"רעיונות גדולים של מדע" היא סדרה של מושגים מדעיים המתארים את העולם סביבנו ומאפשרים לנו להבין את הקשר בין התופעות הטבעיות השונות. הרעיונות הגדולים מכוונים לעזור לתלמידים להבין את הקשר בין תחומי הנושא השונים, כמו גם בין הנושאים אותם הם מלמדים בבית הספר וחווית "החיים האמיתיים" שלהם. בפלטפורמת השיתוף Go-Lab, המעבדות המקוונות ומרחב הלמידה (ILSs) מסווגים לפי שמונת הרעיונות הגדולים של המדע שהוצגו להלן.
טרנספורמציה אנרגטית
אנרגיה לא ניתן ליצור או להרוס. ניתן להפוך אותו רק מצורה אחת לאחרת. שינוי האנרגיה יכול להוביל לשינוי במצב או בתנועה. אנרגיה יכולה גם להיות מומרת למסה ולהיפך.
גירסה עבור גילאי 12 עד 15
כאשר האנרגיה משתנה מצורה אחת לאחרת, הסכום הכולל נשאר קבוע. העברת אנרגיה מגוף אחד (או ממערכת) לאחרת או לשינוי בצורתו יכולה לגרום לשינוי במצב או בתנועה. כמות האנרגיה שהועברה או הפכה במהלך תנועה נקראת עבודה.
גירסה עבור גילאי 9 עד 12
אנרגיה היא מה שהופך כל שינוי אפשרי ברחבי היקום. לאנרגיה יכולות להיות פנים רבות (טפסים) והיא יכולה להיות מועברת מגוף או ממערכת אחת לאחרת. עם זאת, הסכום הכולל נשאר קבוע. לא ניתן ליצור או להשמיד אותו.
השבירה של האנרגיה הגדולה הרעיון של המדע
| רעיונות בינוניים של המדע | רעיונות קטנים למדע |
|---|---|
|
טפסים, שימור אנרגיה והעברת אנרגיה אנרגיה יכולה להיות מועברת מאובייקט לאחר או לסביבה כאשר כוח פועל עליו. עם זאת, כמות האנרגיה הכוללת תמיד נשארת זהה. שתי צורות האנרגיה העיקריות הן אנרגיה פוטנציאלית ואנרגיה קינטית בעוד שתי הצורות של ' אנרגיה במעבר ' (או סוגי תהליכי העברה) הן חום ועבודה. |
|
|
אנרגיה וכוחות אובייקטים יכולים לקיים אינטראקציה מרחוק או כאשר במגע, דרך האינטראקציות הבסיסיות. כאשר אינטראקציות אלה מתרחשות, האנרגיה מועברת או משתנה. , תלוי בכוח המשחק. יש לנו צורות אנרגיה שונות |
|
|
אנרגיה בתגובות כימיות אנרגיה נדרשת כדי שתגובות כימיות יתרחשו. , כשתגובה כימית מופעלת. האנרגיה משתנה כל האורגניזמים החיים להפוך אנרגיה מצורה אחת לאחרת כדי להיות מסוגל לדלק את פעילותם. |
אבולוציה והמגוון הביולוגי
האבולוציה היא הבסיס הן לאחדות החיים והן למגוון הביולוגי של האורגניזמים (חיים ונכחדו). אורגניזמים מעבירים מידע גנטי מדור אחד למשנהו.
גירסה עבור גילאי 12 עד 15
כל האורגניזמים התפתחו מתוך אב קדמון משותף. באמצעות מוטציות של דנ א, תכונות חדשות יכולות להופיע אורגניזמים. האורגניזמים המתאימים ביותר לסביבתם שורדים ומעבירים את התכונות שלהם לצאצאים שלהם.
גירסה עבור גילאי 9 עד 12
אורגניזמים לשנות במשך דורות ולפתח תכונות ומיומנויות לעזור להם לשרוד. כל המידע הגנטי של אורגניזם מאוחסן ב-DNA, אשר נמצא בגרעין של כל תא. ה-DNA אחראי על העברת מידע גנטי מדור אחד למשנהו (ירושה).
