בריכות קולחין להשקיה ב. מי הקולחין עלולים להכיל גורמי מחלות חיידקים, וירוסים וחומרים רעילים שהיו במי השפכים ולא הושקעו. השקיה במי קולחין של צמחים המשמשים למזון עלולה לגרום למחלות לאוכלי המזון. ניקוד חלקי: סעיף א )50%( 10% לכל שם של תחנה, סעיף ב 50% לתשובה נכונה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע החמצן בתהליכי נשימה ופוטוסינתזה; פירוק ביולוגי ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. א. סמנו לפי הסדר: חומרים אורגנים, חיידקים, נשימה, חיידקים, מורידות, נשימה, גדולה יותר. ב. סמנו תשובה 2. ג. סמנו תשובה 2. ניקוד חלקי: סעיף א )70%( 10% לכל מושג שסומן נכון, סעיף ב 15% סמנו את האפשרות הנכונה, סעיף ג 15% סמנו הסבר נכון ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 3 עמוד 111 מתוך 221

112 א. מטרת השאלה: ידע על מדע קבוצת בקורת, שאלת מחקר יכולות הפקת מידע מגרף והסקת מסקנות;ניסוח שאלת מחקר ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על ארבעת סעיפי השאלה המכל ללא צמחים משמש כבקורת בניסוי. הבקורת מסייעת לברר אם אכן הצמחים גורמים להקטנת ריכוז הפנול במים או התהליך מתרחש באופן טבעי גם ללא צמחים על ידי התפרקותו או התאדותו של הפנול. ב. ג. ד. התוצאות מראות כי במשך 3 ימים הייתה ירידה מתונה בריכוז הפנול במים גם במכל ללא צמחים למורה: למעשה היה נכון להציב בקורת ללא צמחים לכל אחד מהריכוזים שנבדקו. תשובות 4,3 כל שאלה שתציע משתנה בלתי תלוי אחר ורלוונטי או תנאים אחרים לניסוי למשל: מהי השפעת היקינטון על ריכוזים גבוהים יותר של פנול )מעל 150 מ"ג לליטר(? מהי השפעת יקינטון המים בתקופת החורף על ריכוזי הפנול במים?, מהי השפעת צמח מים אחר )למשל אזולה( על ריכוזי פנול במים ניקוד חלקי: סעיף א 25%, סעיף ב 25%, סעיף ג 10% לכל תשובה שסומנה נכון, סעיף ד 30% ללא ניקוד: תשובות לא נכונות או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע השפעת דטרגנטים על הצומח יכולות העלאת נימוק לטענה. ניקוד מלא )100%(: העלו שני נימוקים רלוונטים, נימוק אחד בעד ואחד נגד. בעד: השימוש החוזר במי הכיורים להשקיה חוסך במים שפירים; או, המים מהכיורים מועשרים בחומרים שיכולים לשמש כדשן לצמחים. נגד: הסבונים והדטרגנטים במי הכיורים עלולים להזיק לצמחי הגינה; או, לחלחל למי התהום ולפגוע באיכותם. ניקוד חלקי )50%(: העלו נימוק אחד בלבד. ללא ניקוד: נימוקים לא מתאימים או לא ענו. עמוד 112 מתוך 221

113 שאלה 5 א. מטרת השאלה: ידע של מדע השפעת הטמפרטורה על תהליכים ביולוגים נשימה אנאורובית ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. התהליך של יצירת הביוגז במכלי ההתעכלות מתבצע יל ידי מיקרואורגניזמים, שאינם מתקיימים בטמפרוטרה גבוהה מ- הטמפרטורה ב. ל-.º 100C,º55C לכן אי אפשר לזרז את התהליך על ידי העלאת תהליך יצירת הביוגז הוא נשימה אנאירובית או תסיסה או פירוק ללא חמצן. זו הסיבה לאיטום המכלים. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון על אחד מהסעיפים א או ב. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 113 מתוך 221

114 מפנה צפוני מפנה דרומי המטייל לאורכו של נחל הנדיב הזורם ממורדות הכרמל אל הים התיכון יבחין כי הצמחייה שבמדרון מצד אחד שונה מזו הנמצאת במדרון שממול. תופעה זאת אופיינית לאזורים ים- יש גורמים שונים כגון: סוג הקרקע, תיכוניים. להבדלים בצמחייה המתפתחת על שני המפנים 1 זמינות המינרלים, שיפוע המדרון, עוצמת הקרינה של השמש, זמינות המים ולחות הקרקע והאוויר. איור: מפנה צפוני ומפנה דרומי של הכרמל לאורך נחל הנדיב מפנה דרומי מפנה צפוני מקרא: עצים שיחים חד- שנתיים במחקר שהתבצע בשנים נבחנה השפעת תנאי האקלים השוררים בכל אחד משני המפנים על התפתחות הצמחים הגדלים בהם. נמדדו כמויות הגשם, הלחות בקרקע והעוצמה של קרינת השמש במפנה הצפוני ובמפנה הדרומי של נחל הנדיב, וכן תועדו ואופיינו נתוני הצמחים, שהתפתחו על שני המפנים. שאלה 1 התבוננו באיור וציינו שני הבדלים בין המפנה הדרומי לבין המפנה הצפוני. 1 מפנה מדרון הפונה לכיוון מסוים. לדוגמה: מפנה דרומי הוא המדרון שפונה לכיוון דרום, ומפנה צפוני הוא המדרון הפונה לכיוון צפון. עמוד 114 מתוך 221

115 מפנה דרומי 30% 70% לאחר 11 ימים שאלה 2 להלן ממצאי המחקר שהתבצע בשנים טבלה: ממצאי המחקר בנחל הנדיב. מפנה צפוני המדדים 14% האחוז מהשטח שהוא קרקע חשופה וסלעים 86% אחוז כיסוי בצמחים כמות הגשם השנתית )ממוצע במ"מ( משך זמן התייבשות הקרקע לאחר לאחר 20 ימים גשם ראשון בעומק 40 ס"מ 7500 קרינת השמש בקיץ )ביולי, ביחידות של קילוואט/מ"ר/יום( 800 קרינת השמש בחורף )בפברואר, ביחידות של קילוואט/מ"ר/יום( * רשמו את הגורמים הביוטיים והאביוטיים שאליהם מתייחסים המדדים שבטבלה. גורמים אביוטיים גורמים ביוטיים שאלה 3 א. מה הם המשתנים המשפיעים )הבלתי תלויים( שנבדקו במחקר? ב. אילנה טוענת כי לחות הקרקע במערכת זו היא משתנה משפיע וגם משתנה מושפע. נמקו טענה זו. עמוד 115 מתוך 221

116 שאלה 4 לפניכם היגדים המתייחסים למחקר. ציינו לגבי כל היגד האם הוא מהווה מסקנה נכונה המבוססת על ממצאי המחקר. מסקנה נכונה המבוססת על ההיגד ממצאי המחקר א כיוון המפנה משפיע על כמות הגשם היורדת עליו. ב קיים קשר בין כיוון המפנה לבין עוצמת הקרינה הפוגעת בו. ג יש קשר בין לחות הקרקע ועוצמת הקרינה לבין אחוז כיסוי הקרקע בצמחייה. ד משך זמן התייבשות הקרקע מושפע מעוצמת הקרינה על המפנה. ה קיים קשר בין טמפרטורת הקרקע לסוג הצמחייה. ו יש קשר בין מספר אוכלי צמחים לבין אחוז כיסוי הקרקע בצמחים. שאלה 5 התבקשתם לתכנן ניסוי מעבדה הבודק את השפעת לחות הקרקע על צפיפות הצומח )מספר צמחים ליחידת שטח(. א. נסחו את השערתכם והסבירו על מה היא מתבססת. ב. רשמו מי הוא הגורם המשפיע ומי הגורם המושפע. ג. תארו את מהלך הניסוי )רשמו לפחות שלושה גורמים קבועים בניסוי(. עמוד 116 מתוך 221

117 מחוון למשימה מפנה דרומי מפנה צפוני הנושא בתכנית הלימודים: מערכות אקולוגיות ההקשר: אקולוגיה וסביבה מקורות: 1. מחקר שנערך ברמת הנדיב ופורסם באתר: השפעת המפנה על המיקרואקלים ועל הצומח, לב ד. )עיבוד( בתוך: פארק טבע רמת הנדיב לקט מאמרים באקולוגיה מעשית. הוצ' מטח שגיב, ש. )2001( הבדלים מיקרו-אקלימיים בין מפנים צפוניים לבין מפנים דרומיים והשתקפותם בצומח של רמת הנדיב. אקולוגיה וסביבה, , 2. "מדרונות וצמחים", בהוצאת האגף לתכניות לימודים, שאלה 1 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מאיור ניקוד מלא )100%(: ציינו שני הבדלים, כגון: צפיפות הצומח )מספר הצמחים במדרון(, סוגי צומח )צמחים שמופיעים במדרון אחד אך לא בשני או שהם נדירים במדרון אחד(, גובה הצומח. ניקוד חלקי )50%(: ציינו הבדל אחד נכון. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע גורמים ביוטיים ואביוטיים. ניקוד מלא )100%(: השלימו את הטבלה כראוי. צמחים גורמים ביוטיים גשם גורמים אביוטיים לחות הקרקע קרינת השמש סלעים, קרקע עמוד 117 מתוך 221

118 שאלה 3 מטרת השאלה: ידע על מדע משתנה משפיע )בלתי תלוי( ומשתנה מושפע )תלוי(. ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני הסעיפים. סעיף א. המשתנים המשפיעים שנבדקו במחקר הם כמות הגשם, לחות הקרקע ועוצמת הקרינה. סעיף ב. לחות הקרקע היא משתנה המשפיע על אחוז כיסוי הקרקע, ולחות הקרקע היא משתנה המושפע מאחד הגורמים האלה: כמות המשקעים, עוצמת הקרינה, לחות האוויר וסוג הקרקע. )די לציין גורם אחד המשפיע על לחות הקרקע(. ניקוד חלקי )50%(: ענו על נכון רק על אחד הסעיפים ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע על מדע מסקנות וביסוסן ניקוד מלא )100%(: סומנו היגדים ב, ג, ד ניקוד חלקי: 33% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות תכנון ניסוי, ובידוד משתנים. ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שלושת סעיפי השאלה. א. ההשערה: בקרקע בה הלחות גבוהה יותר יתפתחו צמחים רבים יותר והצפיפות תהיה גדולה יותר. ההסבר: זרעים זקוקים למים לנביטה ולהתפתחות )לביצוע תהליך פוטוסינתזה(. במצב של לחות נמוכה בקרקע פחות זרעים ינבטו וכן תפגע התפתחותם של אלה שנבטו )תהיה תחרות על המים( לכן צפיפותם תהיה נמוכה. ב. הגורם המשפיע הוא לחות הקרקע הגורם המושפע הוא צפיפות הצמחייה. ג. תארו כראוי מהלך ניסוי ורשמו לפחות שלושה גורמים קבועים. לדוגמה ניסוי במעבדה: במספר אדניות זורעים זרעים, משקים את מחצית האדניות מדי יום ואת המחצית השנייה מדי יומיים מודדים כעבור מספר שבועות את צפיפות הצמחים שגדלו באדניות. מקפידים על גורמים קבועים כגון: גודל האדנית, כמות הקרקע, מקור הקרקע, מספר וסוג הזרעים, פיזור הזרעים, עוצמת הארה, הטמפרטורה. ניקוד חלקי: 10% להשערה מתאימה, 10% להסבר נכון. סעיף א )20%( סעיף ב )20%( צ- יינו נכון גורם משפיע וגורם מושפע. סעיף ג )60%( 30% לתיאור נכון של הניסוי ו- 10% לכל גורם קבוע שצוין. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 118 מתוך 221

119 סיגריות קלות בשנת 1492 גילה קולומבוס את יבשת אמריקה. באחד הימים הביא לספינה אחד המלחים מקל חלול ששימש את הילידים ביבשת אמריקה לעישון עלי טבק. כך ייבא קולומבוס את מסורת העישון לעולם הישן. במאות השנים שחלפו מאז חלה עלייה מתמדת ותלולה בצריכת הסיגריות בעולם כולו. בסיגריה יש למעלה מ- 4,000 חומרים שונים. מתוכם שניים הם הגורמים העיקריים לנזק הבריאותי למעשני הסיגריות: ניקוטין ו עי טרן. הניקוטין הוא החומר הממכר בסיגריה. הוא נשאף כגז, ומשפיע על מערכת העצבים האוטונומית ודרכה על מגוון פעילויות בגוף בעיקר נמצא כי הניקוטין מגביר את לחץ הדם ואת קצב הלב וגורם להתכווצות כלי דם. העיטרן הוא חומר חום וצמיג דמוי זפת שמכיל תערובת של חומרים מזיקים. העיטרן נשאף כחלקיקי מוצק בזמן העישון ונדבק לדפנות דרכי הנשימה והריאות. שם הוא מצטבר וגורם לחסימתם. במחקרים רבים נמצא שהעיטרן גורם להתפתחות סרטן ריאה. לפיכך הוחל בתעשיית הטבק בשיווק סיגריות בעלות ריכוז נמוך של עיטרן. סיגריות אלו נקראות סיגריות "לייט" light( =קל(. במאמר שפורסם ב- British Medical Journal )ינואר 2004( מתואר מחקר שבו נבדקה השפעת ריכוז העטרן על הסיכוי לחלות בסרטן ריאות. במחקר עקבו במשך שש שנים אחר התחלואה בסרטן הריאות בקרב כ- 900,000 אנשים )גברים ונשים( שגילם מעל 30 שנה, חלקם מעשנים, חלקם עישנו בעבר וחלקם מעולם לא עישנו. חלק מתוצאות המחקר מובא בדיאגרמה שלפניכם: דיאגרמה: הסיכון היחסי* לחלות בסרטן ריאות בקרב מעשנים ולא מעשנים הסיכון לחלות בסרטן ריאות בקרב מעשנים ולא-מעשנים מספר הקבוצה הסיכון היחסי לחלות בסרטן הריאות * * הסיכון לחלות בסרטן ריאה בקרב אלה המעשנים ברציפות סיגריות עם תכולת עיטרן בינונית הוגדר כ= 1 ושאר הממצאים מבוטאים ביחס אליו. עמוד 119 מתוך 221

120 בטור המתאים ג. אין בתוצאות המובאות מידע התומך בהיגד מאפייני קבוצות המחקר מספר הקבוצה לא עישנו מעולם 1 עישנו עד גיל 35 והפסיקו לעשן 2 עישנו עד גיל 55 והפסיקו לעשן 3 מעשנים ברציפות מגיל צעיר סיגריות עם תכולת עיטרן נמוכה 4 מעשנים ברציפות מגיל צעיר סיגריות עם תכולת עיטרן בינונית 5 מעשנים ברציפות מגיל צעיר סיגריות עם תכולת עיטרן גבוהה 6 שאלה 1 לפניכם היגדים המתייחסים לתוצאות המחקר המוצגות בדיאגרמה. סמנו בטבלה ב. תוצאות המחקר סותרות את ההיגד א. תוצאות המחקר תומכות בהיגד היגדים 1. לאנשים שהפסיקו לעשן בשנות השלושים לחייהם ולאנשים שמעולם לא עישנו יש סיכוי דומה לחלות בסרטן ריאות. 2. לאנשים שהפסיקו לעשן בשנות החמישים לחייהם יש סיכוי גבוה יותר לחלות בסרטן ראות בהשוואה בשנות לעשן שהפסיקו לאלו השלושים לחייהם מקטינות עיטרן דלות 3.סיגריות באופן משמעותי את הסיכון לחלות בסרטן ריאה בהשוואה לסיגריות בעלות תכולת עיטרן בינונית. על ציון ערכי העטרן והניקוטין 4. חבילת הסיגריות מהווה מדד לכמות העטרן והניקוטין הנספגת בגוף לאחר עישון סיגריה. 5.לנשים מעשנות סיכוי גדול יותר לחלות בסרטן ריאות בהשוואה לגברים מעשנים 6. נשים הרות שמעשנות מסכנות את העובר 7. ריכוז גבוה של עיטרן בסיגריות מגדיל את הסיכון לחלות בסרטן הריאות. עמוד 120 מתוך 221

121 שאלה 2 האם המחקר כלל קבוצת ביקורת? הסבירו את תשובתכם. שאלה 3 הסתבר כי בהשוואה למעשני סיגריות רגילות, מעשני סיגריות לייט נוטים לעשן יותר סיגריות במשך היום, שואפים את העשן עד לעומק הריאות וגם משהים את עשן הסיגריות בריאותיהם זמן ארוך יותר. האם נתונים אלה יכולים להסביר את התוצאות שהוצגו בדיאגרמה? נמקו. עמוד 121 מתוך 221

122 שאלה 4 בעשן הסיגריה מרכיבים מוצקים וגזיים. המרכיבים הגזיים מכילים סוגים שונים של כהל )מתנול, פנול( וחומרים אחרים הידועים כמזיקים לגוף כמו אצטון פורמלין ובנזן. מרכיב נוסף המשתחרר בעשן הסיגריה הוא פחמן חד חמצני (.)CO זהו גז רעיל, חסר ריח וחסר צבע המתחרה עם חמצן על התקשרות להמוגלובין שבתאי הדם האדומים. א. השלימו את מפת המושגים בעזרת המידע המובא בשאלה והמידע בקטע הקריאה בתחילת המשימה: עשן סיגריה מכיל בין השאר פחמן חד חמצני ניקוטין עיטרן גורם ל.. גורם ל.. גורם ל.. ב. ידוע כי אנשים המעשנים סיגריות רבות במשך זמן ממושך מתקשים לבצע פעילות גופנית וסובלים מעייפות ומקוצר נשימה. ציינו שני גורמים לתופעה זו והסבירו את השפעתם. שאלה 5 כנסת ישראל אישרה צו האוסר שימוש בכינוי "לייט" ודומיו העיטרן בהן נמוכה. א. רשמו נימוק בעד הצו שאושר. ב. רשמו נימוק נגד הצו שאושר. לסיגריות שכמות עמוד 122 מתוך 221

123 שאלה 6 לאחרונה נפוצה התופעה של עישון נרגילה בקרב בני הנוער. בנרגילה שמים טבק שהיצרנים מוסיפים לו חומרי טעם ותמציות ריח. בדיקות מעבדה שנערכו לעשן הנרגילה ולשואפים אותו מצאו: המים אינם מסננים את החומרים שמכיל עשן הנרגילה. תופעה זו גורמת להקטנת הצריבה במערכת עשן הנרגילה הנשאף לגוף רווי באדי מים. הנשימה בזמן השאיפה. בשאיפה אחת של נרגילה נקלט בגוף עשן בכמות זהה לזו שנקלטת מ- 4 סיגריות. כמות גז ה- CO שבעשן הנרגילה גדולה פי 3 מזו שבעשן הסיגריה. בגלל מבנה הנרגילה זמן העישון שלה ממושך יותר מאשר זמן העישון של סיגריה. בן כיתתכם טוען כי מעשני הנרגילה אינם חשופים לסיכון לחלות בסרטן. א. הסתמכו על המידע שבשאלה וציינו שתי עובדות המערערות את טענתו. ב. עישון ממושך של נרגילה גורם לנמנום ופוגע בערנות. איזה מידע עשוי להסביר את התופעה? נמקו. עמוד 123 מתוך 221

124 א מחוון למשימה סיגריות קלות הנושא בתכנית הלימודים: מבוא לביולוגיה של האדם הקשר: בריאות בהקשר חברתי מקור הנתונים: Harris, J.E. et al (2004) Cigarette tar yields in relation to mortality from lung cancer in the cancer prevention study II prospective cohort, BMJ 328, חישוב הסיכון לחלות בסרטן מידע למורה במחקרים רפואיים, מסוג המחקר על עישון וסרטן, מתבססים החוקרים על נתונים סטטיסטיים הנשאבים ממחקרים ומגליונות רפואיים של חולים. הסיכון לחלות במחלה מחושב כיחס בין מספר מעשנים מסוג מסוים שחלו בסרטן, לבין כלל המעשנים מסוג זה באוכלוסיה. בהשוואה בין סוגים שונים של מעשנים, חישבו את הסיכון היחסי של כל סוג מעשנים ללקות בסרטן. לשם כך מגדירים קבוצה אחת, מבין קבוצות הניסוי, כבעלת דרגת סיכון 1 ואליה משווים את יתר הקבוצות. סיכון גדול מ- 1 תקבל קבוצה של מעשנים שהסיכון שלהם ללקות בסרטן נמצא גדול משל הקבוצה אליה השוו, וסיכון יחסי קטן מ- 1 תקבל קבוצה שלחבריה סיכון קטן יותר ללקות בסרטן מאשר לחברי קבוצת ההשוואה. שאלה 1 מטרת השאלה: יכולות - הבנת הנקרא ניתוח ממצאי מחקר ניקוד מלא )100%(: שיבוץ נכון של כל ההיגדים 1 א; 2 א; 3 ב; 4 ג; 5 ג; 6 ג; 7 ניקוד חלקי: 14% על כל תשובה נכונה ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע על המדע קבוצת ביקורת ניקוד מלא )100%(: קבוצת הביקורת היא קבוצת אנשים שלא עישנו סיגריות במשך חייהם )למורה: גם בקרבם יהיו חולים בסרטן הריאות אך ללא קשר לעישון(. הסבר: קבוצת ביקורת שונה מקבוצות המחקר בתנאי הנבדק. במקרה זה התנאי הנבדק הוא עישון, מסוגים שונים, לכן קבוצת הביקורת היא ללא עישון. ללא ניקוד: תשובה אחרת או לא ענו. עמוד 124 מתוך 221

