جرم وحجم
حجم و جرم
در پایهی دوم ( 2 )
میدانیم که جرم در واقع مقدار ماده یک جسم است . هر گاه جسمی دارای جرم ، در نزدیکی یک جرم بزرگ دیگر قرار بگیرد از آن جرم بزرگتر ، بر جرم کوچکتر نیرویی وارد میشود که آن را به طرف خود میکشد . بر ما و هر چه روی زمین است نیز ، از کرهی زمین ، که جسمی با جرم بسیار زیاد است ، نیرویی وارد میشود که همه را به طرف خود جذب میکند به این نیرو ، وزن میگویند . هر چه جسمیجرم بیشتری داشته باشد ، نیروی وزن آن هم بیشتر میشود . البته وزن یک جسم در کرهی زمین بیشتر از آن جسم در کرهی ماه است . چون کرهی زمین جرم بیشتری دارد و با نیروی بیشتری جسم را به طرف خود جذب میکند . در حالی که در فضای بین سیارات همین ماده ، با این که دارای جرم است ، چون نیرویی از سیارهای برآن وارد نمیشود ، وزن ندارد . درست است که مفهوم سنگینی با وزن معادل است ، چون میخواهیم در این درس مفهوم جرم را آموزش دهیم و هر چه جسمیجرم بیشتری داشته باشد، وزن آن هم بیشتر است و بعلاوه کودکان ما ، در سنی نیستند که ارتباط جرم و وزن و تفاوت آنها را درک کنند و یا با مسائل بی وزنی برخورد داشته باشند ، لذا هیچ اشکالی وجود ندارد که ما آشنایی با مفهوم ((جرم )) را با مفهوم (( سنگینی )) آغاز کنیم که مفهومی جا افتاده و آشنا برای کودکان است . بچهها از کودکی آموختهاند که بعضی چیزها را به راحتی میتوانند بلند کنند و بعضی چیزها را اصلاً نمیتوانند بلند کنند. به عبارت دیگر دریافتهاند که بعضی چیزها سنگینتر از چیزهای دیگرند مثلاً سنگ از چوب سنگینتر است و . . . لازم به ذکر است که ما مفهوم جرم را وقتی تدریس میکنیم که مفهوم حجم در جلسات قبل ، کاملاً جا افتاده
باشد تا دانشآموزان بتوانند به خوبی این دو را از هم تفکیک کنند .
و اما تجربهای در تدریس موضوع (( جرم )) :
برای آنکه توجه بچهها به مسئله سنگینی جلب شود درس را این گونه شروع کردم ، در حالی که جعبه بزرگ و سنگینی در دست داشتم وارد کلاس شدم ، بچهها با دیدن من در آن حالت ، تعجب کردند ، حتی یکی دو نفر هم خواستند به من کمک کنند . از آنها تشکر کردم و آن جعبه را بعنوان معمای درس روی میز گذاشتم ، در حالی که با خط درشت کلمهی جرم را روی جعبه نوشته بودم . سپس از داخل جعبه تعدادی اشیاء مختلف مانند جعبهی دستمال کاغذی ، پاکن ، سکه ، کلید ، سنگ ، چوب ، قوطی کبریت ، خمیر اسباب بازی ، لیوان و . . . بیرون آوردم و روی میز گذاشتم . . . توجه بچهها به آن وسایل جلب شد ، به تک تک آنها دست زدند و آنها را با هم مقایسه کردند . چند دقیقه آنها را رها کردم تا با آرامش با آن وسایل مشغول شوند . بعد از آن سؤال کردم : راستی بچهها ، کدامیک از وسایل روی میز شما سنگین است؟ کدامیک سبک است ؟
بچهها سرگرم مقایسه شدند ، تشخیص دادن سبک و سنگینی برای بعضی اشیاء خیلی آسان بود ، اما برای اشیایی که وزن یا جرم آنها نزدیک بهم بود کمی مشکل شد . از آنها خواستم که خودشان راهی پیشنهاد کنند که بتوانیم بفهمیم کدام سنگینتر است . بچهها ، ابتدا با توجه به تجربه کودکی شان ، وسایل را در دستهایشان گذاشتند و مانند ترازوی دوکفهای آنها را با احساس خودشان بالا و پایین کردند . اما مثل اینکه راضی نمیشدند . یکی دو نفر از بچهها پرسیدند آیا میشود به ما ترازو بدهید ؟ بقیه بچهها هم که گویی گمشده خود را پیدا کرده بودند با صدای بلند و با شادی از ما ترازو خواستند . وقتی ترازوها را از داخل جعبه معمایی بیرون آوردم ، بچهها با هیجان و خوشحالی شروع به آزمایش کردند . ( میدانید که ترازوی دو کفهای، جرم را اندازه گیری میکند ولی ترازوی یک کفهای برای اندازه گیری وزن به کار میرود . ) آنها ابتدا آزمایش را با وسایل روی میزشان انجام دادند ولی مسأله آن قدر برایشان جالب بود که به لوازم دور و بر مانند کتاب ، دفتر ، سنگ ترازو و . . . هم رو آورند . احساس کردم بچهها به رمان کافی برای تجربه فردی نیاز دارند ، به همین جهت آنها را آزاد گذاشتم تا هر قدر دلشان میخواهد با ترازو آزمایش کنند ، بعضیها در یک کفهی ترازو یک سنگ و در کفهی دیگر تعداد زیادی اشیاء کوچک گذاشته بودند ، بعضی در یک کفهی ترازو یک سنگ کوچک و در کفهی دیگر یک جعبهی دستمال کاغذی گذاشته بودند و با این حال ترازوها در حالت تعادل بودند ! همه اینها برای بچهها جالب و هیجان آور شده بود . . .