שבירת האבולוציה והמגוון הביולוגי של רעיון המדע
| רעיונות בינוניים של המדע | רעיונות קטנים למדע |
|---|---|
|
בחירה טבעית ותורת הדארוויניסטית הזו אורגניזמים המתאימים ביותר לסביבה שלהם לשרוד ולהשאיר מספר גדול יותר של צאצאים מאשר אלה פחות מותאם. תכונות המאפשרות אורגניזמים לשרוד נשמרים באמצעות מנגנון הבחירה הטבעית. |
|
|
ביולוגי כל האורגניזמים התפתחו מאחד האבות הקדומים. יש שינויים גדולים בין אורגניזמים, אשר היא תוצאה של מוטציות המתרחשות ב-DNA. האורגניזמים המותאמים ביותר עבור סביבה מסוימת נבחרים באמצעות בחירה טבעית. |
כוחות היסוד
ישנם ארבעה אינטראקציות בסיסיות/כוחות בטבע: הכבידה, אלקטרומגנטיות, חזקים כוחות גרעיניים גרעינית וחלשה. כל התופעות הן בשל הימצאות אחת או יותר מאינטראקציות אלה. כוחות פועלים על עצמים ויכולים לפעול במרחק דרך השדה הפיזי המתאים, ולגרום לשינוי בתנועה או במצב העניינים.
גירסה עבור גילאי 12 עד 15
כוח הכבידה והאלקטרומגנטיות הם שני הכוחות אשר השפעתם ניכרת ביותר עבורנו. שני הכוחות הללו אחראים. לרוב התנועות ביקום התנועה של אובייקט תלויה באופן שבו הכוח פועל עליו.
גירסה עבור גילאי 9 עד 12
כאשר כוח פועל על אובייקט, הוא יכול לשנות את צורתו או את מצב התנועה שלו. אנחנו לא יכולים לראות כוחות אבל אנחנו יכולים להבין אותם לפי ההשפעות שלהם. לאובייקט יכול להיות השפעה על האחר דרך כוח, או על-ידי היותו במגע איתו או ממרחק. יש מספר מצומצם של כוחות ביקום שלנו.
השבירה של הכוחות הבסיסיים הרעיון הגדול של המדע
| רעיונות בינוניים של המדע | רעיונות קטנים למדע |
|---|---|
|
סוגי אינטראקציות קיימות רק ארבע צורות של אינטראקציות: כוח הכבידה, אלקטרומגנטיות, האינטראקציה הגרעינית החזקה והאינטראקציה הגרעינית החלשה. כל תנועה או שינוי של מדינות נובע מאחת או יותר מאינטראקציות אלה. ניתן לצפות בהשפעות של אינטראקציות אלה בכל גווני היקום. |
|
|
כוחות ותנועה כאשר כוח (או יותר) פועל על אובייקט, האובייקט ישנה את המצב הקינטי שלו או את צורתו. בהתאם לגודל ולכיוון של הכוח הכולל האובייקט יכול לבצע סוגים שונים של תנועות. עבור אובייקטים עם מהירויות הרבה יותר קטן ממהירות האור, האופן שבו כוחות פועלים על אובייקטים מתוארים על ידי חוקי ניוטון. עבור אובייקטים בעלי מהירויות הקרובות למהירות האור, הדרך בה פועלים כוחות על אובייקטים מתוארת על-ידי התאוריה הכללית של איינשטיין בתורת היחסות. |
קוונטית
בקשקשים קטנים מאוד, עולמנו נתון לחוקי מכניקת הקוונטים. כל חומר ומיצג הקרינה. הן תכונות גל וחלקיק אנחנו לא יכולים בו לדעת את התנוחה ואת המומנטום של חלקיק.