125 שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות הבנת הנקרא; קישור בין מידע לבין ממצאי מחקר ניקוד מלא )100%(: רשמו נימוק שמקשר נכון בין המידע לבין ממצאי המחקר לדוגמה: מספר גדול של סיגריות לייט שמעשנים ואופן העישון יכולים להסביר מדוע כפי שמוצג בדיאגרמה אין הבדל בין קבוצות 4 ו- 5. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: יכולות הבנת הנקרא ניקוד מלא )100%(: א. תשובות נכונות בכל אחת מהמשבצות, לדוגמה: פחמן חד חמצני גורם ל: קליטה נמוכה של חמצן בדם. ניקוטין גורם ל: התכווצות כלי הדם; או, עלייה בקצב הלב ולחץ הדם; או, התמכרות. עיטרן גורם ל: חסימה בדרכי הנשימה; או, סרטן ריאות. ב. ציון שני גורמים מתוך הרשומים והסבר השפעתם: 1. CO פחות חמצן נקלט בפעולת הנשימה: בתאי הדם האדומים יש תחרות על התקשרות להמוגלובין בין CO לבין לחמצן. 2. עיטרן פחות חמצן נקלט בפעולת הנשימה עקב הצטברות עיטרן בדפנות כלי הנשימה. 3. ניקוטין פחות חמצן מגיע לרקמות עקב התכווצות כלי דם בנוכחות ניקוטין. ניקוד חלקי: סעיף א )60%(: 20% על כל משבצת שהושלמה נכון. סעיף ב )40%(: 20% על כל גורם שצויין המלווה בהסבר נכון. ללא ניקוד: כל התשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות העלאת נימוקים ניקוד מלא )100%(: הצגת נימוק בעד ונימוק נגד. א. נימוק בעד: המונח "לייט" מטעה, אנשים יחשבו שעישון סיגריות דלות עיטרן אינו גורם נזק כמו סיגריות רגילות. ב. נימוק נגד: ישלתת ליצרן חופש לפרסם את מוצריו כל עוד המידע אינו שקרי )היצרן לא כתב שהסיגריות לייט אינן מזיקות לבריאות( ניקוד חלקי )50%(: הועלה רק נימוק אחד רלוונטי ללא ניקוד: לא הועלו נימוקים רלוונטים, או לא ענו. עמוד 125 מתוך 221

126 שאלה 6 מטרת השאלה: יכולות הבנת הנקרא; קישור בין קטעי מידע שונים ניקוד מלא )100%(: ענו על שני סעיפי השאלה: א. ב. נימוקים לדוגמה: * עשן הנרגילה לא מסתנן במים ולכן מכיל עיטרן וניקוטין שהיו בטבק. * שאיפות הנרגילה רבות יותר ומכילות יותר עשן משאיפות הסיגריה. כל הגורמים הללו הופכים את עישון הנרגילה למסוכן אף יותר מעישון הסיגריה ולכן לא ניתן לטעון שאינו גורם לסרטן. כמות הפחמן החד חמצני הנשאף בעשן הנרגילה גבוהה מהכמות הנשאפת בעשן הסיגריה, הפחמן החד חמצני מתחרה עם החמצן על ההמוגלובין וכך מגיע לכל הגוף כולל למוח. כתוצאה מכך חשים עייפות. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על אחד מהסעיפים. ללא ניקוד: תשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 126 מתוך 221

127 שונית האלמוגים וכלובי הדגים לאחר מאבק ציבורי ממושך בנושא כלובי הדגים במפרץ אילת, קבלה הממשלה בחודש יוני החלטה סופית לפנותם. המאבק התנהל בין אלה שטענו שכלובי הדגים מזהמים את מי המפרץ ופוגעים בשונית האלמוגים, לבין אלה שצידדו בהשארתם בטענה שהם אינם מזהמים וחשיבותם רבה כמקור פרנסה לתושבי האזור. הכרת המערכת האקולוגית של שונית האלמוגים תסייע להבין טוב יותר על מה התנהל המאבק. השונית היא תוצר הבנייה של מושבות האלמוגים. היא עשויה גיר, ונראית כמדף תת-מימי. האלמוגים הם בעלי חיים זעירים החיים במושבות. אצות זעירות )מיקרוסקופיות( חיות בתוך תאי האלמוגים ומקיימות עם האלמוגים חיי שיתוף )הדדיות(. האצות מקנות לאלמוגים את צבעיהם המרהיבים. בהעדר אור, האצות מתות וכתוצאה מכך מואטת מאוד צמיחת האלמוגים. השונית היא סביבת חיים עשירה. היא מלאה סדקים ונקבוביות המהווים בית גידול למגוון גדול של יצורים ימיים כגון: דגים, רכיכות, סרטנים ועוד. שוניות אלמוגים מתפתחות במים צלולים בעלי טמפרטורה גבוהה ויציבה יחסית, בדרך כלל באזורים טרופיים. לאורך חופי מפרץ אילת וים סוף נמצא שוניות, כאשר אילת היא הנקודה הצפונית ביותר בעולם בה מתקיימות שוניות. בראש המפרץ )"החוף הצפוני"(, לא התפתחה שונית וחוף הים נותר חולי, כפי שניתן לראות באיור הבא: איור: מפה של ראש מפרץ אילת בשל הייחודיות של שונית האלמוגים באילת כמערכת אקולוגית ובגלל יופייה, היא הוכרזה כשמורת טבע. במקביל, נעשות עבודות מחקר רבות במטרה להבין את התהליכים המתרחשים בה. שאלה 1 מי הם היצרנים במערכת האקולוגית של שונית האלמוגים? עמוד 127 מתוך 221

128 שאלה 2 אחד המדדים למצבה של השונית הוא מידת הכיסוי של השונית באלמוגים חיים. במשך השנים נערכו בשונית באילת, ארבע מדידות של אחוז הכיסוי, והתוצאות מוצגות בדיאגרמה הבאה: אחוז הכיסוי של השונית באלמוגים חיים בשנים שונות הכיסוי באחוזים השנה א. ב. ג. מהי המסקנה העולה מהממצאים המתוארים בדיאגרמת העמודות? בחורף של שנת 1970 נצפה בים סוף שפל חזק מאוד שחשף ליובש חלקים נרחבים ממדף השונית. האלמוגים שנחשפו באותו אזור מתו. היכן הייתם מוסיפים את הנתונים משנת 1970? סמנו בדיאגרמה. האם לדעתכם אפשר לקבוע את גובה העמודה של אחוז הכיסוי בשנת הסבירו את שיקוליכם. שאלה 3 בשנת 1988 הוכנסו כלובים לגידול מסחרי של דגים למים בחוף הצפוני של אילת. בכלובי הדגים מגדלים שני סוגי דגים למאכל: ד נ יס ולב רק. לדגים מספקים מזון בצורת אבקה המתפזרת במים. מדענים טוענים שיש כמה גורמים עיקריים המשפיעים על מצב שונית האלמוגים במפרץ אילת: א. גורמים כלל עולמיים, המשפיעים על האקלים ב. כלובי הדגים ג. הנמל וגורמים נוספים באזור השונית. לפניכם רשימה של ראיות הקשורות לגורמים המשפיעים על שונית האלמוגים במפרץ אילת. סמנו ליד כל אחת מהראיות לאיזה גורם היא קשורה )א, ב, ג(. 1. ב- 20 השנים האחרונות נצפתה תמותת אלמוגים חריגה בשוניות רבות בעולם. 2. חומרי המזון המוספים לכלובים והפרשות הדגים גורמים לעכירות של מי הים. 3. בשנת 1991 התפרץ הר הגעש פ ינט ו בו במזרח אסיה. ענן אבק גדול התרומם, היה חורף קר מאוד ששינה את ההרכב הכימי של מי הים ובעקבות כך את הרכב המינים בשונית האלמוגים באילת. עמוד 128 מתוך 221

129 4. בשנים קבלה ישראל את רוב תצרוכת הנפט שלה ממצרים. הנפט הגיע באניות לאילת. לא פעם נצפו, קרוב לחוף, כתמי נפט שמקורם מהמיכליות. 5. מאז שנת 1990 תועדו במפרץ אילת כמה מקרים של דגי בר החולים במחלה הנגרמת על ידי חיידק. לא היה ידוע על קיומו של החיידק במפרץ קודם לכן. ידוע שהמחלה הזו תוקפת דגי מאכל הגדלים בצפיפות בבריכות. 6. קטעים מסוימים בשונית סגורים לכניסת צוללים חובבים. בקטעים אלו השונית כמעט ולא ניזוקה ונצפתה התחדשות של אלמוגים. שאלה 4 בין מגדלי הדגים בכלובים מצד אחד, לבין המדענים ואנשי איכות הסביבה מצד שני מתנהל דיון בשאלה: האם גידול הדגים בכלובים במפרץ אילת גורם נזק לשונית האלמוגים? לפני ועדה ציבורית שדנה בנושא כלובי הדגים הוצגו תוצאות הניסוי הבא: 200 ענפונים )קטעים קטנים( של אלמוג מסוג ש יט ית נשתלו על לוחות בעומק 6 מ' מתחת לכלובי הדגים, ומספר דומה של ענפונים נשתלו על לוחות באותו עומק, באזור השונית. לאחר 7 חודשים כל הענפונים שרדו. האלמוגים שנשתלו מתחת לכלובי הדגים גדלו יותר מאלו שנשתלו באזור השונית. א. מה הייתה שאלת המחקר בניסוי זה? ב. תוצאות הניסוי לא שכנעו מדענים הטוענים שיש לכלובים השפעה מזיקה ויש להוציאם מהים. מדוע לדעתכם תוצאות הניסוי לא שכנעו כמה מהמדענים? רשמו סיבה אפשרית אחת. שאלה 5 הציגו נימוק אחד מדוע חשוב לשמור על שונית האלמוגים באילת. עמוד 129 מתוך 221

130 שאלה 6 אחת ההשפעות של האדם על הסביבה היא פליטה של גזי חממה ובעיקר פחמן דו-חמצני, מכלי רכב ומהתעשייה. הגזים הנפלטים גורמים לעליית הטמפרטורה באטמוספרה ולהתחממות מי האוקיאנוסים. עלייה בטמפרטורה של מי האוקיאנוס צוינה כאחד הגורמים הפוגעים במינים החיים בשוניות האלמוגים. סמנו ליד כל היגד נכון או לא נכון: פליטה של גזי חממה כתוצאה מפעילות האדם משפיעה רק במקום א. נכון / לא נכון הפליטה. נכון / לא נכון השפעת פעילות האדם על מי האוקיאנוסים אינן ניתנות לשליטה. ב. נכון / לא נכון שיפור באיכות החיים של האדם משפיע על הטמפרטורה של האטמוספרה. ג. נכון / לא נכון למרות העלייה בטמפרטורה והפגיעה במינים החיים בשונית יציבות המערכת האקולוגית בשונית תשמר. ד. נכון / לא נכון גזי הפליטה של המכוניות והתעשייה נמסים במים ומשפיעים על המערכות האקולוגיות בבתי גידול מימיים כמו אוקיאנוסים ואגמים. ה. עמוד 130 מתוך 221

131 מחוון למשימה שונית האלמוגים וכלובי הדגים הנושא בתכנית הלימודים: מערכות אקולוגיות הקשר: סביבה בהיבט מקומי וגלובלי מעובד מתוך: סמינר של פרופ' אמציה גנין באוניברסיטה העברית, דצמבר 2004 חומר נוסף בנושא: 1. סטמבלר נ', )2004(. שכנות מסוכנת? על כלובי הדגים ושונית האלמוגים באילת, גלילאו 67 מרץ. 2. שפיר ש' )2004(. משתלת אלמוגים תת מימית בצמוד לכלובי דגים היתכן? גלילאו 70 יוני. היכן עומד הויכוח על כלובי הדגים היום )יוני 2005(? ועדה בין לאומית שבצעה מחקרים וסקרה מחקרים שנעשו במפרץ אילת הגיעה למסקנה כי אין עדויות חד-משמעיות שכלובי הדגים מסכנים את המערכת האקולוגית של השונית. מספר מדענים מצדדים בהשקפה זו. מעקב אחר השפעת חומרי המזון של הדגים מראה כי ברדיוס העולה על 100 מ' מהכלובים, אין סימן לחומרי המזון במים. עם זה, מסכימים כל המדענים כי יש צורך להוציא את כלובי הדגים מהמים שכן לא נשללה וגם לא נבדקה השפעה ארוכת טווח שלהם על השונית. למשל התברר כי חומרי מזון והפרשות הדגים השוקעים על הקרקעית, עולים בעת ערבול המים ועלולים להגיע לאזור השונית. העשרה של המים בנוטריאנטים מביאה לפריחת אצות שיכולות לכסות את השונית לכמה חודשים. בישיבת הממשלה האחרונה בנושא, ביוני 2005, החליטה הממשלה על הוצאת כלובי הדגים מהים. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע יצרנים במערכת אקולוגית ניקוד מלא )100%(: היצרנים הם אצות מיקרוסקופיות החיות בתוך האלמוגים. יש לקבל גם תשובות של אצות או פיטופלנקטון. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 2 א. ב. ג. מטרת השאלה: יכולות הסקת מסקנות מתיאור גרפי, ייצוג נתונים בדיאגרמת עמודות ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה: ניקוד חלקי: אחוז הכיסוי של השונית יורד עם השנים. את הנתונים יש להוסיף בין העמודות של שנת 1960 ו לא ניתן לקבוע את גובה העמודה. אין מספיק נתונים. 33% על כל סעיף נכון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 131 מתוך 221 שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות קישור בין גורם לבין ראיה

132 ב- ג- ב- 6,, 3 -א, 4 -ג, 5 ניקוד מלא )100%(: רשמו את הגורמים על פי הסדר הבא: 1 א-, 2 ניקוד חלקי: 16.7% על כל גורם שנרשם נכון ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע על מדע מרכיבי ניסוי א. ב. יכולות יישום ידע ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה מהו הקשר בין נוכחות כלובי הדגים לבין התפתחות האלמוג שיטית? כל תשובה שתציע סיבה אפשרית למשל: הניסוי נמשך זמן קצר יחסית לתהליכי גידול של אלמוגים; ייתכן שהחומרים הרעילים שוקעים על הקרקעית וישפיעו רק לאחר ערבול המים; ייתכן שהחומרים הרעילים נסחפים עם הזרם ומשפיעים במקום אחר; נבדקה ההשפעה רק על אלמוג השיטית, יתכן שכלובי הדגים משפיעים על אלמוגים אחרים באופן שונה. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון על אחד מסעיפי השאלה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע החשיבות של מערכות אקולוגיות ניקוד מלא )100%(: כל נימוק רלוונטי ונכון. לדוגמה: השונית היא מערכת אקולוגית ייחודית )למורה: מדענים מתייחסים אליה כאל המקבילה הימית של יערות הגשם( המשמשת מודל למחקר וניתן ללמוד ממנה על החיים בים; פגיעה ביצור אחד בשונית עלולה לפגוע ביצורים נוספים; יש לה ערך כלכלי כאתר תיירות. ללא ניקוד : התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: ידע של מדע השפעת האדם על מערכות אקולוגיות יכולות הבנת הנקרא, הוצאת מסקנה ממידע ניקוד מלא )100%(: סימנו את המשפטים: א לא נכון, ב לא נכון, ג נכון, ד לא נכון, ה נכון ניקוד חלקי: 20% לכל משפט שסומן נכון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו עמוד 132 מתוך 221

133 תנשמות נגד מכרסמים בשדות הדגנים של עמק בית שאן סבלו החקלאים במשך שנים ממכת מכרסמים )כגון: נברנים ועכברים( שפשטו בשדות ואכלו מהיבולים. אחד הפתרונות המקובלים למלחמה במכרסמים הוא פיזור גרגרי חיטה מורעלים בשדות. המכרסמים אוכלים את הגרגרים המורעלים ומתים, וכך נמנעת הפגיעה ביבולים. בדרך זו הצליחו החקלאים להקטין את הנזקים שגרמו המכרסמים אך בה בעת נצפתה עלייה בתמותה של מיני עופות דורסים כמו בז ועיט וצפרי שיר כמו דרור וחוחית. שאלה 1 א. ציירו את מארג המזון המתואר בקטע )כולל האדם(. ב. רשמו שתי סיבות אפשריות למות העופות. שאלה 2 לאור הנזקים שנגרמו כתוצאה משימוש בהדברה כימית )לדוגמה שימוש בגרגרי חיטה מורעלים( החלו להשתמש בשנים האחרונות באמצעי הדברה ביולוגית. חקלאים בעמק בית שאן משתמשים בתנשמות כמדביר ביולוגי לצמצום נזקי המכרסמים. התנשמת היא עוף דורס לילי שניזונה ממגוון של מזונות. מחקר שנעשה העלה שכ- 90% ממזונה הוא מכרסמים ורובם )53%( מינים המזיקים לחקלאות. הצבה של תיבות קינון לתנשמות בשדות, מאפשרת את התרבותן שם. בתיבות הקינון הן מטילות ביצים ומגדלות גוזלים. את המזון לגוזלים הן אוספות מסביבת תיבות הקינון. תיבת קינון תנשמת א. הוסיפו למארג המזון ששרטטתם את התנשמת. ב. מארג מזון כולל: קבוצת יצרנים, צרכנים ראשוניים )צמחונים( וצרכנים שניוניים )טורפים(. ציינו לאיזו קבוצה שייך כל אחד מהיצורים במארג המזון ששרטטתם. עמוד 133 מתוך 221

134 שאלה 3 סמנו את יתרונותיה של ההדברה הביולוגית על פני ההדברה הכימית. אינה מזהמת את הסביבה. א. משיגה תוצאות במהירות גדולה יותר. ב. העלויות לחקלאי נמוכות יותר. ג. פוגעת בעיקר במזיק. ד. משפיעה על יצורים נוספים במארג המזון. ה. שאלה 4 בטבלה להלן מוצגים ממצאים מניסוי שהתבצע בשנים בניסוי נבדקה השפעה של הצבת תיבות קינון לתנשמות בשדות, על גודל אוכלוסיות המכרסמים. טבלה: גודל ממוצע של אוכלוסיות המכרסמים בשטחים שווים של גידולים שונים מקום הצבת תיבות הקינון שדה חיטה שדה תירס מטע תמרים מספר המכרסמים הממוצע ליחידת שטח בלי תיבות קינון מספר המכרסמים הממוצע ליחידת שטח עם תיבות קינון א. איזו מסקנה ניתן להסיק מתוצאות הניסוי? ב. לקראת תום הניסוי הגיעו לאזור בזים וקיננו שם. הבז הוא עוף דורס הניזון גם הוא ממכרסמים. כיצד תשפיע הופעת הבזים על אוכלוסיות המכרסמים והתנשמות? שאלה 5 תנשמות חיות ומקננות בעמק בית שאן באופן טבעי. מדוע אם כך צריך לבנות תיבות קינון ולהציב אותן בשדות? סמנו את התשובה הנכונה: א. התנשמות מעדיפות את תיבות הקינון המרווחות שבנו להן החקלאים. ב. מספר מקומות הקינון הטבעיים המתאימים לתנשמות, הוא מוגבל. ג. כדי שיהיה אפשר להשוות בין שדות חקלאיים עם תיבות קינון לבין שדות בלי תיבות קינון. ד. תנשמות שמקננות בתיבות צדות עכברים ביעילות גדולה יותר מאשר תנשמות שמקננות בטבע. שאלה 6 לאחר שהניסוי עם תיבות הקינון הצליח וקטנה הפגיעה ביבולים, עלתה הטענה שאם יקטן מאוד מספר המכרסמים המזיקים בשדות, התנשמות יטרפו יותר בעלי חיים אחרים ובלתי מזיקים. מהו הבסיס לטענה זו? הסבירו. עמוד 134 מתוך 221

135 מחוון למשימה תנשמות נגד מכרסמים הנושא בתכנית הלימודים: מערכות אקולוגיות ההקשר: סביבה בהיבט מקומי מקורות: הניסוי נלקח מתוך ארם, א. )1999( דינמיקת אוכלוסיות מכרסמים בשטחים חקלאיים, עבודה לתואר מוסמך, האוניברסיטה העברית בירושלים. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע מארג מזון א. יכולות שרטוט מארג ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. בני אדם מכרסמים )עכברים/נברנים( בז/עייט חיטה דרור/חוחית ב. רשמו שתי סיבות לתמותת העופות, כגון: העופות אוכלים גרעיני חיטה מורעלים; העופות אוכלים מכרסמים שהורעלו מאכילת גרעיני חיטה מורעלים. תתקבל גם תשובה: העופות אוכלים בעלי-חיים שהורעלו מאכילת בעלי חיים אחרים שהורעלו. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על אחד מסעיפי השאלה. סעיף א 10% לכל רישום נכון של חוליה במארג. סעיף ב 25% לכל הסבר נכון. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע מארג מזון ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על כל סעיפי השאלה. א. יש להוסיף את התנשמות במארג המזון במקום שנמצאים הבז והעיט. ב. יצרנים- חיטה בני אדם )אוכלי דגנים( ; צרכנים ראשונים ; צרכנים שניונים מכרסמים, עופות )דרור, חוחית( שאוכלים זרעי חיטה, - עופות )בז, עיט, תנשמת( שאוכלים מכרסמים ניקוד חלקי: סעיף א )30%( 10% לכל חץ שסומן נכון סעיף ב 14% על כל סיווג נכון. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות או לא ענו. עמוד 135 מתוך 221 שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע הדברה ביולוגית והדברה כימית ניקוד מלא )100%(: סומנו נימוקים א, ד.