وقتی احساس کردم بچهها به اندازهی کافی با ترازو کار کردهاند ، از آنها خواستم که دربارهی میزان سبک و سنگینی وسایل اطرافشان هم حدسهایی بزنند ، مثلاً قفسه کتابها را با نیمکت خودشان مقایسه کنند و . . . سپس از آنها دربارهی آزمایشهایی که انجام داده بودند سؤالاتی پرسیدم . در این موقع به کلمه جرم که روی جعبه معمایی نوشته بودم اشاره کردم و از بچهها خواستم که به نام گذاری جدید دقت کافی کنند . برای آنها توضیح دادم که منظور از جرم همان سنگینی است ، یا مثلاً وقتی از یک تکه بزرگ خمیر ، قسمتی کوچک را جدا کنیم ، جرم خمیر کمتر میشود و . . . سپس از بچهها خواستم خودشان نتایج آزمایشهایی را که انجام دادهاند با کلمه جرم بیان کنند ( هر کدام از دانشآموزان یک جمله جالب ، مربوط به تجربهی خاص خودش و غیر تکراری با بقیه بچهها ) تا ابن کلمه در فرهنگ لغات علمی آنها وارد شود و به آن عادت کنند . از صحبتهای بچهها فهمیدم که مفهوم جرم کاملاً جا افتاده است ، ولی هنوز به رابطه آن با حجم اشارهای نکرده بودم . به بچهها کمیخمیر اسباب بازی دادم و از آنها خواستم جسمیرا انتخاب کنند و سپس به اندازهی جرم آن جسم ، از خمیر با جرم آن جسم برابر باشد . بعضی از بچهها از ترازو استفاده کردند و بعضی دیگر آن قدر به حس و اندازه گیری دست شان اطمینان داشتند که این کار را با دست انجام دادند ، سرگرمیجالبی بود . مدتی به بچهها وقت دادم تا مطمئن شوم که این موضوع را به خوبی فهمیده اند و درست انجام دادهاند .سپس از بچهها خواستم همان مقدار خمیر را نگه دارند و در یک کفهی ترازو بگذارند و از پنبهای که روی میزشان بود ، آن قدر بردارند و در کفهی دیگر قرار بدهند تا ترازو به تعادل در آید یعنی جرم خمیر و جرم پنبه با هم یکسان شود . بچهها وقتی آزمایش را به آخر رساندند ، تازه مسأله برایشان تعجب آور شده بود : ججم کمیخمیر با حجم زیادی پنبه در دو طرف ترازو قرار داشتند و ترازو در حال تعادل بود ، یعنی جرم دو جسم با هم برابر بود ولی حجمهایشان خیلی تفاوت داشت . از بچهها خواستم خودشان آزمایشی شبیه این آزمایش انجام دهند . آن قدر مسأله برای بچهها شیرین بود که احتیاجی به هیچ نوع ایجاد انگیزه ای نبود ، بزودی میشد اجسام ریز و درشتی را دید که در میان دستهای کوچک بچهها قرار میگرفت ، با حجمهای متفاوت اما با جرمهای مساوی .
وقتی مطمئن شدم که همه کلاس ، مطالب را به خوبی دریافتهاند ، گفتم بچهها با یک سؤال سخت موافقید ؟ بچهها که گویی شجاعانه خود را برای نبرد با هر سؤالی آماده میدیدند با صدای بلند موافقت خود را اعلام کردند .
بچهها ، با خوشحالی به دنبال جستجو و همفکری و آزمایش کردن بودند، من هم مشغول جمع آوری وسایل روی میزم بودم ، جعبهای را که اول ساعت به سختی وارد کلاس کردم ، به راحتی بلند کردم و روی نیمکت گذاشتم . ناگهان یکی از بچهها که در فکر پاسخ به سؤال من بود متوجه خالی بودن جعبه شد و گفت : راستی خانم معلم ، این جعبه ! اول کلاس که شما جعبه را آورید خیلی سنگین بود چون پر از وسایل بود ، اما حالا خیلی سبک شده چون چیزی داخل آن نیست ، ولی حجم جعبه که فرق نکرده ، پس جواب شما همین جعبه است ، همین جعبه معمایی ! بچههای دیگر هم با شادی حرف او را تأیید کردند . . .
با خود میاندیشیدم : چقدر لذت بخش است که بچهها اینقدر دقیق و جالب به مسائل توجه میکنند که حتی به فکر ما بزرگترها هم نمیرسد . . . !