גירסה עבור גילאי 12 עד 15
אור (קרינה אלקטרומגנטית) מתנהג כמו גל, אבל זה יכול גם להתנהג כזרם של חלקיקים נושאת חבילות של אנרגיה בשם quanta. בסולמות קטנים, חלקיקים יכולים גם לשמש כגלי קוונטים.
גירסה עבור גילאי 9 עד 12
מכניקת הקוונטים לומד. מה קורה בתוך אטומים החומר במיקרוקוסמוס מתנהג בצורה שונה מאשר במאקרוקוסמוס.
השבירה של הרעיון הגדול הקוונטי של המדע
| רעיונות בינוניים של המדע | רעיונות קטנים למדע |
|---|---|
|
תכונות של חלקיקים תת-אטומיים חלקיקים תת-אטומיים מתנהגים. אחרת מאשר חומר במאקרוקוסמוס בסולמות אלה מוצגים חלקיקים ותכונות גל (דואליות גל-חלקיק). הם חשופים גם לעקרון חוסר הוודאות, הקובע כי מיקומם והמומנטום אינם ניתנים למדידה בו. אינטראקציות של חלקיקים תת-אטומיים יכולות לגרום לשינוי החומר באנרגיה ולהיפך על-ידי פליטת או קליטת הקוונטה מסוימים (כמות מינימלית) של אנרגיה. |
|
|
תופעות ואפליקציות תופעות קוואנטיות מתרחשות עקב האינטראקציות של חלקיקים תת-אטומיים בהתאם למאפייני הקוונטים שלהם ומצייתים לחוקים של מכניקת הקוונטים. חלק מתופעות אלה משמשות ביישומים עכשוויים כמו מיקרוסקופ מינהור סריקה ומיחשוב קוונטי. |
תאים וצורות חיים
תאים הם יחידת החיים היסודית. הם זקוקים לאספקה. של אנרגיה וחומרים כל צורות החיים בעולמנו מבוססות. על מרכיב מפתח משותף זה
גירסה עבור גילאי 12 עד 15
התא הוא יחידת החיים הקונסטרוקטיבית והפונקציונלית הבסיסית. הוא יכול להתרבות, לנשום, לפתח ולייצר וריאציה של מוצרים. צמחים ובעלי חיים עשויים מתאים היוצרים איברים ומערכות. תאים דורשים אנרגיה שהם מוצאים דרך עיבוד של חומר אורגני ו/או אורגניים.
גירסה עבור גילאי 9 עד 12
כל אורגניזם חי. עשוי מתאים ישנם סוגים רבים של תאים אשר יש מטרות שונות.
שבירת התאים וצורות החיים הרעיון הגדול של המדע
| רעיונות בינוניים של המדע | רעיונות קטנים למדע |
|---|---|
|
מבנה ותפקוד של תאים תאים הם יחידת החיים הבסיסית. הם יכולים להיות eukaryotic, המכילים אורגלים וגרעין שבו החומר הגנטי מאוחסן, או prokaryotic המכיל את ה-DNA, חלבונים מטבוליטים כל יחד בציטופלסמה. בתאים יש חילוף חומרים והוא יכול להעביר חומרים כגון חלבונים ושומנים מבפנים או מחוץ לתא. כל תא יכול להתפתח כדי להיות פונקציה מסוימת באורגניזם. בעוד תאים מסוימים מתוכנתים לבנות ולתקן רקמות ואיברים, אחרים יכולים להיות תפקיד הגנה מפני מחלות, בין פונקציות רבות אחרות. |
|
|
צמיחה ופיתוח של אורגניזמים אורגניזמים יכולים להיות חד-תאיים או רב-תאיים. בעוד אורגניזמים חד-תאיים עשויים תא אחד בלבד, אורגניזמים רב-תאיים הם מורכבים יותר מורכב ממספר תאים היוצרים איברים ומערכות איברים. אורגניזמים אלה גדלים באמצעות כפל והתמחות של תאים אלה. מיקרואורגניזמים הם בדרך כלל חד-תאיים. חלק מאלה הם טפילים ועלולים לגרום למחלות לאורגניזמים אחרים. |
היקום שלנו
כדור הארץ הוא חלק קטן מאוד של היקום. היקום מורכב ממיליארדי גלקסיות, שכל אחת מהן מכילה מיליארדי כוכבים (שמשות) וחפצים שמימיים אחרים. כדור הארץ הוא חלק קטן של מערכת השמש עם השמש במרכזו, אשר בתורו הוא חלק קטן מאוד של היקום.