136 ניקוד חלקי )50%(: סומן נימוק אחד בלבד. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע על מדע מסקנות יכולות הפקת מידע מטבלה, הסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. א. הצבת תיבות קינון מקטינה את מספר המכרסמים בחלק משטחי הגידול )חיטה ותמרים(. ב. הכנסת הבזים למערכת תביא לירידה גדולה ביותר של מספר המכרסמים בעקבות זאת ירד מספר התנשמות ויתכן שירד גם מספר הבזים )אם הם ניזונים רק ממכרסמים( למורה: גודל אוכלוסיית העכברים נקבע באמצעות דגימות חוזרות של עכברים הנלכדים במלכודות ומשוחררים. לכן מבוטא גודל האוכלוסייה כממוצע, בין הלכידות החוזרות באותו שטח. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון על סעיף אחד. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע גורם מגביל לגודל אוכלוסייה ניקוד מלא )100%(: תשובה ב ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: יכולות הצגת נימוק לטענה ניקוד מלא )100%( ה: וצג נימוק לטענה בסיס הטענה הוא במידע שתנשמות נזונות ממגוון מזונות ובעיקר ממכרסמים. ההסבר: טריפה יעילה של המכרסמים על ידי התנשמות תביא להפחתת מספר המכרסמים. בעקבות זאת, התנשמות יחפשו מזון אחר בסביבה, ויטרפו גם בעלי חיים אחרים באזור שחלקם ודאי אינם מזיקים. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. עמוד 136 מתוך 221

137 כלי האם מי השתייה נקיים? התקשורת מפרסמים מדי פעם ידיעות על זיהומים חמורים שהתגלו במי השתייה. כיצד נדע אם המים שאנו שותים מזוהמים או ראויים לשתייה? לפניכם קטע מראיון עם מהנדסת מים ארצית במשרד הבריאות. שאלה: איזה תפקיד ממלא משרד הבריאות בשמירה על איכות המים בישראל? תשובה: המשרד ממונה חוקית על איכות מי השתייה. האחריות מתבטאת, בין השאר, בקביעת התקן, שמשמעותו- החלטה על הרמות המרביות של חומרים שונים, העלולים להיות מסוכנים לבריאות האדם. התקן נקבע על-פי ידע, המבוסס על ניסויי מעבדה וסטטיסטיקה רפואית. ידע זה מאפשר לקבוע רמה בטוחה, אשר חשיפה אליה לא תגרום פגיעה בריאותית. שאלה: מהם הגורמים המשפיעים על איכות מי השתייה בישראל? תשובה: אנחנו מזהים ארבעה מקורות זיהום עיקריים שמקורם באדם: 1. שפכים ביתיים כגון דטרגנטים )חומרי ניקוי( חדירה שלהם למי השתייה עלולה להשפיע על הבריאות. 2. שפכים תעשייתיים לביוב הכללי. שפכים רעילים, שאינם מטופלים כנדרש במפעל לפני ניקוזם 3. חומרי הדברה ודשנים כימיים בחקלאות כגון חומרים עשירים בחנקות חדירה שלהם למי התהום גורמת לעלייה ברמת החנקות במי הבארות, ושתייה ממים אלו עלולה לפגוע בבריאות. 4. מזבלות - אשפה עלולה להכיל חומרים רעילים ואפילו מסרטנים, שעלולים להגיע לאתרי שאיבת מים. שאלה: האם המים מכילים מזהמים שאינם תוצאה של פעילות האדם? תשובה: ישנם מרכיבים טבעיים המצויים בקרקע ובסלעים, אשר בריכוזים גבוהים במי השתייה עלולים להזיק לבריאות. עמוד 137 מתוך 221

138 שאלה 1 המזהמים השונים שהוזכרו בראיון חודרים אל מי התהום, שהם אחד המקורות למי השתייה. אילו גורמים משפיעים על קצב חדירתם של החומרים המזהמים השונים אל מי התהום? א. סוג הסלע הנמצא מתחת למקור הזיהום. ב. מידת האטימות של הצנרת דרכה מובלים מי השתייה. ג. מידת המסיסות של החומרים המזהמים. ד. הטמפרטורה בקרבת הבארות מהן שואבים את מי השתייה. שאלה 2 אילו מההיגדים הבאים מסבירים נכון את המושג "תקן" לאיכות מי השתייה? א ב ג ד היגדים הכמות המירבית של החומרים השונים )במיליגרמים( המותרת בליטר מי שתייה. כמות החומרים השונים )במיליגרמים( שחייבת להיות בליטר מי שתייה. כמות החומרים הקטנה ביותר )במיליגרמים( של חומר המותרת בליטר מי שתייה. הרכב תמיסת המים )סוג החמרים וכמותם( שמותר לשתות על פי החלטת גורם המוסמך לכך. לא נכון נכון עמוד 138 מתוך 221

139 שאלה 3 לפניכם טבלה המשווה בין תקן איכות מי השתייה במדינת ישראל לבין התקן בארצות הברית. דטרגנטים )חומרי ניקוי( כלורידים יוני סידן חנקות כספית קדמיום חיידקים התקן הישראלי מ"ג לליטר 1 התקן האמריקאי מ"ג לליטר לפי נתונים אלה, התקן של מי מחמיר יותר? הסבירו. שאלה 4 בטבלה מופיעים נתונים של חמש מדידות של מי באר מסוימת, שנדגמו באותו הזמן. )לקחו דגימה אחת וחילקו ל- 5 כלי מדידה שונים( ממוצע בדיקה 5 בדיקה 4 בדיקה 3 בדיקה 2 בדיקה דטרגנטים כלורידים יוני סידן חנקות כספית קדמיום חיידקים א. האם ניתן לבחור רק בממצאי בדיקה 4 לשם ההמלצה לגבי איכות המים בבאר? הסבירו. עמוד 139 מתוך 221

140 ב. האם מי הבאר ראויים לשתייה לפי התקן הישראלי? ולפי התקן האמריקאי? נמקו. שאלה 5 סמנו בטבלה את המקורות האפשריים לכל אחד מהמרכיבים המשפיעים על איכות המים )לפחות 10 מקורות אפשריים בסה"כ(: מקורות מרכיבים דטרגנטים )חומרי ניקוי( כלורידים )מלחים( יוני סידן חנקות כספית קדמיום חיידקים ביוב סלעים תעשייתי ביוב ביתי חקלאות שאלה 6 באמצעי התקשורת התפרסמה הידיעה הבאה: "מומחים לנושאי איכות מי-השתייה קובעים, כי כמות החנקות במי השתייה חושפת את הציבור לסכנות בריאותיות חמורות." רשמו שתי הצעות לטיפול בבעיה שנחשפה בכלי התקשורת ונמקו מדוע הצעות אלו יסייעו. עמוד 140 מתוך 221

141 מחוון למשימה האם מי השתייה נקיים? הנושאים בתוכנית הלימודים: הידרוספרה הקשר המשימה: בריאות בהיבט אישי וחברתי המקור: "שותים על בטוח מהברז הפתוח", ירוק כחול לבן, 30 פברואר-מרץ מקור לטבלאות ולשאלות 3,4: כוכב הלכת הכחול, מטמו"ן, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע, למידע נוסף: - אתר "כוכב הלכת הכחול" המים חומר לחיים, ת"ל, הוצאת מעלות, שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע חדירת מזהמים למי תהום ניקוד מלא )100%(: א, ג ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על א או רק על ג ללא ניקוד: ב ו- ד או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע תקן המים יכולות הפקת מידע מטקסט ניקוד מלא )100%(: א נכון, ב לא נכון, ג לא נכון, ד נכון ניקוד חלקי 25% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: אף תשובה אינה נכונה או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטבלה ניקוד מלא )100%(: התקן האמריקאי מחמיר מהישראלי עבור דטרגנטים, כלורידים וחנקות. התקן הישראלי מחמיר יותר עבור כספית. ישנם מרכיבים שהתקן הישראלי עבורם זהה לתקן האמריקאי )יוני סידן, קדמיום, חיידקים(. ללא ניקוד: תשובה אחרת או לא ענו. שאלה 4 עמוד 141 מתוך 221

142 מטרת השאלה: ידע על מדע חזרות בניסוי ובתצפית יכולות הפקת מידע מטבלה ניקוד מלא )100%(: א. לא ניתן לבחור בתוצאות מדידה אחת, אלא יש צורך במספר חזרות, בגלל טעויות אפשריות במדידה )לכן מחשבים ממוצע של כל הדגימות(. ב. לפי התקן הישראלי ניתן לאשר את מי הבאר לשתייה, משום שהערכים הממוצעים של כל המרכיבים הם מתחת לערכי התקן הישראלי. אולם לפי התקן האמריקאי לא ניתן לאשר לשתייה את המים, משום שערכי הדטרגנטים, הכלורידים והחנקות הם מעל לערכי התקן האמריקאי. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על א או רק על ב. ללא ניקוד: תשובה אחרת או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע מקורות של מרכיבים שונים המשפיעים על איכות המים. ניקוד מלא )100%(: ציינו אחד מהמקורות הבאים עבור כל אחד מהמרכיבים: מקורות מרכיבים דטרגנטים )חומרי ניקוי( כלורידים יוני סידן חנקות כספית קדמיום חיידקים סלעים + )עיקרי בכנרת( + )עיקרי( ביוב תעשייתי + )עיקרי( + )עיקרי במי תהום( + )משני( + )משני( + ביוב ביתי + )משני( + )משני( חקלאות + )משני( + )עיקרי( + )משני( ניקוד חלקי )14%(: לכל מקור נכון ללא ניקוד: תשובות אחרות או לא ענו שאלה 6 עמוד 142 מתוך 221

143 מטרת השאלה: ידע של מדע מקור החנקות במי-השתייה יכולות הסברים מדעיים, פיתוח טיעון ניקוד מלא )100%(: תתקבל כל תשובה רלוונטית הצעות אפשריות לטיפול בבעיית החנקות: א. השוואת התקן הישראלי לחנקות לתקן האמריקאי )להחמיר את התקן(. הסבר: התקן האמריקאי מחמיר יותר, וכך תוגבל יותר כמות החנקות המותרת במי השתייה. ב. מניעת הזיהום ממקורות חקלאיים על ידי טיפול במקור: שימוש מבוקר בדשנים. הסבר: שימוש על פי הצורך )מבוקר( יפחית את זיהום מי-השתייה. ג. מניעת הזיהום ממקורות תעשייתיים על ידי טיפול במקור: טיפול בשפכים בטכנולוגיות מתקדמות. הסבר: בעזרת טכנולוגיות כאלה ניתן להפריד את החנקות מהשפכים ולמנוע חדירתם למי התהום. ד. העלאת תדירות הבדיקות והדגימות של מי בארות. הסבר: כך יבטיחו כי כל עלייה בכמות החנקות תתגלה בטרם ישתמשו במים לשתייה. ללא ניקוד: תשובה שאינה רלוונטית, או לא ענו עמוד 143 מתוך 221

144 הרי געש "בשעה בבוקר, ה- 18 במאי 1980, הרעישה התפרצות עצומה את מדינת וושינגטון. הר הגעש סנט הלן Hellen),(Mt. St. השוכן בלבה של מדינת וושינגטון, שילח לאוויר מטרות עפר שהגיעו לגובה של יותר מ- 30 ק"מ. כשני מיליארד מטרים מעוקבים של סלעים, שהם כארבעה מיליארד טון, עפו מפסגתו. טמפרטורות של כמה מאות מעלות נמדדו במרחק 25 קילומטר מההר, 57 איש נהרגו, 220 בתים נהרסו, 5,000 איילים, 300 דובים ומיליוני עופות נקברו חיים. הר הגעש סנט הלן שידר לפני התפרצותו אלפי "אותות מצוקה", בעיקר רעידות-אדמה בדרגות מעל 5 בסולם ריכטר. רוב תושבי האזור פונו, אך חלקם מיאנו להאמין בהתפרצות והעדיפו להיקבר תחת בתיהם ולא להיכנע לאיתני הטבע. בין הקורבנות היו גם צלמים, גיאולוגים ומשוגעים לדבר שהמחזה המרהיב השכיח מהם את הסכנה. למרות הידיעה שההר עלול להתפרץ ולמרות הניסיונות להרחיק סקרנים מההר, היו הנזקים כבדים. עיקר הנזקים לנפש ולרכוש היו ממפולות שלג ובוץ מלוות באבנים לוהטות, שהידרדרו במהירות למרחקים עצומים וכילו את כל העומד בדרכן. עד שעה 15:00 עלו מימיו של נהר המרוחק כ- 30 ק"מ מההר בכשמונה מטרים, סוחפים עמם גזעי עצים, מבנים וגשרים. שני מיליארדי טונות של אפר וולקני שנזרקו השמיימה, התפשטו לכיוון מזרח במהירות של 1,000 קמ"ש, והגיעו למרחק של 1,500 קילומטר. עלטה כיסתה ערים הרחוקות עשרות קילומטרים מההר, ופנסי הרחוב המוארים אוטומטית עם חשכה, נדלקו ביום. ביום שלמחרת שקט ההר והחל איסוף השברים." מתוך"וושינגטון של הפסיפיק", מאת נטע חיזי-דגני, טבע הדברים, 1996 שאלה 1 האם ניתן היה למנוע או להפחית את הנזקים שנגרמו בהתפרצות הר הגעש סנט הלן? הסבירו. עמוד 144 מתוך 221

145 שאלה 2 התפרצות געשית נגרמת כתוצאה מעלייתו של חומר מותך מעומק כדור הארץ אל פני השטח. החומר המותך )מגמה( יוצא דרך סדקים בקרום כדור הארץ ויוצר הר הגעש. ההתכה יכולה להתרחש בסביבות טקטוניות שונות כגון: רכסים מרכז אוקיאניים, "נקודות חמות" בקרום כדור הארץ )בהן מתאפשר מעבר חומר מהמעטפת אל קרום כדור-הארץ(, מגע בין לוחות טקטוניים. כיצד עולה חומר ממעמקי כדור הארץ אל פני השטח? סמנו את התשובה הנכונה. א. החומר נמשך אל פני השטח על ידי כוחות חיצוניים. ב. כוח מגנטי של כדור הארץ דוחף את המגמה כלפי מעלה. ג. החומר המותך קל יותר מהחומר המוצק סביבו. ד. בעומק כדור הארץ אין אוויר ולכן החומר נשאב. שאלה 3 בכוכבי הלכת מאדים ונגה ובירחים שונים במערכת השמש, כמו איו )ירח של צדק( נמצאו עדויות רבות לקיום הרי געש ופעילות געשית בעבר או בהווה. מה ניתן להסיק מכך לגבי אותם כוכבי לכת או ירחים? סמנו את התשובה הנכונה. א. בכוכבי הלכת והירחים האלה יש כנראה מים נוזלים. ב. כוכבי הלכת והירחים האלה דומים בהרכבם לכדור הארץ. ג. כוכבי הלכת והירחים האלה קרובים מאוד לשמש. ד. בכוכבי הלכת והירחים היו או ישנם מקורות חום פנימיים. שאלה 4 התפרצות הר הגעש סנט הלן גרמה לנזקים מקומיים בלבד, אולם במהלך ההיסטוריה של כדור הארץ אירעו התפרצויות געשיות רבות, ביניהן גם כאלה שהשפיעו בצורה מכרעת על האקלים העולמי ואף פגעו במערכות חי וצומח. אחת ההשפעות האטמוספריות של התפרצויות געשיות קשורה בפליטת חומרים מוצקים כמו אפר וולקני ואבק, המתפזרים כחלקיקים מוצקים )אירוסולים( באטמוספרה. חלק מחלקיקים אלה משמש כגרעיני התעבות ליצירת עננים ומביא להגברת משקעים וסערות אטמוספריות. השלכות אחרות של פליטת חלקיקים מוצקים הן זיהום אוויר, החשכת השמים, וכן החזרה ובליעה מוגברת של קרינת השמש, שיכולות להביא להתקררות גלובלית למשך מספר שנים )תלוי בעוצמת ההתפרצות(. עמוד 145 מתוך 221

146 לפניכם גרף המתאר את מספר ימי הסערה בכל שנה שנמדדו בסקוטלנד בין השנים 1770 עד על גבי הגרף מסומנות שלוש התפרצויות געשיות שארעו במהלך 200 השנים בהן נאספו הנתונים המופיעים בגרף. התפרצויות הרי הגעש המסומנים בגרף עד כה במהלך ההיסטוריה. שכולן אירעו באוקיינוס השקט נחשבות לגדולות ביותר שתועדו א.מהי המסקנה שניתן להסיק מן הגרף? ב. הסבירו כיצד התפרצות געשית יכולה לגרום להגברת הסערות באטמוספרה? עמוד 146 מתוך 221

147 שאלה 5 מלבד חומרים מוצקים נפלטים בהתפרצות געשית גם גזים )כגון: מתאן,CH4 חנקן N2, אדי מים,)H2O חומצות )כגון: חומצה מלחית,HCl חומצה פלואורית,HF מימן גופרי )H2S ותחמוצות )כגון: פחמן דו- חמצני,CO2 גופרית דו-חמצנית.(SO2 לפליטת כמויות גדולות של חומרים אלה לאטמוספרה השפעה רבה על האקלים ועל מערכות כדור הארץ האחרות. לפניכם רשימה של השפעות אפשריות הנובעות מהתפרצויות של הרי געש על מרכיבים שונים מערכות כדור הארץ. שבצו במקומות הריקים בתרשים את ההשפעות המתאימות. של השפעות אפשריות: התחממות פני השטח, התקררות פני השטח, החזרת קרינה, זיהום אוויר, בליעת קרינה, הגברת משקעים, פגיעה בבעלי חיים ובצמחים )2X(, פגיעה בצמחייה )בפוטוסינתזה(, הגברת יצירת עננים, היווצרות גשם חומצי, פיזור אפר ואבק לאטמוספרה, שחרור תחמוצות לאטמוספרה. התפרצויות הרי געש זיהום אוויר הגברת משקעים פגיעה בצמחייה ב) פוטוסינתזה( עמוד 147 מתוך 221

148 מחוון למשימה הרי געש הנושאים בתוכנית הלימודים: שינויים במערכות כדור הארץ הקשר המשימה: סכנות בהיבט גלובלי המקור לפתיח: מתוך "וושינגטון של הפסיפיק", מאת נטע חיזי-דגני, טבע הדברים, גליון מופיע במאגר הספרייה הווירטואלית של מט"ח באתר: מקור לתמונה: אתר של מוזיאון המדע בירושלים, תערוכה "עושים נוף" שהייתה שם בעבר. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע על מדע מדע וטכנולוגיה בחברה מגבלות המדע והטכנולוגיה ניקוד מלא )100%(: לא ניתן היה למנוע את התפרצות הר הגעש, או גרימת נזקים באופן כללי, אך ניתן היה להפחיתם, משום שהיו סימנים מוקדמים )סיסמיים( להתפרצות המתקרבת ואפשר היה לפנות את התושבים ובעלי החיים. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע תופעות וולקניות ניקוד מלא )100%(: ג ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע מקורות חום ופעילות וולקנית יכולות פירוש ראיות מדעיות והסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: ד ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע יצירת משקעים יכולות ניתוח גרף והסבר מדעי ניקוד מלא )100%(: א. ניתן לראות בגרף כי השיאים במספר ימי הסערה בשנה התרחשו באותן שנים בהן היו התפרצויות געשיות גדולות. עמוד 148 מתוך 221

149 ב. בהתפרצות געשית נפלטים אירוסולים לאטמוספרה, אשר מגבירים יצירת עננות ובעקבות זאת יצירת משקעים וסערות אטמוספריות. מידע למורה: האפקט של ההתפרצות הגעשית מורכב יותר. בגבהים נמוכים החלקיקים נשטפים מהר מאוד לקרקע ולכן אינם יכולים להוות גרעיני התעבות. החלקיקים שמגיעים לסטרטוספרה מורידים את הטמפרטורה הממוצעת הגלובלית וזה כנראה מעצים את כמויות המשקעים. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון על א או ב בלבד. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטקסט וארגון מידע בתרשים ניקוד מלא )100%(: מיקמו נכון את כל 10 התופעות. ניקוד חלקי: 10% לכל תופעה שמוקמה נכון. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות או לא ענו. דוגמה לתרשים )יתקבל כל תרשים המקשר נכון בין התופעות(: התפרצות הרי געש פיזור אפר ואבק לאטמוספרה שחרור תחמוצות לאטמוספרה זיהום אוויר החזרת קרינה בליעת קרינה הגברת יצירת עננים התחממות פני השטח פגיעה בבעלי חיים ובצמחים הגברת משקעים היווצרות גשם חומצי פגיעה בבעלי חיים ובצמחים פגיעה בצמחייה ב) פוטוסינתזה( התקררות פני השטח עמוד 149 מתוך 221

150 השבר הסורי אפריקני ונדידת העופות מינים רבים של עופות נודדים במהלך השנה. רבים מהם נודדים בסתיו מאירופה ומאסיה לאפריקה ובאביב הם חוזרים לארצות המוצא. בדרכן חונות להקות רבות בארץ ישראל. מעקב אחר מסלולי הנדידה של העופות הדואים מראה שחלקם עוברים בנדידתם מעל אזור השבר הסורי אפריקני ובארצנו הם עוברים מעל עמק החולה, בקעת בית שאן, בקעת ים המלח והערבה. העופות הגדולים, כגון חסידות, דיות ושקנאים נודדים בשעות היום. בלילה הם חונים ליד מקווי מים בהם הם יכולים למצוא מזון הזקוק להם לצורך חידוש מלאי האנרגיה שלהם. לצורך התעופה בשעות היום מנצלים העופות זרמי אוויר חם המתרוממים מפני השטח כלפי מעלה. עמודות אוויר אלה נקראות "תרמיקות". העופות מאתרים תרמיקות בשעות הבוקר, דואים עליהן, וכך עולים בתנועה מעגלית כלפי מעלה. האוויר העולה מתקרר בהדרגה. עם העלייה בגובה התרמיקה מאבדת את כוח העילוי ובגובה מסוים העופות מתנתקים מהתרמיקה וגולשים בכיוון התנועה שלהם כלפי מטה, עד שהם פוגשים בתרמיקה חדשה העולה כלפי מעלה ועולים שוב אתה. בעזרת זרמי האוויר החמים, העופות הנודדים יכולים לגמוע מרחקים של אלפי קילומטרים. שאלה 1 מה היתרון למיני עופות גדולים המנצלים את התרמיקות מעל אזור השבר הסורי אפריקני להתקדמות בנתיב נדידתם? שאלה 2 הסבירו מדוע נדידת העופות הגדולים לאורך השבר הסורי אפריקני משקפת את הקשר שבין מערכות כדור הארץ: גיאוספרה, אטמוספרה וביוספרה? שאלה 3 אחת מתופעות הלוואי של היווצרות השבר הסורי אפריקני היא קיומם של מקווי מים בתוואי זה. לפניכם רשימה של שבעה תהליכים הקשורים להיווצרות מקווי מים בתוואי השבר. רשמו בכל עיגול ריק את מספר התהליך המתאים לו ברצף )מלמטה כלפי מעלה(. 1. התפתחות של מארג מזון שיכול להוות מקור אנרגיה לעופות. 2. זרימת מי גשמים מההרים אל אזור הבקע הנמוך טופוגרפית וסחיפה של קרקע חרסיתית המורבדת על קרקעית השקע הטופוגרפי. 3. היווצרות אזור שבירה גיאולוגי בגבול לוחות טקטוניים המכונה השבר הסורי אפריקאי. 4. היווצרות מקווי מים. 5. מינים מסוימים של עופות גדולים נודדים בתוואי השבר, כי הם זקוקים למזון לחידוש מלאי האנרגיה שלהם. 6. היווצרות שקע טופוגרפי הנמשך מסוריה שבצפון ועד אפריקה שבדרום. 7. חלחול איטי מאד של מי גשמים בקרקע שבקרקעית השקע הטופוגרפי. עמוד 150 מתוך 221

151 גורם ל גורם ל גורם ל גורם ל גורם ל גורם ל שאלה 4 כמות המשקעים באזור מסוים תלויה במספר גורמים, ביניהם הקרבה לים )מקור המים(, הגובה הטופוגרפי, וקו הרוחב הגיאוגרפי. היעזרו בחתך כדי להסביר מדוע הצד המערבי של הבקע )מדבר יהודה( הוא בעל אקלים מדברי )האזור המכונה "מדבר בצל הגשם"(, בעוד שעל הרי מואב שבצידו המזרחי של השבר הסורי-אפריקני יורדת כמות משקעים גדולה יותר. עמוד 151 מתוך 221

152 מים תיכון להרי מואב - חתך סכמתי )עם הגזמה אנכית( שאלה 5 אזור השבר הסורי אפריקני מאופיין בטמפרטורות גבוהות יותר מאשר האזורים הגבוהים בשוליו. גושי אוויר המגיעים משולי הבקע הגבוהים יותר יורדים כלפי מטה ומתחממים. האוויר היורד אל תוך אזור השבר מתחמם כי: א. אזור השבר הוא חם מאד ולכן כל גוש אוויר שיגיע אליו יתחמם. ב. הלחץ על האוויר היורד גדל ולכן מהירות חלקיקי האוויר גדלה. ג. הלחץ על האוויר היורד קטן ולכן מהירות חלקיקי האוויר קטנה. ד. הלחץ על האוויר היורד קטן ולכן המרחק בין חלקיקי האוויר גדל. עמוד 152 מתוך 221

153 למשימה השבר הסורי אפריקני ונדידת העופות מחוון הנושאים בתוכנית הלימודים: מערכות כדור הארץ אטמוספרה הקשר המשימה: סביבה בהיבט מקומי המקור: מעובד מתוך: גלגולים באטמוספרה, מטמו"ן, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן, שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע תנועות אוויר ניקוד מלא )100%(: ככל שהעוף גדול יותר הוא כבד יותר ולכן עליו להשקיע אנרגיה רבה יותר על מנת להתרומם ולהישאר באוויר. ניצול התרמיקות גושי האוויר העולים כלפי מעלה מאפשר לעופות חיסכון באנרגיה רבה. ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע קשר בין מערכות כדור הארץ ניקוד מלא )100%(: העופות, המייצגים את מערכת החי, מנצלים תופעה אטמוספרית )תרמיקות(, המושפעת מהגיאוספרה תכונות פני השטח. ניקוד חלקי )50%(: רשמו קשר רק בין שתי מערכות. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע סדר תהליכים גיאולוגיים. יכולות חשיבה לוגית ניקוד מלא )100%(: הסדר הנכון מימין לשמאל )מלמטה למעלה באיור(: 5 1, 4, 7, 2, 6,, 3 ניקוד חלקי )14%(: לכל תהליך שמופיע במקום הנכון. ללא ניקוד: כל מיקומי התהליכים אינם נכונים, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע קשר בין גובה טופוגרפי לבין משקעים. יכולות קריאת תרשים והסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: הגובה הטופוגרפי הוא הגורם העיקרי להבדל בכמות המשקעים באזור זה. באזור מדבר יהודה האוויר יורד ומתחמם לחות האוויר פחותה לאחר הורדת משקעים בהרי יהודה(. כשהטמפרטורה עולה, הלחות היחסית שבאוויר יורדת, והסיכוי להתעבות וירידת משקעים קטן. כאשר האוויר עולה בכיוון הרי מואב הוא מתקרר בגלל הגובה הטופוגרפי גדול ולכן מתרחשת התעבות של אדי המים שבאוויר וכמות המשקעים עולה. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע של מדע קשר בין לחץ גז לבין טמפרטורה ניקוד מלא )100%(: ב ללא ניקוד: תשובה אחרת או לא ענו. עמוד 153 מתוך 221

154 מסע במערכת השמש "נא להדק את החגורות, אנחנו ממריאים!... מן החלון אתם יכולים לראות את ישראל הולכת ומתרחקת, וכעת כדור הארץ כולו הולך ומתרחק...". אילו יכולנו לצאת לטיול שנתי במערכת השמש, הייתה זו בודאי חוויה מרתקת. דמיינו לעצמכם טיול כזה, בו האתרים הם כוכבי לכת וירחים, וכלי התחבורה היא חללית. שאלה 1 לפני היציאה למסע, הוסיפו בטבלה המצורפת את רשימת הציוד הנדרש למסע, לפי ההנחיות הבאות: 2 פריטים הכרחיים, שבלעדיהם לא ניתן להתקיים מחוץ לחללית במסע בחלל. א. 2 פריטים שאין בהם צורך, משום שלא ניתן להשתמש בהם בחלל. ב. 2 פריטים שהייתם רוצים לקחת למסע, משום שהם חשובים לכם. ג. הסבר פריטים ציוד 1. החליפה תגן עלינו מפני הקרינה המסוכנת שבחלל חליפת חלל.2.3 א. פריטים הכרחיים 1. בחלל אין אוויר ולכן אין תופעות מזג אוויר כמו גשם מטרייה.2.3 ב. פריטים לא נחוצים 1. כדי לתעד את רשמי מן המסע יומן.2.3 ג.פריטים חשובים לכם שאלה 2 מהו גרם השמיים הקרוב ביותר לכדור-הארץ במסענו בחלל? השמש א. הירח ב. כוכב הלכת נוגה ג. כוכב הלכת מאדים ד. עמוד 154 מתוך 221

155 שאלה 3 סמנו נכון / לא נכון לגבי כל אחד מההיגדים הבאים: היגד א. גישושית )רכב חלל( הונחתה על פני השטח של כוכב הלכת מאדים. ב. לחלק מכוכבי הלכת יש אטמוספרה ולכן נוכל להוריד שם את חליפת החלל. ג. באף אחד מכוכבי הלכת לא נוכל למצוא הרי געש דומים לאלה שבכדור הארץ. ד. ככל שכוכב הלכת רחוק מן השמש, כמות האנרגיה המגיעה אליו קטנה יותר. ה. לחלק מכוכבי הלכת יש יותר מעשרה ירחים ולאחרים אין ירח כלל. נכון / לא נכון שאלה 4 האם בכל כוכבי הלכת שנגיע אליהם יהיה חלק מהזמן יום וחלק מהזמן לילה? הסבירו. שאלה 5 כוכב לכת זמן מחזור )שנים( לפניכם נתונים על זמן המחזור )זמן הקפת השמש, או ה"שנה" של כל כוכב לכת( של כוכבי הלכת ביחס לשנה של כדור הארץ: כוכב חמה 0.24 נגה כדור הארץ 1 מאדים צדק שבתאי אורנוס נפטון פלוטו א. מהו הקשר בין זמן המחזור של כוכבי הלכת למרחקם מהשמש? ב. כיצד ניתן להסביר את הקשר הזה? עמוד 155 מתוך 221

156 ג. לפניכם איור של המסלולים של כוכבי הלכת במערכת השמש. הוסיפו את שמות כוכבי הלכת לפי מיקומם. חגורת האסטרואידים שמש עמוד 156 מתוך 221

157 מחוון למשימה מסע במערכת השמש הנושאים בתוכנית הלימודים: כדור הארץ והיקום מערכת השמש הקשר המשימה: חקר החלל שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע התנאים בחלל יכולות הבחנה בין הכרחי לרצוי, יישום ידע מדעי. ניקוד מלא )100%(: ציינו פריטים והסברים בכל הסעיפים. לדוגמה: הסבר פריטים ציוד 1. החליפה תגן עלינו מפני הקרינה המסוכנת שבחלל. 2. בחלל אין אוויר ואנו זקוקים לחמצן כדי להתקיים. 3. בחלל אין מים ואנו זקוקים למים כדי להתקיים. 1. חליפת חלל 2. מיכלי חמצן 3. מיכלי מים א. חפצים הכרחיים 1. בחלל אין אוויר ולכן אין תופעות מזג אוויר כמו גשם. 2. אין בחלל רוח. 3. מאחר שאין חמצן לא ניתן להצית אש בעזרת גפרור. 1. מטרייה 2. עפיפון 3. גפרורים ב. חפצים לא נחוצים 1. כדי לתעד את רשמי מן המסע. 2. מזכרות מבני משפחתי. 3. כדי לצלם תמונות למזכרת. 1. יומן 2. תמונות 3. מצלמה חפצים ג. חשובים ניקוד חלקי: 80% לסעיפים א, ב )5% לכל פריט נכון ו- 15% לכל הסבר נכון(. 20% לסעיף ג, בו תתקבל כל תשובה הגיונית )5% - לכל פריט ולכל הסבר(. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע מרחק יחסי בין גרמי שמים במערכת השמש ניקוד מלא )100%(: ב ללא ניקוד: תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע: מערכת השמש עמוד 157 מתוך 221

158 ניקוד מלא )100%(: א. נכון, ב. לא נכון, ג. לא נכון, ד. נכון, ה. נכון ניקוד חלקי: 20% לכל תשובה נכונה ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע כוכב )שמש( וכוכב לכת, יום ולילה )סיבוב עצמי( יכולות הסברים מדעיים ניקוד מלא )100%(: כן, בכל כוכבי הלכת יש יום ולילה, משום שכולם מוארים על ידי השמש ומסתובבים סביב צירם בחלק הפונה אל השמש יהיה יום ובחלק השני יהיה לילה. ניקוד חלקי )50%(: הסבר שאינו כולל את ציון השמש כמקור אור או את הסיבוב העצמי. ללא ניקוד: תשובה אחרת או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטבלה והסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: א. זמן המחזור של כוכבי הלכת גדל ככל שגדל המרחק מהשמש. ב. ככל שכוכב הלכת רחוק מן השמש אורך מסלול הסיבוב שלו גדול יותר )המרחק שעליו לעבור גדול יותר(, ולכן זמן המחזור שלו גדל. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון על א' או ב'. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: יכולות העברת מידע מטבלה לאיור ניקוד מלא )100%(: )מבחוץ פנימה( פלוטו, נפטון, אוראנוס, שבתאי, צדק, מאדים, כדור הארץ, נוגה, כוכב חמה. ניקוד חלקי )11%(: לכל כוכב לכת שמוקם נכון. ללא ניקוד: כל התשובות לא נכונות, או לא ענו. עמוד 158 מתוך 221

159 מצוק הכורכר להלן קטע מכתבה שהתפרסמה ב- 16 לינואר 2005 באתר האינטרנט- Ynet. "המצוק ליד הים - פצצה מתקתקת" עו"ד אורן שבת המייצג את תושבת נתניה, הגרה בסמוך למצוק, טוען: "המצוק מהווה סכנת חיים"; "המצב הנוכחי הינו תוצאה של רשלנות והזנחה במשך שנים" תמר לסקר, אמצע חדרה מצוק "עין התכלת" ליד חוף הים בנתניה מסכן את חיי התושבים וסובל מהזנחה של העירייה, כך עולה ממכתב ששלחו עורכי הדין אורן שבת ואמנון ירושלמי, בשם מרשתם, לעירייה. שבת, ממשרד עורכי הדין ירושלמי-שבת כותב, כי "במשך שנים ארוכות חלה נסיגה עקבית של מצוק חוף ים עין התכלת", לעבר גבולו המערבי של המגרש של מרשתו, עד כדי מרחק מטרים ספורים. "נסיגת המצוק הנה תוצאה בין היתר של תהליך בליה טבעי של מצוקי חוף הים אך גם, ובעיקר, תוצאה של רשלנות והזנחה של העירייה והעומדים בראשה". עו"ד שבת מציין במכתבו "העירייה לא עשתה דבר על מנת לשמרו או להאט את הליך בלייתו הטבעי, חרף חובתה על פי דין לעשות כן. הזנחתם המשוועת של מצוקי הים על ידי העירייה גרמה לכרסום משמעותי במצוק, עד כדי התקרבות מסוכנת של מתלול המצוק לשורת הבתים שגובלים בו. מצב זה הולך ומחמיר מדי שנה, דבר העלול לפגוע משמעותית בערכו של נכס המקרקעין, שלא לדבר על סיכון ביטחון התושבים על המצוק ומתחתיו". בתחילת שנות השמונים נערך מחקר, והתוצאות הראו כי במצוק המדובר, "עין התכלת", ישנה נסיגה ממוצעת של 76 ס"מ בשנה. עיריית נתניה בתגובה: "בעיית המצוק לאורך חופי נתניה נמצאת על סדר יומה של העירייה, ובשבועות הקרובים יושלם סקר מיוחד לבדיקת מצבו של המצוק. הגורם העיקרי לפגיעה בו הוא בליה טבעית של המצוק שנגרמת בידי כוחות הטבע, ולא כפי שנרמז פה ושם במכתבו של עו"ד שבת, כתוצאה מפעולות העירייה. בעיית התמוטטות מצוק החוף איננה בעיה מקומית של תושבי נתניה בלבד, אלא של אחוז ניכר מתושבי מישור החוף של מדינת ישראל המתגוררים בסמיכות למצוק החוף מתל אביב ועד נתניה. בתמונה משמאל )ראו חץ( ניתן לראות קטע שלם של מצוק שהתמוטט בחוף אפולוניה )סמוך להרצליה(. למרבה הצער כבר נפגעו אנשים, כתוצאה מהתמוטטות קטעי מצוק החוף על מטיילים ורוחצים. עמוד 159 מתוך 221

160 שאלה 1 מצוק החוף בנוי בעיקרו משכבות של סלע הכורכר. סלע הכורכר מורכב מגרגרי המינרל קוורץ )SiO2( מעוגלים בגודל חול ) מ"מ(, המלוכדים על ידי המינרל קלציט.)CaCO3( סלע הכורכר מאופיין במבנה של שכבות דקות, אולם במקומות רבים ניתן לראות כי כיוון נטיית השכבות אינו אחיד והן נוטות בכיוונים שונים )שיכוב צולב(. קיים דמיון רב בין הרכב ומבנה סלע הכורכר למבנה והרכב דיונות החול אשר קיימות במישור החוף. גבישי קוורץ נוצרים מהתגבשות של מגמה. קצב ההתגבשות של המגמה תלוי בקצב הקירור שלה. מגמה המגיעה לפני השטח תתקרר מהר מאד בעוד שמגמה המתקררת בתוך קרום כדור הארץ תתקרר לאט. ככל שקצב הקירור של המגמה איטי יותר כך נוצרים גבישי קוורץ גדולים )שניתן לראותם בעין(. סלע מגמטי הנוצר בעומק קרום כדור הארץ מכונה סלע פלוטוני. סלע הגרניט הוא סלע פלוטוני נפוץ המכיל גבישי קוורץ. גודלם הקטן של גרגרי הקוורץ בסלע הכורכר, ועובדת היותם מעוגלים, מעידים כי עברו מרחק הובלה גדול מאד מהמקום בו נוצרו אל מיקומם הנוכחי בחוף הים. א. רשמו בטבלה לפחות חמישה שלבים עוקבים בתהליך ההיווצרות של סלע הכורכר. ב. היעזרו במידע שבשאלה וציינו בכל שלב מהו המידע או מהן התצפיות עליהם אתם מתבססים. תצפיות / מידע שלב עמוד 160 מתוך 221

161 שאלה 2 ככל שמתקדמים צפונה לאורך החוף, מגלים כי גודל גרגרי חול הקוורץ הולך וקטן וכן שמצפון למפרץ חיפה מכיל החול בחוף הים אחוז קטן מאד של גרגרי קוורץ. איזו מסקנה ניתן להסיק מתצפיות אלו? א. החול מגיע אל חופי ישראל מכיוון דרום. ב. בחוף הצפוני יש יותר צדפים לעומת החוף הדרומי. ג. תהליך היווצרות החול שונה באזורים שונים של החוף. ד. מי הים ממיסים את הקוורץ בחלק הצפוני. שאלה 3 הגורם הישיר המערער את יציבות מצוק החוף הוא גלי הים. האיור שלמטה מתאר חתך של אזור חוף הים. הצניר המסומן בתחתית המצוק הוא מעין שקערורית, שנוצרת על ידי גלי הים המכים ונוגסים בבסיס המצוק בעת סערות. יצירת הצניר גורמת לאי יציבות המצוק, גלישת סלעים מראש המצוק ונסיגת המצוק מזרחה. חמרה כורכר כורכר מצוק כורכר כורכר כורכר איור של חתך אזור החוף )ללא קנה מידה( התבוננו בתרשים ונסו לזהות מה עשוי להגן על תחתית המצוק מפגיעת גלי הים: א. סוג הכורכר הבונה את המצוק. ב. רצועת החול החופי. ג. אופק )שכבת( החמרה המופיע בחתך המצוק. ד. שיפוע המצוק עמוד 161 מתוך 221

162 שאלה 4 במהלך השנים נבנו לאורך חופי ישראל מבנים רבים, כגון מרינות ונמלים. מרביתם של מבנים אלה עוצרים ומשבשים את תנועת החול לאורך החוף. התוצאה היא הידלדלות החול, והצטברותו בצד הדרומי של המתקן. כיצד גורמות פעולות האדם המתוארות לעיל לפגיעה במצוק הכורכר? שאלה 5 בשנת 2004 התקבל החוק לשמירת הסביבה החופית )"חוק החופים"(. חוק זה מבוסס על ההכרה שהחופים בארץ הם נכס לאומי וקניין הציבור, ויש לאזן בין הצורך לשמור על הסביבה החופית ומשאביה ולאפשר לציבור גישה חופשית אליה, לבין צרכי הפיתוח ולחצים של בעלי עניין. בחוק נקבעו קטעי חוף טבעי שיכללו במסגרת שמורות טבע ושטחים פתוחים, וקטעים אחרים בהם ניתן יהיה לאשר תכניות בינוי ופיתוח. הסביבה החופית מוגדרת בחוק כשטח הנמצא במרחק של 300 מ' מקו החוף )לכיוון היבשה ולכיוון הים(. פגיעה בסביבה זו מוגדרת כפעולה של אדם בסביבה החופית, הגורמת לשינוי ניכר במהלך ההתפתחות הטבעית או בתהליך השימור של הסביבה החופית. אדם שפוגע בסביבה החופית עובר עבירה פלילית שדינה מאסר 6 חודשים או קנס של כ-. 400,000 ציינו 3 דוגמאות לפעולות אנושיות העלולות להוות פגיעה בסביבה החופית. דוגמא 1: הקמת מרינה או נמל בקו החוף. דוגמא 2: דוגמא 3: דוגמא 4: עמוד 162 מתוך 221

163 מחוון למשימה מצוק הכורכר הנושאים בתוכנית הלימודים: גיאוספרה הקשר המשימה: סביבה בהיבט מקומי מקור המשימה: סיור חוף "דרומי" דפי עבודה של קבוצת מדעי כדה"א במחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן )מופיע באתר הקבוצה - / ( מקורות למידע נוסף: / אתר המשרד לאיכות הסביבה חוק שמירת הסביבה החופית גיאומורפולוגיה, יצחק שטנר, הוצאת קרית ספר, ירושלים. ישראל האדם והמרחב, נושאים נבחרין בגיאוגרפיה, הוצאת מטח עמודים מסע במרחבי כדור הארץ, פרקים נבחרים בגיאוגרפיה פיזית, מטח. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע מחזור הסלעים בטבע. ידע על מדע ראיות מדעיות יכולות ניתוח מידע ניקוד מלא )100%(: ציינו 5 שלבים ו- 5 תצפיות מתוך הפירוט הבא: תצפיות / מידע שלב מקורו של המינרל קוורץ הוא מסלע מגמטי גרניט כמו 1. התגבשות של סלע מגמטי פלוטוני. מחומר מותך בעומק קרום כדור הארץ. גרגרי הקוורץ שנמצאים כיום על פני השטח 2. הרמה של סלע הגרניט וחשיפתו. נוצרו מבליה של סלע כדוגמת הגרניט הנוצר הארץ. מכאן, שסלע הגרניט בעומק קרום עבר תהליך הרמה ונחשף. גרגרי קוורץ נוצרים מבליה של גבישי הקוורץ 3. בלייה של הגרניט. הבונים את סלע הגרניט. גרגרים מעוגלים בגודל חול 4. הובלה למרחק גדול של גרגרי הקוורץ. נטיית השכבות לכיוונים שונים 5. הרבדת החול על ידי רוח. דמיון בין הרכב ומבנה הכורכר לבין הרכב 6. היווצרות דיונות. ומבנה דיונות החול הקיימות כיום במישור החוף. גרגרי הקוורץ מלוכדים על ידי קלציט 7. התלכדות הדיונות על ידי קלציט לכורכר. עמוד 163 מתוך 221

164 ניקוד חלקי )10%(: לכל שלב נכון ולכל מידע נכון לביסוס התשובה. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות - הסקת מסקנות ידע של מדע היווצרות כורכר ומקור גרגרי החול ניקוד מלא )100%(: א ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מתרשים הסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: ב ללא ניקוד כל תשובה אחרת, או לא ענו שאלה 4 מטרת השאלה: יכולות הסברים מדעיים ניקוד מלא )100%(: האדם בונה מבנים שונים לאורך החוף, אשר מונעים את ההתקדמות הטבעית של החול צפונה, וגורמים להצטברותו מדרום למתקנים. כתוצאה מכך מדלדלת רצועת החול לאורך החוף וגלי הים מתנפצים ישירות על תחתית המצוק, במקום על החוף החולי. במשך הזמן המצוק מתבלה על ידי גלי הים והתוצאה היא התמוטטויות ונסיגת המצוק. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע על מדע מדע וטכנולוגיה בחברה. ניקוד מלא )100%(: ציינו 3 פעולות אנושיות. לדוגמה: בניית מבני מגורים ומלונות, בניית שוברי גלים, מיקום תחנות חשמל על החוף, נסיעה בטרקטורונים ורכבי שטח בשטחי החולות, כריית חול, בניית איים מלאכותיים, הקמת סכר הנילוס. ניקוד חלקי )%33(: לכל פעולה אנושית שציינו. ללא ניקוד: תשובה אחרת או לא ענו. עמוד 164 מתוך 221

165 המצאה מדליקה! ** מעט המצאות השפיעו כל כך על האנושות כמו המצאת נורת הלהט )ליבון(. הממציא תומס אלווה אדיסון Edison( )Thomas Alva האמריקאי בנה ב נורה שדלקה ברצף 40 שעות וב נורה שדלקה 1500 שעות והיוותה את הבסיס לנורה שמשתמשים בה היום. מהו עקרון הפעולה של נורת הלהט? בטמפרטורה גבוהה מתכות מתלהטות ופולטות אור. צבע האור הנפלט משתנה תוך כדי חימום מאדום לכתום ובטמפרטורה של כ C צבע האור הוא לבן. בנורת להט המתכת מגיעה לטמפרטורה של כ C וצבע האור הנפלט צהבהב. לאחר ניסיונות רבים לאיתור מתכת מתאימה לייצור חוט הלהט מצא אדיסון שהמתכת טונגסטן )וולפרם- W( היא המתאימה ביותר. שאלה 1 לפניכם נתונים של היסוד טונגסטן. שם היסוד טמפרטורת היתוך טמפרטורת רתיחה מוליך חשמל תגובה עם חמצן 0 C 0 C כן מגיב בטמפרטורה גבוהה טונגסטן W רשמו שתי תכונות של טונגסטן אשר הופכות אותו למתאים לשמש כחוט להט. הסבירו את חשיבותן. שאלה 2 אחת התכונות של טונגסטן היא הולכת חשמל. לפניכם איור המציג את המודל החלקיקי של יסוד מתכתי. העיגולים הקטנים חופשיים הקיימים במתכת. - מייצגים אלקטרונים ? סמנו את התשובה הנכונה: מה מייצגים העיגולים הגדולים++ כל עיגול מייצג את גרעין אטום המתכת. א. מייצג יון חיובי. כל עיגול ב. מייצג שני פרוטונים. כל עיגול ג. כל עיגול מייצג יון עם עודף אלקטרונים. ד.. עמוד 165 מתוך 221

166 שאלה 3 הסבירו באמצעות המודל החלקיקי )שהוצג בשאלה 2( מה מתרחש ברמת החלקיקים בעת חיבור חוט מתכת למעגל חשמלי. שאלה 4 אחת הבעיות שהתעוררה במהלך ייצור נורת הלהט היתה התגובה של המתכת טונגסטן עם חמצן שבאוויר תוך קבלת תחמוצת של טונגסטן.WO2 לכן נהוג לשאוב את האוויר מהנורות ולמלא נורות להט בגז אציל. א. נסחו את התגובה בין טונגסטן לחמצן. על הניסוח להיות מאוזן ולכלול מצבי צבירה של החומרים. ב. נהוג להשתמש בביטוי "הנורה נשרפה" כאשר הנורה מפסיקה להאיר. הסבירו מה שגוי בביטוי זה. שאלה 5 בעת חיבור למעגל חשמלי, הטמפרטורה של חוט הלהט עולה. עם עלית הטמפרטורה, החוט מתלהט, חלק מהטונגסטן ממריא והופך לגז. בשלב מסוים במהלך "חיי הנורה" חוט הלהט ניתק והנורה מפסיקה להאיר. א. לפי תאור זה ניתן להסיק שבמהלך פעולת הנורה : )הקיפו בעיגול את התשובות הנכונות(: עולה\אינה משתנה\יורדת 1. מסת הטנגסטן בחוט הלהט עולה\אינה משתנה\יורדת 2. מסת הטונגסטן בנורה כולה ב. מדוע ניתק החוט בנורה? שאלה 6 כדי להאריך את חיי הנורה הכניסו לשימוש נורות הלוגן. כשמ ן, הן מכילות אדי הלוגן )בדרך כלל יוד או ברום(. מולקולות ההלוגן מגיבות עם אטומי הטונגסטן שהמריאו מחוט הלהט. כתוצאה מכך נוצרת תרכובת של טונגסטן והלוגן, השוקעת ומתפרקת שוב על חוט הלהט. בצורה זו חלק מן הטונגסטן חוזר אל חוט הלהט. ניתן לחמם את חוט הלהט בנורות הלוגן לטמפרטורות גבוהות יותר מאשר בנורות להט, ולקבל אור חזק יותר. משך "החיים" של נורת הלוגן גדול יותר מאשר משך "החיים" של נורת להט? הסבירו מדוע. מחוון למשימה המצאה מדליקה! נושאים בתכנית הלימודים: חומרים תרכובות: פירוק והרכבה עמוד 166 מתוך 221

167 ההקשר: משאבים בהיבט אישי מקורות: מאמר על נורות: הסריג המתכתי ותכונות המתכות חוק שימור החומר גבולות המדע והטכנולוגיה בהיבט חברתי Chemistry of the Lightbulb-still a bright idea. Brian Rohrig, ChemMatters april 2003 pages שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע תכונות של חוט להט יכולות הפקת מידע מטקסט והסקת מסקנות ניקוד מלא )100%(: שתי התכונות החיוניות על מנת שטונגסטן יוכל לשמש לבנית חוט להט: 1. נקודת היתוך גבוהה מאד. הסבר על מנת להבטיח שהחוט יהיה מוצק בטמפרטורות גבוהות ולא יהפוך לנוזל. 2. מוליכות חשמלית. הסבר על מנת שיאפשר מעבר זרם חשמלי במעגל המפעיל את הנורה. ניקוד חלקי )50%(: רשמו רק אחת מהתכונות המתאימות והסבירו. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע מודל הסריג המתכתי יכולות יישום ידע של המדע במצב נתון; הבנה של מודל; הפקת מידע מאיור ניקוד מלא )100%( ב: ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע הולכה חשמלית של מתכת יכולות יישום ידע של מדע במצב נתון ניקוד מלא )100%(: בעת חיבור למעגל חשמלי האלקטרונים החופשיים )אלקטרוני הערכיות מ י ם-האלקטרונים( נעים בתנועה מכוונת לכוון ההדק )או האלקטרודה( החיובית. ניקוד חלקי )50%(: התשובה מתייחסת להולכה חשמלית שפירושה תנועה מכוונת של אלקטרונים )במקרה זה( אך אין התייחסות למקור האלקטרונים )ערכיות(. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. עמוד 167 מתוך 221

168 שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע שפת הכימאי, סימולים וניסוחי תגובה יכולות ייצוג מידע מטקסט בנוסחה כימית. ניקוד מלא :)100%( א. (s) W(s) + O2(g) WO2 ב. השגוי בביטוי זה הוא שבנורה לא מתרחש תהליך שריפה מכיוון שאין בה חמצן ניקוד חלקי: סעיף א )50%( 25% אם לא רשמו מצבי צבירה או רשמו מצבי צבירה לא נכונים )חלקם או כולם(, סעיף ב 50% לתשובה נכונה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5. מטרת השאלה: ידע של מדע שינוי מצב צבירה, חוק שימור החומר יכולות יישום ידע של המדע, תיאור או פירוש תופעה באופן מדעי ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני הסעיפים. א. 1.יורדת 2. אינה משתנה ב. חלק מהטונגסטן ממריא, עם הזמן עובי חוט הלהט קטן עד לניתוקו. ניקוד חלקי: סעיף א )50%( 25% ענו נכון רק על אחד המשפטים סעיף ב 50% לתשובה נכונה ללא ניקודהתשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטקסט ניקוד מלא )100%( בנורת הלוגן חלק מן הטונגסטן שהמריא חוזר אל חוט הלהט ובנורת להט רגילה הוא אינו חוזר )לכן קצב הירידה במסת הטונגסטן בחוט הלהט של נורת הלוגן קטן מזה שבנורת להט, לכן משך "החיים" של נורת הלוגן ארוך יותר מאשר משך "החיים" של נורת להט( ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. עמוד 168 מתוך 221

169 מגדל השמש במכון ויצמן אחד הפתרונות המוצעים במסגרת החיפוש אחר מקורות אנרגיה חלופיים, הוא ניצול אנרגיית השמש. אחת הדרכים לנצל את אנרגיית השמש היא באמצעות מגדל שמש. מגדל שמש הוא מתקן שמטרתו לאסוף את קרינת השמש משטח גדול, באמצעות מספר רב של מראות המרכזות את אור השמש אל מגדל מרכזי. במגדל ניתן להמיר את קרינת השמש הממוקדת לאנרגיות אחרות. למדע ברחובות, ולידו נמצא שדה מראות כמתואר בתמונה: מגדל שמש )המשמש למטרות מחקר בלבד( נמצא במכון ויצמן בשדה המראות )ראה איור ותמונה למעלה( מתקנים הנקראים הליוסטטים. כל הליוסטט )ראה תמונה למטה( כולל מראות )המופנות בתמונה כלפי הקרקע מתוך מטרה להגן עליהן כאשר אינן בשימוש(, עמוד תמיכה ומנועים. תפקיד כל הליוסטט לעקוב בנפרד אחר מיקום השמש באמצעות מערכת בקרה ממוחשבת ולכוון את הקרינה לכיוון מעבדות הנמצאות במגדל. השטח הכולל של המראות הוא כ- 500,3 מטרים מרובעים. עמוד 169 מתוך 221

170 מבנה הליוסטט שאלה 1 היכולת לנצל קרינת שמש מרוכזת במגדל השמש ולהגיע לטמפרטורות גבוהות מאפשרת הפקת חשמל. אחת השיטות היא לחמם באמצעות קרינת השמש אוויר דחוס, לטמפרטורה של בערך 1400 מעלות צלסיוס, במתקן מיוחד. המתקן נמצא בחלל המבודד מהסביבה, להפחתת מעבר חום לסביבה. האוויר הדחוס מוזרם לתוך טורבינה המסובבת גנרטור ממנו מתקבלת אנרגיה חשמלית. השוו )הדומה והשונה( בין מערכת זו לבין תחנות תרמוחשמליות המופעלות באמצעות דלקים מחצביים )כגון: נפט, פחם או גז טבעי(. שאלה 2 מטרת אחד המחקרים המבוצעים במגדל השמש במכון ויצמן היא למצוא דלק חלופי לדלקים המחצביים, שאינו מזהם את הסביבה. אחת ההצעות היא להשתמש במימן כדלק: 2H2 + O2 ---> 2H2O בתגובה זו משתחררת אנרגיה גדולה יחסית )כמות האנרגיה המשתחררת משריפת קילוגרם מימן גדולה בערך פי 3 המימן יכול לשמש כדלק יעיל. מכמות האנרגיה המשתחררת משריפת קילוגרם בנזין(. כלומר, אם כך, יש צורך להפיק את המימן. ניתן להפיקו באמצעות פירוק מים למימן וחמצן בתהליך הפוך לתהליך בו משתמשים במימן כדלק. תהליך פירוק זה דורש כמות גדולה של אנרגיה. מטרת אחד המחקרים הנערך במגדל השמש היא למצוא דרכים לנצל את אנרגיית השמש המרוכזת במגדל השמש לצורך זה. סמנו אילו מבין ההיגדים הבאים נכונים ותומכים בהשקעת כסף להמשך מחקר זה: עמוד 170 מתוך 221

171 א. ב. ג. ד. מערכת אספקת אנרגיה הפועלת על מימן ידידותית לסביבה. מתחילים ממים ומסיימים במים, ללא כל תוצרי לוואי. ניתן להשתמש במערכת מגדל שמש להפקת מימן ממים במקומות רבים בעולם. מימן הוא חומר דליק, והתגובה שלו עם חמצן יכולה לגרום לפיצוץ. גז המימן המשתחרר בפירוק המים, ניתן להעברה בצינורות או במיכלים לכל מקום בו הוא נדרש. שאלה 3 ערן טוען שכל הסיפור על שימוש במימן כדלק הוא בלתי הגיוני, מכיוון שאנו מבצעים אותו תהליך לשני כיוונים: תחילה אנו משקיעים אנרגיה בפירוק המים לצורך הפקת המימן, ולאחר מכן אנו משתמשים במימן ובחמצן להפקת אנרגיה ונוצרים מים מחדש. הוא טוען שבהתאם לחוק שימור האנרגיה לא ניתן ליצור אנרגיה יש מאין, ולכן אין כאן רווח של אנרגיה ולא כדאי לבצע את התהליך. האם ערן צודק בטיעוניו? הסבירו. שאלה 4 הספק קרינת השמש הנופל בשעת צהריים )הקרינה בכיוון מאונך לקרקע בקירוב( על שטח של מטר מרובע הוא מסדר גודל של קילוואט )1,000 וואט שהם 1,000 ג'אול בשנייה(. הניחו כי נצילות המערכת היא 50% )כלומר אחוז זה מקרינת השמש נקלט במגדל השמש והופך לחום(. עמוד 171 מתוך 221

172 חשבו מהי כמות האנרגיה הכוללת שניתן לנצל במשך שעה )3,600 שניות( בשעת צהריים, באמצעות מגדל השמש במכון ויצמן. השתמשו בנתונים המספריים שבקטע הראשון, וסמנו איזו מבין התשובות הבאות נכונה. 6,300,000,000 ג'אול. א. 3,500 ג'אול. ב. 1,750,000 ג'אול. ג. 12,600,000,000 ג'אול. ד. 3,600 ג'אול. ה. עמוד 172 מתוך 221

173 שאלה 5 ממשלת ישראל שוקלת את ההצעה להקים מגדל שמש להפקת אנרגיה. זהו פרויקט גדול, הדורש השקעות גבוהות, ועלות האנרגיה המופקת באמצעותו גבוהה מזו המופקת באמצעות שריפת דלקים מחצביים )נפט גז טבעי וכו'(. האם כדאי לדעתך להשקיע כסף במחקר ופיתוח של טכנולוגיות הפקת אנרגיה באמצעות מגדל השמש? סמנו ליד כל משפט אם הנך מסכים / לא מסכים: א. לא כדאי, צריך למצוא דרכים פשוטות יותר וזולות יותר להפקת מסכים / לא מסכים אנרגיה. ב. לא כדאי, מכיוון שטכנולוגיה זו המספקת "אנרגיה נקייה" )ללא מסכים / לא מסכים פליטת מזהמים( עלותה גבוהה מידי. ג. לא כדאי, מכיוון שטכנולוגיה זו מתאימה רק לאזורים מישוריים מסכים / לא מסכים פתוחים במדבר ולא לאזורים עירוניים. ד. כדאי, מכיוון שמלאי הדלקים המחצביים בעולם אוזל, יש צורך מסכים / לא מסכים בחלופות ומגדל השמש הוא חלופה טובה. ה. לא כדאי, מכיוון שכמות האנרגיה החשמלית המופקת באמצעות מסכים / לא מסכים מגדל שמש אינה מספיקה לצורכי עיר גדולה. מסכים / לא ו. כדאי, מכיוון שהשמש תספק אנרגיה לעוד שנים רבות. מסכים עמוד 173 מתוך 221

174 מחוון למשימה מגדל השמש במכון ויצמן הנושאים בתכנית הלימודים: אנרגיה ואינטראקציה סוגי אנרגיה והמרה. ההקשר: משאבי- טבע בהיבט חברתי וגלובלי שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע המרת אנרגיה בתחנות המפיקות אנרגיה חשמלית. יכולות - מיומנות השוואה ניקוד מלא )100%(: הדברים הדומים: טורבינה וגנרטור ההבדלים: מקור האנרגיה )בתחנה תרמוחשמלית שורפים חומרי דלק, במגדל שמש קרינת השמש(, החומר המניע את הטורבינה )בתחנה תרמוחשמלית הקיטור, במגדל השמש אוויר דחוס בטמפרטורה גבוהה( ניקוד חלקי צוינו רק חלק מהדברים השווים, או רק חלק מההבדלים. ללא ניקוד: תשובות שאינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: : יכולות מיומנות של הבנת-הנקרא. יכולת זיהוי נימוקים תומכים המבוססים על ידע מדעי. ידע של מדע תכונות המימן ניקוד מלא 100%: תשובות א, ב ו- ד. ניקוד חלקי: 33% על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות בדיקת יכולת יישום של ידע מדעי; הבנת הנקרא ניקוד מלא )100%(: ערן צודק בטענה שבהתאם לחוק שימור האנרגיה, לא ניתן להרוויח אנרגיה ואנרגיה אינה נוצרת יש מאין. עמוד 174 מתוך 221

175 ערן אינו צודק בטענה שהתהליך אינו כדאי, מכיוון שבתהליך זה משתמשים באנרגיית השמש להפקת המימן שישמש כחומר דלק, כלומר ממירים אנרגיית שמש לאנרגיה זמינה לשימוש. ניקוד חלקי )50%(: הסבר נכון מדוע ערן צודק, או הסבר נכון מדוע אינו צודק. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע נצילות וחישוב כמויות אנרגיה ניקוד מלא )100%(: תשובה א. הסבר: בשעה יש 3,600 שניות. שטח איסוף הקרינה מהשמש 3,500 מטרים )כלל המראות(. ממטר מרובע אחד מקבלים 500 וואט )ג'אול בשניה(. מכפלה של שלושת המספרים נותנת: 6,300,000,000 ג'אול. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: הבעת דעה לגבי כדאיות ההשקעה בפיתוח טכנולוגיית מגדל השמש ללא ניקוד עמוד 175 מתוך 221

176 מלפפונים כבושים ** יוכי ושפי ידועים בשכונה כטבחית וטבח מעולים. מאז ומעולם נטוש ביניהם ויכוח למי מהם יש מתכון יעיל יותר לכ בו ש ירקות. תלמידים החליטו לבדוק למי מהם מתכון טוב יותר באמצעות עריכת בדיקות במעבדת בית הספר. הם לקחו את המתכונים של שניהם, אספו צנצנות זכוכית והחליטו לכבוש מלפפונים על פי שני המתכונים ולהשוות את התוצרים. חומרים אופן ההכנה - מתכון של יוכי 1 ק"ג מלפפונים טריים שטופים היטב; כמה ראשי שום, גבעול שמיר; 2 כוסות מים + 1 כוס חומץ לדחוס את המלפפונים לצנצנת, לשפוך עליהם את הנוזלים, לסגור את הצנצנת ולהעמיד על אדן החלון. מתכון של שפי 1 ק"ג מלפפונים טריים נקיים מנוגבים משאריות עפר ולכלוך גס ; כמה ראשי שום, גבעול שמיר; 2 כוסות מים+ 2 כפות מלח מומסות לדחוס את המלפפונים לצנצנת, לשפוך עליהם את הנוזלים, לסגור את הצנצנת ולהעמיד על אדן החלון. אחת ליומיים בדקו התלמידים את השינויים שחלו בצנצנות המלפפונים, תארו את מידת העכירות של המים ומדדו את דרגת החומציות )ph( דרגת החומציות )ph( נמדדת בעזרת מקלוני בדיקה מיוחדים. צבע המקלונים משתנה על פי ph התמיסה שאליה הוכנסו. עכירות המים נאמדת באופן יחסי למים צלולים על פי העין. את דרגת העכירות מסמנים כך: אין עכירות, + מעט עכירות, +++ עכירות רבה. הטבלה הבאה מציגה את תוצאות המדידות של התלמידים: טבלה: השינויים בדרגת החומציות ובעכירות המים, שחלו בצנצנות המלפפונים משני המתכונים, במהלך 12 ימים. ימים בצנצנות לפי מתכון של יוכי דרגת חומציות ph בצנצנות לפי מתכון של כוכי בצנצנות לפי מתכון של יוכי עכירות המים בצנצנות לפי מתכון של כוכי כעבור 12 ימים היו המלפפונים בשתי הצנצנות כבושים: רכים מעט וצבעם היה ירוק זית עמוד 176 מתוך 221

177 שאלה 1 אם המשפט הוא תוצאה שלו, פ אם סמנו מ ליד משפט שהוא מסקנה מהממצאים, ת הוא פירוש לתוצאה. מה שחשוב להחמצה הוא ph נמוך. o ניתן להחמיץ מלפפונים בחומץ וגם במלח. o. ph בתהליך הכבישה במלח חלה ירידה הדרגתית ב- o.ph יש קשר בין עלייה בעכירות מי המלח לבין ירידת ה- o העלייה בעכירות המים נובעת מעלייה בריכוז החיידקים. o שאלה 2 התלמידים שערו שיש קשר בין ירידת ה- ph ומספר החיידקים בצנצנות. כדי לבדוק את ההשערה הם בחרו במתכון של כוכי והעמידו 5 צנצנות חדשות עם מלפפונים ובדקו את ה- ph ואת מספר החיידקים במשך חודש ימים. כדי לבדוק את מספר החיידקים לאורך זמן הם לקחו בכל בדיקה 0.5 מ"ל ממי המלפפונים מכל אחת מ- 5 הצנצנות וזרעו על צלחות פטרי עם מצע גידול. לאחר כיממה הופיעו על הצלחת מושבות חיידקים. כל מושבה נוצרה מחיידק אחד שהיה במי המלפפונים. תוצאות הבדיקות מתוארות בגרף ובטבלה: ה- PH הממוצע בתמיסת המלפפונים לאור זמן זמן בימים יום מספר חיידקים בממוצע 100, ,000,000 63,000,000 5,000, , PH א. מה מקור החיידקים שהיו במי הצנצנות? ב. החיידקים משפיעים על ה ph וה- ph משפיע על החיידקים. הסבירו. ג. מה הוא ה- ph שבו מספר החיידקים הרב ביותר? הסבירו. שאלה 3 עמוד 177 מתוך 221

178 בבתי החרושת לשימורים מחמיצים את המלפפונים בכלים גדולים ופתוחים ואחרי שבועיים, כאשר צבע המלפפונים הופך ירוק זית והם מתרככים מעט, מעבירים אותם לקופסאות השימורים, עם המים בהם הוחמצו, חותמים את הקופסאות ומעבירים אותם תהליך של פ יס ט ור: חימום לטמפרטורה של 65 מעלות צלסיוס במשך רבע שעה. מה מטרתו של תהליך הפיסטור? שאלה 4 תהליך דומה לתהליך המתרחש בעת כבישת מלפפונים חל כאשר הופכים חלב ליוגורט. אם מודדים את דרגת החומציות של החלב מוצאים כי ph החלב הוא בערך 8, ואילו של היוגורט הוא 4 בערך. היוגורט מכיל חומר בשם חומצת חלב. בנוכחות חומצת חלב הופך החלב הנוזלי לסמיך יותר. יוכי הסכימה לתת לתלמידים גם מתכון להכנה ביתית של יוגורט: 1. מרתיחים ליטר חלב. 2. מפסיקים את החימום ומשאירים את הסיר סגור עד שהטמפרטורה יורדת ל 40 מעלות בערך )"חלב פושר"(. 3. מוסיפים לחלב הפושר 3 כפות גדושות של יוגורט קנוי, או שאריות של יוגורט ביתי שהוכן קודם ומערבבים. 4. מעבירים את התערובת לכלי נקי, מעמידים למשך 12 שעות. היוגורט מוכן כאשר התערובת סמיכה. 5. את היוגורט המוכן יש לשמור במקרר. א. ב. המשפטים הבאים הם הסברים לשלבי ההכנה של יוגורט. כתבו ליד כל הסבר את מספר השלב המתאים מהמתכון: כך ממיתים את כל המיקרואורגניזמים שבחלב הטרי כך מעכבים התפתחות חיידקים לא רצויים כך מונעים כניסה של חיידקים מהאוויר כך מאפשרים הצטברות חומצה בתהליך שאורך זמן כך מספקים חיידקים שיסייעו בהפיכת החלב ליוגורט אחרי הניסויים שערכו התלמידים בכבישת מלפפונים וייצור יוגורט, הפסיקה התלמידה עדינה לאכול זיתים ומלפפונים כבושים וגם ביוגורט היא מאסה. היא טוענת כי המוצרים מכילים חיידקים וחיידקים עלולים לגרום למחלות. הציגו טיעון נגדי שעשוי לשכנע את עדינה לשוב ולאכול מאותם מוצרים. עמוד 178 מתוך 221

179 שאלה 5 לפניכם מספר עובדות על חיידקים שפעילים בתהליך ההחמצה. סמנו את העובדות המסבירות את תהליכי כבישת המלפפונים ואת תהליכי יצירת יוגורט. א. חיידקים אלו הם יצורים זעירים בעלי תא אחד חסר גרעין. ב. חיידקים אלו ניזונים מחומר אורגני הנמצא בסביבתם. ג. חיידקים אלו מבצעים תהליך של נשימה אנאירובית )תסיסה(. בתהליך זה מתפרק החומר האורגני שהם קלטו מהמצע. בפירוק החומר האורגני מופקת אנרגיה המאפשרת את פעילות החיידקים. תוצרי הפירוק הם חומצה ופחמן דו חמצני. ד. החיידקים מתרבים בתהליך של חלוקה. ה. קצב ההתרבות של חיידקים אלו תלוי בתנאי הסביבה בה הם חיים ובכמות המזון הזמינה להם. ו. פעילות הנשימה ופעילויות אחרות בתאי חיידקים אלו תלויות בטמפרטורה. בטמפרטורות גבוהות מ 50 מעלות רוב הפעילויות הללו נפסקות והחיידקים מתים. עמוד 179 מתוך 221

180 מחוון למשימה מלפפונים כבושים הנושא בתכנית הלימודים: מיקרואורגניזמים ההקשר: טכנולוגיה בהיבט אישי וחברתי; בריאות מעובד מתוך: גולדין ברנהולץ, )1990( פרקים במיקרוביולוגיה מעבדות, מעבדה 21 למורה. שאלה 1 מטרת השאלה: ידע על מדע תוצאה ומסקנה יכולות הבחנה בין תוצאת ניסוי לבין מסקנה ופירוש ממצאים, הבנת הנקרא ניקוד מלא )100%(: סמנו לפי הסדר: מ, מ, ת, מ, פ ניקוד חלקי : 20% לכל סימון נכון ללא ניקוד: תשובות לא נכונות או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע מיקרואורגניזמים יכולות הפקת מידע מגרף ומטבלה. ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שלושת סעיפי השאלה א. חיידקים נמצאים בכל מקום. ניתן להניח שהיו חיידקים בצנצנות הזכוכית ועל כל המרכיבים מהאוויר. שהוכנסו לצנצנות )מלפפונים טריים, שום, שמיר, מים( וגם חדרו לצנצנות חיידקים ב. החיידקים בצנצנות מפרישים חומצה המורידה את ה- ph. ככל שמספר החיידקים עולה כך מצטברת יותר חומצה וה- ph יורד. כאשר ה ph יורד מתחת לסף מסוים פוחתת התחלקות תאי.7.5 החיידקים )התרבותם(, חלקם מתים ומספרם יורד. ג. לפי הטבלה המספר המרבי של החיידקים היה ביום הרביעי, ה- ph באותו יום היה בערך למורה: יש לזכור כי בצנצנת המלפפונים מתקיימות אוכלוסיות של מגוון מיקרואורגניזמים. שינויי הpH המתוארים בגרף, מבטאים את סך כל החומרים המופרשים למים מפעילותם של אותם מיקרואורגניזמים. הטבלה, לעומת זאת, משקפת את השינויים במספרם של חיידקי ההחמצה מתוך כלל המינים בצנצנת. לכן, אפשר להבין כי העלייה ב ph שנצפתה בימים הראשונים של הניסוי מקורה בפעילות של חיידקים או שמרים ממין אחר, שהפרישו לתמיסה חומרים בסיסיים. ניקוד חלקי : 33% לכל סעיף שענו נכון. לא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע שימור מזון, פיסטור ניקוד מלא )100%(: הפיסטור נועד כדי להמית חיידקים שנותרו במי המלפפונים לאחר סיום תהליך ההחמצה. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה או לא ענו. עמוד 180 מתוך 221

181 שאלה 4 א. מטרת השאלה: יכולות קישור בין פעולה לבין הסבר, הצגת נימוק לטענה, יישום ידע ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. כך ממיתים את כל המיקרואורגניזמים שבחלב הטרי כך מעכבים התפתחות חיידקים לא רצויים כך מונעים כניסה של חיידקים מהאוויר כך מאפשרים הצטברות חומצה כתהליך שאורך זמן כך מספקים חיידקים שיסייעו בהפיכת החלב ליוגורט 3 4 ב. טיעון נגדי: ההרתחה ממיתה את החיידקים בחלב שעלולים לגרום למחלות; או, החיידקים שגורמים להחמצה אינם גורמים מחלות. למורה: הטענה של עדינה נובעת מתפיסה שגויה נפוצה: כל החיידקים הם גורמי מחלות. לא כך הדבר, החיידקים המועילים רבים יותר. ניקוד חלקי: סעיף א )50%( 10% לכל היגד שהותאם להסבר סעיף ב 50% לתשובה נכונה ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מטקסט, יישום ידע ניקוד מלא )100%(: א. סמנו היגדים ב, ג, ה, ו ניקוד חלקי: 25% לכל משפט שסומן נכון ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. עמוד 181 מתוך 221

182 קומפוסט מהמטבח לאדמה "כאשר אני מכינה סלט ירקות, אני נוהגת לשים את החלקים הפגומים ואת מארוחת ולא בפח האשפה. יחד עם קליפות ביצים הקליפות בכלי נפרד, ה"קומפוסטר" - הם יגיעו אל הבוקר, גרגרי קפה ושאריות לחם לא טרי שבפינת החצר." אמרה גברת משולם. הקומפוסטר הינו מכל מיחזור אליו משליכים את הפסולת האורגנית הטבעית )פסולת אורגנית מכילה חומרים אורגנים טבעיים שאינם תוצר האדם(. בתהליך המתרחש בקומפוסטר, הפסולת הופכת לקומפוסט שהוא דשן אורגני עשיר ומשובח. קומפוסטר שאלה 1 לגברת משולם גינה קטנה בחצר וכמה עציצים במרפסת. בעבר נהגה אורגני לדישון דשן לקנות הגינה והעציצים, עד שהבינה שצורכי הגינה שלה מצויים במטבח שלה... סמנו את החומרים אותם יכולים הצמחים לקבל מדשן אורגני: פחמן דו-חמצני א. סוכרים ב. מים ג. חלבונים ד. מינרלים )מלחים( ה. שאלה 2 א. אלו שני יסודות כימיים נמצאים בכל החומרים האורגניים? ב. עזרו לגברת משולם למיין בטבלה את הפריטים הבאים לפריטים העשויים מחומרים אורגנים ולפריטים העשויים מחומרים אנאורגאניים. חרצני זיתים, קלחי תירס, נייר עיתון, פחית אלומיניום, פרחים שנבלו, קליפות אשכוליות, סלסלת קש, מסמר, שברי זכוכית, קרטון, בד כותנה, קליפות של גרעיני חמניות, גזם של עצים ושיחים, גביע פלסטיק של גבינה. פריטים העשויים מחומרים אורגניים פריטים העשויים מחומרים אנאורגאניים שאלה 3 עמוד 182 מתוך 221

183 פירוק השאריות האורגניות נעשה ברובו על ידי חיידקים ופטריות. פעילות החיידקים והפטריות גורמת לפרוק החומרים האורגניים לחומרים אנאורגאניים. החיידקים והפטריות מייצרים אנזימים מיוחדים וחומצות, ובעזרתם הם מפרקים חומרים אורגניים. ערמת הקומפוסט היא בית גידול למיגוון גדול של יצורים כמו שלשולים וחיפושיות. יצורים אלה מסייעים לתיחוח ערמת הפסולת ומייעלים את תהליך פירוק הפסולת ולכן הם משולים למחרשות קטנות. לפניכם היגדים. סמנו ליד כל היגד נכון / לא נכון. פעולת השלשולים מגדילה את שטח המגע של החומר האורגני שבפסולת עם האוויר ועם החיידקים. תהליך פירוק החומר האורגני בערמת הפסולת מתבצע בעיקרו ללא נוכחות חמצן. קיימת הקבלה בין פעולת פירוק הפסולת המתבצעת על-ידי החיידקים לבין פעולת האנזימים במערכת העיכול באדם. נכון / לא נכון נכון / לא נכון נכון / לא נכון שאלה 4 א. בעלון ההסברה של המשרד לאיכות הסביבה מצאה גברת משולם הוראות להכנת קומפוסט בקומפוסטר ולטיפול בו. כתבו את האות של ההסבר ליד ההוראה המתאימה לו. ההוראה 1. יש להכניס למכל ג ז ם קצוץ )קטעים של ענפים שנגזמו מעצים ושיחים(. 2. יש לערבב את הערימה מדי פעם באמצעות קלשון או מוט 3. ערימת הקומפוסט צריכה להיות לחה כמטלית סחוטה. במידת הצורך יש להוסיף מים. 4. רצוי להוסיף גם קליפות ביצים. א. ב. ג. ד. ההסבר על מנת לספק חמצן לתהליך הפירוק. תהליכי החיים של היצורים המפרקים אינם מתקיימים בתנאי יובש. בחומר שמקורו בצמחים בלבד יש מעט סידן. להגדלת שטח המגע של הפסולת לפעולת המפרקים. ב. כאשר מכניסים מד-טמפרטורה לקומפוסט שבמכל רואים שהטמפרטורה בו גבוהה מזו שבסביבה. מהו ההסבר לכך? שאלה 5 בפרויקט חקר בבית הספר החליט דני משולם לבדוק את השפעת הדישון בקומפוסט לעומת תוספת של דשן כימי )לא אורגני( על גובה של צמחי התורמוס ששתל בגינתו. כעבור חודש הוא מדד את גובה הצמחים והתוצאות שקבל רשומות בטבלה: עמוד 183 מתוך 221

184 הטיפול טבלה: גובה הצמחים )בס"מ( בטיפולים השונים דישון בקומפוסט )3 צמחים( דישון בדשן כימי )3 צמחים( ללא דשן )3 צמחים( גובה הצמחים )בס"מ( ממוצע גובה של הצמחים )בס"מ( א. רשמו לפחות ארבעה גורמים קבועים שיש לשמרם במהלך הניסוי. ב. מתוך התוצאות הגיע דני למסקנה שדישון בקומפוסט תורם לגובה הצמחים יותר מדישון כימי. רינה טוענת שלא ניתן להסיק מסקנה כזו מהנתונים בטבלה. האם רינה צודקת? נמקו. שאלה 6 סמנ/י את מידת הסכמתך עם ההיגדים הבאים: ההיגד מסכים/ה מסכים/ה לא מסכים/ה ביותר עמוד 184 מתוך 221

185 א. יש לחייב את כל בעלי הבתים עם גינות להתקין בחצרות בתיהם קומפוסטר. ב. יש לחייב את כל בתי האב בישראל להפריד פסולת אורגנית מפסולת אחרת. ג. הרשות המקומית היא הגוף היחיד שצריך לטפל בפסולת הביתית. ד. אסור להתקין קומפוסטר בחצר כי הוא יכול להפיץ ריחות רעים של רקבון. ה. אני מוכנ/ה להפריד את הפסולת הבייתית כדי לסייע בהקטנת כמויות הפסולת. עמוד 185 מתוך 221

186 מחוון למשימה קומפוסט מהמטבח לאדמה הנושא בתכנית הלימודים: מערכות אקולוגיות, האדם ומעורבותו בסביבה ההקשר: סביבה בהיבט אישי וחברתי מקורות: המשימה מעובדת מתוך : משולם מ., ( 1998(. "קומפוסט, החיים החדשים של שאריות המזון" עמודים. כמעט 17, 2000 מקורות נוספים: 1. אתר מישגב אתר המועצה המקומית המתאר בקצרה את הקומפוסטר ומציעה אותו לתושבים 2. אתר מעריב חיים בירוק כתבה בנושא קומפוסט אתר האוניברסיטה הפתוחה עולם החיידקים 3. המרכז ללימודי מחזור ואיכות הסביבה, העמותה לקידום החינוך למיחזור בגליל המערבי. סיור במפעל קומפוסט 4. אתר המשרד לאיכות הסביבה קומפוסט בחצר הבית ערכת הסברה &endispwhat=object&endispwho=index_pirsumim^l278&enzone=widepublicads שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע הרכב הדשן; ניקוד מלא )100%(: סימנו את תשובה ה. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. הזנה בצמחים עמוד 186 מתוך 221

187 שאלה 2 מטרת השאלה: ידע של מדע חומר אורגני ואנאורגני ניקוד מלא )100%(: סעיף א' סעיף ב' יכולות מיון חומרים שני היסודות הנמצאים בכל חומר אורגני הם פחמן ומימן. השלימו את הטבלה כראוי. פריטים העשויים מחומרים אורגניים חרצני זיתים קלחי תירס נייר עיתון פרחים שנבלו קליפות אשכוליות סלסלת קש קליפות של גרעיני חמניות בד כותנה קרטון גזם של עצים ושיחים גביע פלסטיק של גבינה פריטים העשויים מחומרים אנאורגאניים פחית אלומיניום מסמר שברי זכוכית ניקוד חלקי: סעיף א ( 44%( תשובה נכונה סעיף ב )56%( 4% על כל אחד מהפריטים בטבלה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. הערה למורה: השאלה מזמנת טיפול בנושא מאפייני חומרים. אפשר למיין את החומרים האורגניים לחומרים אורגניים טבעיים ולסינתטיים )גביע הפלסטיק(. כמו כן ניתן למיין את החומרים האורגניים לחומרים המתפרקים בתהליך ביולוגי וכאלה שאינם מתפרקים בדרך זו )גביע הפלסטיק(. שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע תהליך העיכול, תהליכי פירוק אירובי ואנאירובי. יכולות יישום ידע של מדע ניקוד מלא )100%(: סמנו תשובות בסדר הבא: 1- נכון ; א נכון; ל נכון הערה למורה: בסעיף 3 ההקבלה היא בתהליך הפירוק על ידי אנזימים, אך לא בהכרח ברמת התוצרים. ניקוד חלקי : )33%( : על כל תשובה נכונה. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת, או לא ענו. שאלה 4 עמוד 187 מתוך 221

188 מטרת השאלה: ידע של מדע מפרקים במערכת האקולוגית, תהליכי נשימה, מים ביצורים חיים. יכולות - התאמה בין טענה )הוראה( לנימוק )הסבר( ניקוד מלא )100%(: סעיף א' התאימו את ההוראה להסבר על פי הסדר הבא : 1- ד ; 2- א ; 3 ; ב 4 ג. סעיף ב' ענו כי תהליכי הנשימה של החיידקים מלווים בשחרור אנרגיית חום לסביבה הגורמת לעליית הטמפרטורה בקומפוסט. ניקוד חלקי : סעיף א' )60%(: סעיף ב 40% לתשובה נכונה. ללא ניקוד: 15% על כל התאמה נכונה. התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: ידע על מדע גורמים קבועים בניסוי, תוצאות ומסקנות יכולות תכנון ניסוי, קריאת טבלה, הסקת מסקנות מתוך טבלה, חשיבה ביקורתית, בניית נימוק לטענה. ניקוד מלא )100%(: סעיף א רשמו לפחות ארבעה גורמים קבועים, לדוגמה: מרחק בין הצמחים, סוג הקרקע, טמפרטורה, גובה התחלתי, עוצמת אור, תנאי השקיה. סעיף ב ענו שרינה צודקת )לא ניתן להסיק מהתוצאות שבטבלה מהי השפעת סוג הדישון על גובה הצמחים( והציגו נימוק רלוונטי, לדוגמה: מספר הצמחים קטן מדי; או, הטבלה מציגה את האורך הסופי אליו הגיעו הצמחים בטיפולים השונים, בטבלה לא צוין האורך ההתחלתי של הצמחים. הערה: יש לקבל כתשובה נכונה אם תלמיד רשם בגורמים הקבועים גובה התחלתי שווה, ולכן בסעיף ב' ענה - דני צודק, על סמך תוצאות הניסוי ובהנחה שהגובה ההתחלתי שווה. ניקוד חלקי: סעיף א )80%(: 20% על כל גורם קבוע. סעיף ב )20%(: על בניית הטיעון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: בדיקת עמדות בנושא מיחזור פסולת. ללא ניקוד. עמוד 188 מתוך 221

189 כל מיני כרובים מה מקורם של הירקות שאנו אוכלים בסלט או מבשלים במרק? בדיקה במגדיר הצמחים מגלה כי האדם בחר מספר קטן יחסית של סוגים מתוך מספר קטן עוד יותר של משפחות צמחים, כמקור למגוון צמחי המאכל שלו. התהליך נקרא תרבות צמחים. משפחת המצליבים לדוגמה, מכילה כמה סוגים של צמחים שחלקם משמשים לצורכי אדם, כמו: חרדל המשמש כתבלין, לפתית כמקור לשמן מאכל, מנתור המשמש לנוי והסוג המגוון ביותר כרוב המשמש למאכל. לסוג כרוב מספר מינים וזנים המשמשים למאכל, ביניהם: כרוב, כרובית, קולורבי וברוקולי. 1 קיים קשר מסוים בין צמחי המאכל הללו לבין צמח בר נפוץ גם בארצנו, ששמו כרוב החוף. כרוב החוף על מנת ללמוד על תנאי הגידול של כרוב החוף ביצעו תלמידי בית ספר בחיפה מחקר אקולוגי בשלושה בתי גידול: חולות חוף הים, שדה ב ור בהרי הכרמל, שטחי פסולת בניין ליד שדה הבור בכרמל. בחוף הים הקרקע חולית, מאווררת מאוד ומים מחלחלים בה במהירות. הלחות היחסית הממוצעת באוויר גבוהה )מעל 70%( ונושבת רוח מערבית חזקה בשעות מסוימות המביאה אתה רסיסים של מי-מלח מהים. על הכרמל הקרקע היא אדמה אדומה-כהה )ט ר ה רו ס ה( ומתאימה לחקלאות. הלחות נמוכה יותר )עד 60%( מאשר באזור חוף הים והרוח המערבית בדרך כלל חלשה יותר. בחוף הים וגם על הכרמל כמות המשקעים השנתית הממוצעת היא כ- 600 מ"מ. בשטחי פסולת הבניין התערבבו בקרקע משקעי גיר שיצרו עם מי הגשם סביבה בסיסית שאינה מתאימה לשורשי הצמחים. במועד מסוים נדגמו 12 צמחי כרוב החוף בכל אחד מבתי הגידול, ונבדקו מספר תכונות שלהם: גובה הצמח, מספר העלים על הגבעול, מספר השערות על העלה )בממוצע לסמ"ר(, מספר פרחים ומספר פירות. עמוד 189 מתוך 221

190 עמוד 190 מתוך 221

191 שאלה 1 ארגנו בטבלה הבאה את המידע שבקטע. בתי הגידול חוף הים התנאים א. ב. ג. ד. שדה בור בכרמל שטח של פסולת בניין בכרמל שאלה 2 א. בבית הגידול של חוף הים שוררים תנאים הנחשבים לקיצוניים להתפתחות צמחים. תנאים קיצוניים שוררים גם בבתי גידול מדבריים. מתוך הקטע רשמו תנאי אחד שהוא קיצוני להתפתחות צמחים הקיים בחוף הים וגם במדבר, והסבירו מה הסיבה להיווצרות התנאי הקיצוני בכל אחד מבתי הגידול. ב. מבין תכונות הכרוב שנבדקו במחקר רשמו תכונה אחת שמועילה )מהווה יתרון( במיוחד לצמחים הגדלים בחוף הים. נמקו. שאלה 3 בדיאגרמה הבאה מוצגות תוצאות המדידות בשלושת בתי הגידול שנבדקו: תכונות של כרוב החו בשלושה בתי גידול גודל ממוצע "מ גו ה מ פר עלים ערות מ פר פרחים מ פר פירות תכונות ה ור טח פ ולת ני חו הים השלימו את המשפטים הבאים המסכמים את ממצאי המחקר: עמוד 191 מתוך 221

192 א. ב. ג. ד. ה. הגובה הממוצע הגדול ביותר היה של הצמחים שנדגמו בבית הגידול כמעט אין הבדלים בין שלושת בתי הגידול בתכונה נמצא רק הבדל קטן בין שלושת בתי הגידול ביחס לתכונה מספר הפירות הקטן ביותר )בממוצע( נמצא בצמחים שגדלו ב בכל התכונות נמדדו תוצאות נמוכות ביותר בצמחים שבבית הגידול שאלה 4 התלמידים הציעו שני הסברים להבדלים שנמצאו במספר הפירות על הצמחים בבתי הגידול השונים: אלון טען ההבדל במספר הפירות בין הצמחים בבתי הגידול השונים הוא מקרי. רותם טענה מספר החרקים המאביקים שונה בין בתי הגידול. א. הביאו נימוק שיבסס אחת מהטענות. ב. הציעו תצפית בעזרתה ניתן יהיה לבדוק את הטענה. שאלה 5 בהמשך מחקרם, התלמידים אספו זרעים של צמחי כרוב החוף שגדלו סמוך לחוף הים וזרעו אותם בחלקת ניסוי בכרמל. התלמידים בדקו את גובה הצמחים, מספר השערות על העלים, מספר הפרחים ומספר הפירות שלהם. א. מה היא השאלה שהתלמידים בקשו לבדוק באמצעות הניסוי שבצעו? ב. כיצד יכולות תוצאות הניסוי לענות על שאלת המחקר? עמוד 192 מתוך 221

193 מחוון למשימה כל מיני כרובים הנושא בתכנית הלימודים: מערכות אקולוגיות התאמה והסתגלות ההקשר: סביבה מעובד על פי: ברומר מ., הכרוב כאמצעי להוראת נושאים שונים בביולוגיה עלון מורי הביולוגיה שאלה 1 מטרת השאלה: יכולות המרת מידע מטקסט לטבלה ניקוד מלא )100%(: השלימו את הטבלה, לפי הדוגמה: התנאים בתי הגידול חוף הים שדה בור בכרמל שטח של פסולת בניין בכרמל טרה-רוסה מעורבת בגיר )בסיסית( מתחת ל- 60% 600 מ"מ רוח חלשה יותר מאשר בחוף הים טרה-רוסה מתחת ל- 60% 600 מ"מ רוח חלשה יותר מאשר בחןף הים קרקע לחות יחסית ממוצעת באוויר משקעים )ממוצע שנתי( רוח חולית, מאווררת ומחלחלת מעל 70% 600 מ"מ רוח חזקה בשעות מסוימות, מעורבת ברסס מי -מלח ניקוד חלקי: 6% לכל תשובה נכונה ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 193 מתוך 221

194 שאלה א. ב. 2 מטרת השאלה: ידע של מדע התאמת צמחים לתנאי יובש ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה בחוף הים כמו גם במדבר, סובלים הצמחים מיובש, מחסור במים זמינים. בחוף מקורו של היובש הוא בתשתית החולית שמים מחלחלים דרכה ואינם זמינים לשורשים. גם רסס המלח מהים גורם להתיבשות העלים והגבעולים אליהם הוא נדבק. במדבר היובש נגרם ממיעוט משקעים. כל תשובה נכונה ומנומקת. לדוגמה: השערות שעל העלה מבודדות את פנים העלה מתנאי הסביבה ומקטינות את הדיות מהעלים; או, מספר קטן יותר של עלים מקטין את הדיות ומשפר את מאזן המים של הצמח. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על אחד הסעיפים. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. 3 שאלה מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מדיאגרמה ניקוד מלא )100%(: השלימו נכון את כל המשפטים לפי הדוגמה: פסולת בניין, מספר עלים, מספר שערות, שדה בור, שדה בור ניקוד חלקי: 20% לכל משפט שהשלימו נכון. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה א. ב. 4 מטרת השאלה: ידע על מדע מתן הסבר, תכנון תצפית ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה )התייחסו לאחת הטענות ונמקו( נימוק לביסוס טענתו של אלון: המדגם קטן. נלקחו רק 12 צמחים מכל בית גידול; נימוק לטענתה של רותם: בחוף הים יש כנראה יותר מאביקים ולכן יותר פרחים מואבקים והופכים לפירות. דרך לבדיקת טענתו של אלון: להגדיל את המדגם; דרך לבדיקת טענתה של רותם: לבצע ספירה של מספר המאביקים המבקרים צמח מסוים במשך זמן נתון, ולעשות זאת באותו זמן )באותה שעה ביום( בצמחים משלושת בתי הגידול. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון על אחד מסעיפי השאלה. ללא ניקוד: כל תשובה אחרת או לא ענו. עמוד 194 מתוך 221

195 5 שאלה מטרת השאלה: ידע של מדע תורשה וסביבה א. ב. ידע על מדע הקשר בין שאלת מחקר לבין תוצאות ומסקנות יכולות ניסוח שאלת מחקר; חיזוי תוצאות והסבר הקשר ביניהן לבין שאלת המחקר. ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני הסעיפים של השאלה: השאלה: האם הצמחים שיתפתחו מהזרעים יהיו דומים בתכונותיהם לצמחים שגדלו בחוף הים או לצמחים שגדלו בכרמל? או: מה קובע את תכונות הצמחים: התורשה )מקור הזרעים( או הסביבה )חוף הים לעומת הכרמל(?. המרכיב התורשתי של התכונות יתגלה אם הצמחים שמקורם מהחוף וגדלו בכרמל, ייראו כמו צמחי האם מהחוף. המרכיב הסביבתי יתגלה אם יתברר שהצמחים בגינה דומים יותר לצמחים שאספו בכרמל מאשר לצמחי האם שלהם, שמקורם בחוף. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על אחד הסעיפים. ללא ניקוד: כל התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 195 מתוך 221

196 צמחים נגד פטריות בשנת 1845 פרצה באירלנד מחלת הכימשון שפגעה בגידולי תפוחי האדמה. כתוצאה מהמחלה הושמדו יבולים רבים, קרוב למיליון אירים מתו ברעב ורבים אחרים היגרו לארצות הברית. מחלת הכימשון נגרמת על ידי פטרייה טפילה הגורמת למותו של הצמח. הפטריות הן יצורים שרובם בעלי מבנה רב-תאי המתרבים באמצעות מספר עצום של נבגים זעירים הנפוצים לכל עבר. בין הפטריות יש פטריות טפילות הגדלות על רקמות חיצוניות של צמחים ובעלי חיים. כנגד אותן פטריות הגורמות נזק לגידולים חקלאיים משתמשים בהדברה כימית העלולה לגרום למפגעים אקולוגיים. הבעיות הסביבתיות שהתעוררו דחפו מדענים לחפש אחר חלופות להדברה הכימית. אחת החלופות האפשריות שנבדקה היא שימוש בצמח טי ון דביק כמדביר פטריות. טיון דביק הוא שיח ממשפחת המורכבים, הוא נפוץ בשדות בור ובצידי דרכים. בקיץ הוא פורח בצהוב ומפיץ ריח חריף. טיון דביק בתצפיות ובבדיקות בשדה נמצא כי הטיון מפריש לסביבתו חומרים המעכבים התפתחות אורגניזמים אחרים סביבו. תופעה זו נקראת אל לו פ ת י ה ( =allon שכן, = pathos סבל, כלומר סבל הנובע משכן(. בבדיקות מעבדה מצאו כי מיצויים מחלקים שונים של הצמח טיון הם בעלי פעילות אנטי חיידקית ואנטי פטרייתית וכמו כן הם מסוגלים לעכב נביטה של זרעי צמחים אחרים. חוקרים רצו לבדוק את ההשפעה של מיצויים מטיון על התפתחות פטרייה הגורמת למחלות בצמחים. כאשר מגדלים פטריות על צלחת עם אגר מזין הן מתפתחות למושבות עגולות. החוקרים ערכו את הניסוי הבא: לצלחות המכילות מצע לגידול פטריות הוספו מיצויים, בריכוזים שונים, שהוכנו מעלים של טיון. בכל צלחת נזרע נבג אחד של פטרייה וכעבור מספר ימים נמדד קוטר הפטרייה שהתפתחה מהנבג ונבדקה היווצרות נבגים בפטרייה. בכל ריכוז בוצעו ארבע חזרות. עמוד 196 מתוך 221

197 תוצאות המחקר שנערך מוצגות בטבלה שלהלן: עמוד 197 מתוך 221

198 טבלה 1: השפעת ריכוזים שונים של מיצוי עלי טיון על התפתחות הפטרייה יצירת נבגים חדשים ממוצע הקוטר של פטרייה ריכוז של מיצוי עלי טיון מספר צלחת )ס"מ( )ב-%( כן כן לא לא שאלה 1 א. מה הם המשתנים התלויים שנבדקו בניסוי? ב. מדוע לצלחת מס' 1 לא הוסיפו החוקרים מיצוי טיון? ג. ככל שריכוז המיצוי מטיון גבוה יותר, הכנתו יקרה יותר. מהו הריכוז הנמוך ביותר שהייתם ממליצים להשתמש בו במטרה למנוע התפתחות פטריות? נמקו. שאלה 2 לפניכם גרפים המתארים השפעת ריכוזים שונים של מיצוי טיון על התפתחות פטרייה. ג ב א ד א. סמנו את שמות המשתנים והיחידות על ציר ה- X ועל ציר ה- Y. ב. איזה מבין הגרפים הבאים מתאר נכון את תוצאות הניסוי לגבי קוטר הפטרייה? שאלה 3 בחקלאות אורגנית שאינה משתמשת בחומרי הדברה מלאכותיים הוחלט להשתמש באבקת טיון לצורכי הדברה. רשמו שני נימוקים התומכים בהחלטה זו. שאלה 4 עמוד 198 מתוך 221

199 בוטנים הם גידול חקלאי חשוב אולם קשה לגידול. אחת הסיבות היא ירידה בכושר הנביטה של זרעי הבוטנים הנשמרים זמן ממושך במחסנים. הסתבר כי פטרייה מסוימת תוקפת את הזרעים וגורמת לירידה בכושר הנביטה שלהם. החוקרים שערו כי טבילת הזרעים בחומרים שידוע כי הם מונעים התפתחות של פטריות יכולה לפתור את הבעיה. כדי לבחון את השערתם הם ריססו זרעי בוטנים בנבגים של הפטרייה וכעבור שעתיים חלקו את הזרעים ל- 3 קבוצות: קבוצה אחת של זרעים לא טבלו בנוזל, קבוצת זרעים שניה טבלו במיצוי טיון וקבוצה שלישית טבלו במים מזוקקים, למשך עשר דקות. בכל קבוצה היו 10 זרעי בוטנים. לאחר כל טיפול הונחה כל אחת מקבוצות הזרעים על קרקע מזון מוצק בצלחת סטרילית. כעבור 36 שעות נספרו הפטריות שהתפתחו על הזרעים בטיפולים השונים. החוקרים חזרו על הניסוי 4 פעמים. טבלה 2: השפעת טיפולים שונים על התפתחות פטרייה בזרעים של בוטנים מס' צלחת סוג הטיפול ללא טבילה טבילה במיצוי טיון טבילה במים מזוקקים ממוצע של מספר הפטריות שהתפתחו על הזרעים א. בניסוי זה יש שתי בקורות. הסבירו מה תפקיד כל אחת מהבקורות. ב. סמנו את המשפט המתאר את מסקנת הניסוי. 1. מיצוי טיון הקטין את מספר הפטריות שהתפתחו מ ל מיצוי טיון יכול לשמש כאמצעי להדברת מחלות בזרעים 3. מיצוי טיון מעכב ביעילות התפתחות הפטרייה. 4. טבילה במים מזוקקים לא שינתה את מספר הפטריות שהתפתחו על זרעים. שאלה 5 ברפואה טבעית מוסיפים מיצוי טיון למשחות המיועדות לטיפול בפצעים בעור. על פי הממצאים המובאים, מהי המטרה של הוספת מיצוי טיון למשחות? א. ריכוך העור ב. הגנה מפני השמש ג. איחוי פצעים ד. מניעת התפתחות זיהום בפצע שאלה 6 בשנת 1928 גילה אלכסנדר פלמינג שעובש מסויים )סוג של פטרייה( מעכב גידול של חיידקים בצלחת פטרי. בעקבות הגילוי, הופק מהפטרייה חומר שכונה פניצילין והפך לתרופה האנטיביוטית הראשונה בעולם. רשמו נקודת דמיון אחת בין פעולת התרופה פניצילין לבין הדברה ביולוגית באמצעות מיצוי מצמח הטיון. עמוד 199 מתוך 221

200 מחוון למשימה צמחים נגד פטריות הנושא בתכנית הלימודים: מערכות אקולוגיות ההקשר: בריאות; סביבה בהיבט אישי ומקומי; מדע וטכנולוגיה בחברה מעובד מתוך: "הטבע נגד הטבע" לקט מאמרים באקולוגיה לתלמידי ביולוגיה )2002(. משרד החינוך, המזכירות הפדגוגית, הפיקוח על הוראת הביולוגיה. מקור התמונה של טיון: האוניברסיטה העברית הגן הבוטני של שאלה 1 מטרת השאלה: ידע על מדע א. ב. ג. ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על כל סעיפי השאלה. שאלת חקר, משתנה תלוי ובלתי תלוי, בקרה המשתנים התלויים שנבדקו בניסוי הם: )1( קוטר הפטרייה )2( יצירת נבגים. צלחת מס' 1 שמשה כבקרה. הבקרה מספקת מידע לגבי התפתחות הפטרייה ללא מיצוי ומאפשרת השוואה עם צלחות הניסוי להן הוסף מיצוי טיון. בריכוז 1.6%. בריכוז זה נמצאה ירידה בקוטר הפטרייה וגם נמנעה יצירת נבגים. ]למורה: ייתכן שאותה תוצאה תתקבל גם בריכוז נמוך יותר למשל 1.0% אך אין נתונים על השפעת הריכוזים שבין 0.4% ו- 1.6% [. ניקוד חלקי: 25% על כל אחד מסעיפי השאלה. ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות ייצוג ידע בגרף; קישור בין מידע מטבלה לבין מידע מגרף ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על כל סעיפי השאלה. א. ציר ב. גרף ד X ריכוז מיצוי עלי טיון באחוזים. צירY ממוצע קוטר הפטרייה בס"מ. ניקוד חלקי: סעיף א )50%(: 25% לכל ציר שציינו לגביו שם נכון ויחידות מתאימות. סעיף ב' 50% לתשובה נכונה ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות ניסוח נימוקים לטענה ניקוד מלא )100%(: הציגו שני נימוקים התומכים בהחלטה. לדוגמה: א. אבקת טיון היא מוצר טבעי המתפרק בקרקע. לכן סביר שהיא אינה משפיעה לרעה על הסביבה לאורך זמן. ב. הטיון הוא צמח נפוץ ולכן זמין. עמוד 200 מתוך 221

201 א. ב. ניקוד חלקי )50%(: הציגו נימוק אחד בלבד. ללא ניקוד: הנימוקים אינם רלוונטיים, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע על מדע בקורת, הבחנה בין תוצאה למסקנה ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה. בניסוי שתי בקורות: 1. קבוצת זרעים ראשונה שלא עברה טיפול נוסף לאחר הריסוס בפטרייה ותפקידה לשמש בסיס להשוואה בין זרעים שטופלו במיצוי טיון לבין זרעים שלא טופלו במיצוי. 2. קבוצה שלישית )טבילה במים מזוקקים( בודקת את השפעת הטבילה בנוזל. חשוב לכלול בקורות אלו במערך ניסוי כי הן מאפשרות השוואה עם התוצאות של הטיפול במיצוי טיון והסקת מסקנות לגבי יעילותו. למורה: תפקיד הבקורות הוא לשלול הסברים חלופיים/אלטרנטיביים. למשל: טיפול 3 מאפשר לשלול את ההסבר שעצם הטבילה בנוזל מונעת התפתחות פטריות[. היגד 3 ]למורה: שים לב שתשובות 1 ו- 4 הן תיאור הממצאים ולא מסקנה. תשובה 2 היא הכללה רחבה )מחלות בזרעים( מעבר למה שנבדק בניסוי )פטריות( ולכן אינה יכולה להיות מסקנה מהניסוי. ] ניקוד חלקי: סעיף א' ( 60%( 30% לכל בקורת שצויינה נכון והוסבר נכון תפקידה. סעיף ב - 40% על תשובה נכונה ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הבנת הנקרא ניקוד מלא )100%(: ד ללא ניקוד: תשובות לא נכונות, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: יכולות יישום ידע של מדע; השוואה ניקוד מלא )100%(: הפניצילין הוא חומר המופק מיצור חי אחד ופועל כנגד יצור חי אחר. מיצוי הטיון מופק מיצור חי שהוא צמח, ופועל כנגד יצור חי אחר פטרייה. למורה: תלמידים שוגים לפעמים וחושבים שפטריות הן צמחים. ייתכן ששגיאה זו תעלה כנקודת דמיון בתשובה. זה המקום לתקן את השגיאה. ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. עמוד 201 מתוך 221

202 קדחת אביבית ** רווית אלרגית התקף אלרגיה לגרגרי אבקה מצמחים. ישנם ימים בהם היא אינה יוצאת מהבית כדי להמנע שמכונה "קדחת אביבית". קדחת אביבית מתבטאת בתופעות שונות, כגון: הצטברות ליחה באף ובגרון, עיטוש מגרדת על העור. כדי לדעת מהם הסיכויים ממושך, קוצר נשימה, עיניים דומעות, אדמומיות ופריחה ללקות בהתקף של קדחת אביבית, בודקת רווית בעיתון את רמת גרגרי האבקה באוויר של צמחים שונים. בטבלה מוצגים הנתונים לחודש אפריל: שאלה 1 א. ב. שאלה 2 צמחים הדסיים בר זית ברושיים דגניים חומעה ירבוז צמחים רמת גרגרי האבקה באוויר כף אווז ** כתלית וסרפד * לחך ** זית *** דקליים * שיטה * רמת אבקה: נמוכה * רמת גרגרי האבקה באוויר * ** ** *** ** ** בינונית ** גבוהה *** הסבירו את הקשר בין הפריחה בצמחים לבין רמת גרגרי האבקה באוויר הגורמים ל"קדחת אביבית". מדוע לדעתכם, נקראת התופעה "קדחת אביבית"? רווית רצתה לדעת יותר על התופעה הנקראת אלרגיה. בספר ביולוגיה היא מצאה את האיור הבא והסבר של המושגים הבאים: איור 1: שני מסלולים הקיימים בגוף, לתגובה חיסונית בין אנטיגן לנוגדן אנטיגן מעורר אלרגיה חודר לגוף. נוגדנים על קרום התא נוגדנים בפלסמה היסטמין בתא תא פיטום אנטיגן נקשר לנוגדנים בפלסמה אנטיגן נקשר לנוגדן על התא ניטרול האנטיגן וסילוקו מהגוף היסטמין יוצא מהתא וגורם בעיקר ל הרחבת כלי דם ושחרור נוזלים מתוכם )אדמומיות, ונפיחות( 2. כיווץ שרירים בדרכי הנשימה )הפרעה לנשימה( עמוד 202 מתוך 221

203 אנטיגן כל חומר מהסביבה החיצונית שחודר לגוף ומעורר תגובה חיסונית. למשל: רעלים שנוצרים על-ידי חיידקים, חומרים על מעטפת של תאים או נגיפים, חומרים המצויים בגרגרי אבקת צמחים וכדומה. נוגדן חלבון שהגוף מייצר במהלך תגובה חיסונית, כנגד אנטיגן. היסטמין חומר שמיוצר בתאים מיוחדים של מערכת החיסון )תאי פיטום, )mast cells ונאגר שם. כאשר משתחרר היסטמין לדם, הוא גורם בגוף לתופעות אלרגיות. אצל אנשים אלרגיים יש פעילות יתר של המסלול המתואר בצד שמאל. א. מהי הדרך העיקרית שבה מגיעים חומרים מגרגרי האבקה שבאוויר למערכת הדם? סמנו את התשובה הנכונה: 1. מהפה דרך מערכת העיכול 2. דרך פצעים בעור 3. מהאף דרך הריאות 4. כל האפשרויות נכונות ב. תארו את השלבים בהתפתחות של תגובה אלרגית, החל מהשלב בו חומרים מגרגרי האבקה נמצאים בדם. שאלה 3 א. לסובלים מאלרגיה מוצעת תרופה "אנטי-היסטמינית" )נגד היסטמין(. הציעו על סמך האיור אפשרות לדרך פעולתה של התרופה. ב. האם לדעתכם יכולה התרופה למנוע התקף אלרגיה בעונת הפריחה בשנה הבאה? נמקו. שאלה 4 לשכת הבריאות העירונית מעוניינת לבדוק אלו צמחים גורמים לאלרגיה בקרב האוכלוסייה בעיר. לשם כך מציעה לשכת הבריאות לתושבים לבצע בדיקת "רגישות לאבקת צמחים הגורמים לאלרגיה". אילו תושבים כדאי לכלול בין הנבדקים? סמנו את האפשרות המתאימה ביותר מבין הבאות. א. ב. ג. ד. ה. ו. רק אנשים שהגיעו לבית החולים עם התקף אלרגיה. רק אנשים שרופא המשפחה שלהם דווח שהם אלרגיים. נשים וגברים אלרגיים מכל קבוצות הגיל בעיר. אנשים שיש להם בעיות שונות במערכת החיסון. רק תושבים אלרגיים שגרים בסמוך לגינות ציבוריות ולשדות. נשים וגברים בכל הגילים גם אם אין הם שאלה 5 אלרגיים. עמוד 203 מתוך 221

204 כדי לבדוק את רגישותם של אנשים לגרגרי אבקה מצמחים מבצעים בדיקה: מחדירים לעור, במקומות שונים לאורך הזרוע, כמויות זעירות של תמציות גרגרי אבקה. כל תמצית מכילה חומרים מגרגרי אבקה של צמח מסוים הידוע כגורם אלרגיה. לאחר כמחצית השעה בודקים אם נוצרה תגובה אלרגית והיכן. המשפטים הבאים מתייחסים לתוצאות הבדיקה. סמנו את האפשרות המתאימה: א. אם כלל לא נוצר שינוי על העור ניתן להסיק שהנבדק אינו אלרגי נכון / לא לאבקות הצמחים שנדגמו נכון ב. הופעת אדמומיות במקום ההזרקה מעידה על אלרגיה לאבקת הצמח נכון / לא שהוזרק למקום זה. נכון ג. אדם יוכר כאלרגי רק אם הופיעה אדמומיות בכל המקומות על הזרוע נכון / לא שעברה בדיקה נכון נכון / לא נכון ד. אצל אדם אלרגי הבדיקה תעורר עיטוש וקשיי נשימה שאלה 6 בשנים האחרונות משווקות חברות הקוסמטיקה סדרות מיוחדות של מוצרים המיועדים לאנשים אלרגיים. ניתן למצוא על המדפים קרם לחות, קרם הגנה, תחליבים לאחר הרחצה ואף סבונים שעל האריזה שלהם רשום "היפואלרגנים". לדעת היצרנים המוצרים הללו מתאימים לשימוש גם לאנשים רגישים במיוחד. משרד המסחר והתעשייה בודק את מידת ההתאמה בין הצהרת היצרן לבין מאפייני המוצר. הציעו למשרד דרך לבדוק האם המוצרים אכן מפחיתים את הסיכוי לפתח אלרגיה בעקבות השימוש בהם. שאלה 7 בעקבות ממצאי בדיקות האלרגיה לאבקות צמחים שנעשו לתושבים, דנו חברי מועצת העיר בעניין התושבים האלרגים בעיר. סמן את מידת הסכמתך לנקודות שהועלו בדיון. א. יש לעקור את כל העצים והשיחים גם אם הם גורמים אלרגיה רק לחלק קטן של התושבים. ב. יש לעקור רק את העצים והשיחים הגורמים לאלרגיה אצל תושבים רבים. ג. בשכונות חדשות יש לשתול רק עצים ושיחים שידוע שאינם גורמים לאלרגיה. ד. העירייה אינה אחראית למניעת אלרגיה אצל התושבים. מסכים מאוד מסכים לא מסכים עמוד 204 מתוך 221

205 מחוון למשימה קדחת אביבית נושא בתכנית הלימודים: מערכות הובלה, תיווך ותיאום ביצורים חיים - מערכת הדם, תיווך וחיסון ההקשר: בריאות בקהילה מקורות: הנתונים על רמת גרגרי האבקה באוויר באדיבות פרופ' י. ויזל וגב' ו. אפשטיין, המעבדה לניטור אלרגנים באוויר, המחלקה למדעי הצמח, אוניברסיטת תל-אביב. קטע לעיון: עונות מעבר וקדחת השחת- דר' אבנר רשף, מכביתון מדי שנה באביב ובסתיו אלפי בני אדם בישראל ובארצות אחרות לוקים בהתעטשויות, נזלת, גירוד מטריד באף, עקצוץ בעיניים, ולעתים גם בהתקפי גנחת ואסתמה שמתמידים כמה שבועות. הפיזיולוג האנגלי ג והן בוסטוק תיאר מחלה זו עוד במחצית המאה ה- 19 וקרא לה "קדחת אביבית" או "קדחת השחת" משום שלקו בה בעיקר חקלאים בעונת הקציר. מעריכים שמיליון איש ואישה בישראל לוקים בתופעות קדחת השחת )כ אחוזים מהאוכלוסייה(. המחלה עשויה להופיע בכל גיל, אך במרבית המקרים היא מופיעה לראשונה בגיל 15 עד 25. חומר נוסף על אלרגיה ניתן למצוא ב: א. ב. גורמי מחלות ומנגנוני הגנה בבני אדם ובבעלי חיים הוצאת תל 1995 עמ' שמידט- הופפלד א. פרקים נבחרים בתורת החיסון, הוצאת מכון ויצמן למדע, שאלה 1 מטרת השאלה: ידע של מדע עמוד 205 מתוך 221 מבנה הצמח והאבקת רוח ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה א. בפרחים יש אבקנים שמכילים גרגרי אבקה. יש גרגרי אבקה שמופצים ברוח ועלולים לגרום לאלרגיה. ב. בארצנו צמחים רבים פורחים באביב, לכן כמות האבקה באוויר גדולה ובהתאם רבים מקרי האלרגיה. ניקוד חלקי )50%(: ענו נכון רק על אחד מסעיפי השאלה. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, שאלה 2 א. ב. או לא ענו. מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מתרשים ידע של מדע מערכת הנשימה והקשר למערכת ההובלה. ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה: היגד 3 1: שלב חומרים מגרגרי האבקה שחדרו לדם, מגיעים אל לנוגדנים שעל פניהם. שלב 2: הקישור גורם לשחרור היסטמין מתוך תאי הפיטום. שלב 3: ההיסטמין מתפזר בגוף וגורם לתופעות אלרגיות. תאי פיטום ונקשרים

206 ניקוד חלקי: סעיף א 40% לתשובה נכונה; סעיף ב )60%( 20% לכל שלב שציינו נכון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 3 מטרת השאלה: יכולות הסקת מסקנות ומתן הסברים ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני הסעיפים. תשובות כגון: א. התרופה מונעת שחרור היסטמין מהתאים לדם; או, התרופה מנטרלת את ההיסטמין שהשתחרר מהתאים לדם. ב. תרופה פועלת לזמן קצר, לכן היא לא תוכל למנוע התקף אלרגיה לאחר שנה. ניקוד חלקי) 50% (: ענו נכון על סעיף אחד בלבד. ללא ניקוד: ענו לא נכון על שני הסעיפים או לא ענו. הערות דידקטיות: השאלה נועדה לבדוק הבנה של מהות התרופה שמטפלת בתסמיני המחלה. סעיף ב' של השאלה נועד לחדד את ההבדל בין חיסון )כנגד מחלות( לבין תרופה. חיסון יוצר בגוף נוגדנים המונעים הופעה חוזרת של מחלה לפרק זמן ארוך יחסית, בסדר גודל של שנים. לעומת זאת, תרופה פועלת לזמן קצר. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע על מדע הרכב של מדגם ניקוד מלא )100%(: תשובה ג ללא ניקוד: תשובה לא נכונה, או לא ענו. הערה דידקטית: להוציא תשובה ו כל התשובות מציעות לכלול במדגם רק אנשים שסביר שהם אלרגיים או שידוע כי הם כאלה. יש מקום להעלות את השאלה מדוע ייבחרו למדגם רק אנשים שהם אלרגיים, )הם האוכלוסייה המושפעת מהצמחייה( ומתוכם ייבנה מדגם המכיל את כל פלחי האוכלוסייה האלרגית. זה המקום לדבר על דגימה מתוך אוכלוסייה, ואיך מגדירים אוכלוסייה. שאלה 5 מטרת השאלה: יכולות הסקת מסקנות ממידע בטקסט ובאיור ניקוד מלא )100%(: סמנו לפי הסדר: נכון, נכון, לא נכון, לא נכון ניקוד חלקי: 25% לכל תשובה שסומנה נכון. ללא ניקוד: לא סומנו משפטים נכונים, או לא ענו. שאלה 6 מטרת השאלה: ידע על מדע תכנון בדיקה יכולות יישום ידע לתכנון בדיקה ניקוד מלא )100%(: המוצרים יבדקו על ידי החדרתם לעורם של אנשים אלרגיים שיתנדבו לבצע את הבדיקה. החומרים יאושרו אם לא התפתחה תגובה על עור הנבדקים. ללא ניקוד: ענו לא נכון או לא ענו עמוד 206 מתוך 221

207 סיוע אווירי ** בעקבות אסון טבע שהתרחש באפריקה, מצאה עצמה האוכלוסייה המקומית ללא אמצעי מחיה בסיסיים. מכיוון שלא היו מסלולים כשירים לנחיתת מטוסים חשבו על דרך אחרת להביא את הציוד לנזקקים. הרעיון היה לשחרר ציוד ממטוס הטס במהירות קבועה כאשר לא נושבת רוח. על מנת לקבוע מתי יש לשחרר את החבילות כך שתגענה אל היעד המבוקש, הוחלט לערוך ניסוי מקדים בתנאי מעבדה. בניסוי שחררו כדור קטן מתוך עגלה הנעה במהירות קבועה על גבי מסילה הנמצאת בגובה 80 ס"מ מעל פני הקרקע )ראו איור 1(. עגלה נעה מסילה כדור 80 ס"מ קרקע איור: מערכת ניסוי לשחרור כדור מעגלה נעה במעבדה שאלה 1 א. ציינו שתי נקודות דמיון ושתי נקודות שוני בין ניסוי המעבדה לבין שחרור החבילה מהמטוס. ב. אורית העלתה טענה כי לא ניתן להסיק מניסוי המתבצע בתנאי מעבדה על מה שקורה במציאות ואין טעם לבצע ניסויים כאלו. רשמו נימוק אחד בעד ונימוק אחד נגד טענה זו. שאלה 2 צילמו את הכדור מרגע עזיבתו את העגלה הנעה ועד הגיעו אל הרצפה. לפניכם מערכת צירים בה ציר X מייצג את הדרך בכיוון האופקי, המקביל לרצפה, וציר Y מייצג את הכיוון האנכי. במערכת צירים זו נרשם מקומו של הכדור בפרקי זמן קבועים. נקודה A מתארת את מקום הכדור ברגע בו נשמט מהעגלה. עמוד 207 מתוך 221

208 גרף: מיקום הכדור בזמנים שונים A B C D E מיקום הכדור דרך בציר האופקי )בס"מ( גובה )בס"מ( A 0 80 לפניכם טבלה המתארת את מקומו של הכדור בנקודות שונות במסלולו. השלימו את הערכים החסרים בהסתמך על הגרף. B C D E שאלה 3 א. האם משך הזמן שעבר מרישום הנקודה A ועד לרישום הנקודה B שווה או קטן ממשך הזמן שעבר מרישום הנקודה C ועד לרישום הנקודה D?. נמקו. ב. האם קצב התקדמות הכדור בציר האופקי קבוע? נמקו. ג. האם קצב התקדמות הכדור כלפי מטה קבוע? נמקו. שאלה 4 גלעד טען שהפלת הכדור במערכת המעבדה כלל לא משקפת את המציאות, שכן בחיי יום יום כדור שנשמט מעגלה הנעה אופקית נופל ארצה בכיוון אנכי בלבד. האם אתם מסכימים עם טענתו של גלעד? הסבירו. עמוד 208 מתוך 221

209 מחוון למשימה סיוע אווירי נושאים בתוכנית הלימודים: תנועה וכוחות הקשר המשימה: מדע וטכנולוגיה בחברה שאלה 1 מטרת השאלה: ידע על מדע ניסוי מעבדה כהדמייה למציאות שימוש במודלים יכולות השוואה ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שני סעיפי השאלה )א, ב( א. רשמו שתי נקודות דמיון, לדוגמה: 1. בשניהם תנועת הגוף היא מורכבת מתנועה אופקית ואנכית. 2. בשני במקרים, טרם השחרור הגופים נעים במהירות קבועה. 3. שני הגופים משוחררים ללא הפעלת כוח בעת השחרור. רשמו שתי נקודות שוני, לדוגמה: 1. במעבדה הכדור משוחרר מגובה נמוך יותר מאשר החבילה ולכן גם זמן התנועה קצר יותר. 2. הכדור נע במהירויות קטנות יותר מאשר החבילה. ב. בעד הטענה תנאי הניסוי במעבדה אינם זהים לתנאים במציאות, לכן אי אפשר להסיק מהתוצאות במעבדה לגבי המציאות. נגד הטענה בניסוי מעבדה אפשר לקבל מידע היכול ללמד על ההתרחשות במציאות באופן מקורב. בנוסף יש אפשרות לשלוט על תנאי הניסוי. )מידע למורה: היוונים הקדמונים לא ערכו ניסויים וכך הגיעו למסקנות מוטעות(. ניקוד חלקי: סעיף א )60%( 15% על כל אחת מנקודות הדמיון או השוני. סעיף ב )40%( 20% על כל אחת מהטענות. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 2 מטרת השאלה: יכולות הפקת מידע מגרף ניקוד מלא )100%(: A מיקום הכדור B C D E 0 דרך בציר האופקי )בס"מ( 80 גובה )בס"מ( ניקוד חלקי: 20% לכל תשובה נכונה ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. עמוד 209 מתוך 221

210 שאלה 3 מטרת השאלה: ידע של מדע קצב התקדמות יכולות הפקת מידע מטקסט ומגרף ניקוד מלא )100%(: ענו נכון על שלושת סעיפי השאלה )א, ב, ג( א. הזמן שווה כפי שרשום בפתיח לשאלה 2 ב. כן, רואים שבפרקי זמן שווים הדרך בציר האופקי השתנתה באותה מידה )10 ס"מ( ג. לא, רואים שבפרקי זמן שווים הגובה השתנה במידה שונה: השינוי בגובה הולך וגדל. ניקוד חלקי 10% לכל תשובה נכונה בכל אחד מהסעיפים ו- 23% לכל נימוק נכון. ללא ניקוד: התשובות אינן נכונות, או לא ענו. שאלה 4 מטרת השאלה: ידע של מדע תנועה אופקית של גופים נופלים יכולות הצגת נימוק לטענה ניקוד מלא )100%(: טענתו של גלעד לא נכונה. גם בחיי יום יום כאשר גוף נשמט מעגלה נעה הוא ממשיך לנוע במהירות אופקית קבועה השווה למהירות העגלה, שכן בכיוון זה לא פועלים עליו כוחות ולכן הוא מתמיד במהירותו ההתחלתית. בו זמנית, הגוף גם נופל כלפי מטה במהירות הולכת וגדלה בגלל כוח הכובד הפועל עליו. גורמים נוספים כגון רוח עשויים להשפיע על מהירות הגוף. ללא ניקוד: התשובה אינה נכונה, או לא ענו. עמוד 210 מתוך 221

211 עונות השנה רונית ויוסי הגיעו בחופשת הקיץ לביקור אצל יובל בישראל לאחר שהות ארוכה באוסטרליה. הם סיפרו לחברם על נפלאות היבשת החמישית ועל הקנגורו המשוטט חופשי בטבע. רונית אמרה שהיא רוצה לרחוץ בים כי באוסטרליה כעת אמצע החורף והים קר מאוד בתקופה זו. יובל הסביר לרונית שבכדור הארץ מתקיימות בו זמנית שתי העונות - קיץ וחורף: בעוד שבמחצית הצפונית של כדור הארץ שורר קיץ, הרי שבמחצית הדרומית שורר חורף, ולהיפך. הוא גם נזכר שכאשר טייל בדרום אמריקה היה שם קיץ, ובאותו זמן היה חורף בארץ. שאלה 1 יוסי טוען שהגורם המשפיע ביותר על כך שחם יותר בקיץ הוא התקרבות כדור הארץ לשמש, הנובעת ממסלולו האליפטי של כדור הארץ סביב השמש. איזה מידע בקטע הפתיחה סותר טענה זו ומדוע? שאלה 2 רונית ויוסי החליטו לבדוק את הגורמים להבדלים במידת חימום פני השטח של כדור הארץ בעונות שנה שונות. הם שיערו שיש קשר בין זווית הפגיעה של קרינת השמש בפני השטח )ראו איור א( לבין מידת החימום של הקרקע. איור א איור ב ואיור ג מראים את זווית פגיעת קרני השמש בקרקע במקומות שונים על פני כדור הארץ ברגע מסוים. רשמו בטבלה את המספרים באיור א' שמתאימים לזווית הפגיעה של קרינת השמש המתוארת באיורים ב' ו-ג'. איור ב איור ג המספר המתאים באיור א איור ב איור ג עמוד 211 מתוך 221

212 שאלה 3 רונית ויוסי בצעו את הניסוי הבא: הם לקחו משטחים זהים הצבועים בשחור והניחו אותם באותה שעה בזויות שונות ביחס לקרני השמש. באיור הבא מתוארים שלושה מתוך חמישה מצבים )זוויות( בהם התבצעו המדידות לדוגמא, במצב 4 הזווית בין הקרינה למשטח היא לאחר פרק זמן הם מדדו את הטמפרטורה וחישבו את כמות האנרגיה הנבלעת במשטח בכל מצב. קרני השמש 30 0 יוסי סיכם את תוצאות הניסוי בטבלה הבאה: מספר המדידה הזווית )במעלות( בין הקרינה למשטח כמות האנרגיה הנבלעת במשטח בדקה )בג'ול( התייחסו לטבלה וענו: א. באיזו זווית בין המשטח לקרינה מתחמם המשטח בצורה מקסימאלית? ב. באיזו זווית בין המשטח לקרינה נבלעת בדיוק מחצית אנרגיית הקרינה הנבלעת במשטח כשהוא בזווית 90? 0 ג. כיצד משתנה כמות האנרגיה הנבלעת כאשר הזווית שבין הקרינה למשטח הולכת וקטנה )היעזרו בטבלה(? הסבירו מדוע. עמוד 212 מתוך 221

213 שאלה 4 הסיבה המרכזית לשינויים במהלך השנה באורך היום והלילה ובזווית פגיעת קרני השמש בקרקע בצהרים, היא נטיית ציר כדור הארץ כלפי מישור המילקה )מישור ההקפה שלו סביב השמש(. קרני השמש צפון התבוננו באיור וסמנו ליד כל היגד נכון / לא נכון: היגדים א. בארצות צפוניות )כמו נורווגיה ושבדיה( הזווית המקסימאלית בין קרני השמש לקרקע בצהרי היום קטנה יותר מאשר בארצות הקרובות לקו המשווה. ב. הזווית בין קרני השמש לקרקע ביום מסוים בצהריים שווה בכל כדור הארץ. ג. קרני השמש נמצאות בזניט )מצב שבו הזווית בין הקרינה לקרקע היא ) 90 0 באזור הנמצא דרומית לקו המשווה. נכון / לא נכון 5 שאלה לפניכם איור המתאר את מסלולו של כדור הארץ סביב לשמש כפי שהוא נראה "ממבט על": מצב א מצב ב שני המצבים המתוארים )מצב א' ומצב ב'( מדגימים את מיקום כדור הארץ יחסית לשמש בעונות שונות. עמוד 213 מתוך 221

214 שני האיורים הבאים מציגים את כדור הארץ כפי שהיה נראה בחתך לרוחב המסלול בשני המצבים האלה. רשמו בטבלה את העונה המתאימה בחצי הצפוני של כדור- הארץ )האזור הבהיר בציור מציין את האזור המואר על ידי השמש(. מצב א' מצב ב' האיור מצב א' מצב ב' העונה )בחצי הצפוני של כדור הארץ( עמוד 214 מתוך 221