גירסה עבור גילאי 12 עד 15
השמש היא הכוכב של מערכת השמש שלנו וזה סביב 110 פעמים גדול יותר מאשר כדור הארץ. הכוכב הקרוב ביותר לשמש. נמצא קצת מעל 4 שנות אור , בגלקסיה שלנו יש מיליארדי כוכבים. קטנים יותר וגדולים יותר מהשמש שלנו יש מיליארדי גלקסיות ביקום שלנו אשר מלבד כוכבים, כוללים גם סוגים רבים אחרים של חפצים.
גירסה עבור גילאי 9 עד 12
כדור הארץ והכוכבים האחרים. מסתובבים סביב השמש השמש היא הכוכב של מערכת השמש שלנו וזה סביב 100 פעמים גדול יותר מכדור הארץ. יש מיליארדי כוכבים. כמו השמש שלנו ביקום
שבירת מושג המדע הגדול של היקום שלנו
| רעיונות בינוניים של המדע | רעיונות קטנים למדע |
|---|---|
|
כדור הארץ ומערכת השמש כדור הארץ הוא חלק קטן. ממערכת השמש שלנו השמש נמצאת במרכז מערכת השמש שלנו; כוכבי הלכת, אסטרואידים ושביטים סביב השמש. לכמה כוכבים יש ירחים. שמקיפים אותם השמש גדולה פי 110 מאשר כדור הארץ. |
|
|
המקום של כדור הארץ ביקום, חפצים שמימיים מערכת השמש שלנו היא חלק קטן מאוד של הגלקסיה שלנו, אשר בתורו הוא חלק קטן מאוד של היקום. כוכבים, כוכבי לכת, אסטרואידים וירחים הם לא החפצים היחידים ביקום. Nebulas, חורים שחורים, כוכבי נייטרונים, כוכבים לבנים וחומים נמצאים גם ביקום. |
|
|
ההיסטוריה של היקום שלנו . היקום שלנו נולד לפני 13,800,000,000 שנים זה התרחב ממצב של צפיפות גבוהה מאוד גבוהה מאוד בטמפרטורות. התרחבות זו נקראת המפץ הגדול. מאז, היקום שלנו. המשיך להתרחב |
כדור הארץ
כדור הארץ הוא מערכת של מערכות אשר משפיעה ומושפעת מהחיים על פני כדור הארץ. התהליכים המתרחשים במערכת זו משפיעים על האבולוציה של הפלנטה שלנו ומעצב את האקלים והמשטח. מערכת השמש גם משפיעה על כדור הארץ ועל החיים על פני כדור הארץ.
גירסה עבור גילאי 12 עד 15
כדור הארץ משתנה אי-פעם בשל הזרימה המתמדת של אנרגיה וקרינה מהשמש, כמו גם התהליכים המשתנים בכדור הארץ. כל האורגניזמים החיים משפיעים על כדור הארץ ומושפעים ממנה.
גירסה עבור גילאי 9 עד 12
כדור הארץ שלנו, האקלים והמשטח שלו מושפעים מתופעות טבעיות וכל האורגניזמים החיים. כל האורגניזמים החיים מושפעים. מכל מה שקורה בכוכב שלנו
שבירת כדור הארץ הרעיון הגדול של המדע
| רעיונות בינוניים של המדע | רעיונות קטנים למדע |
|---|---|
|
ערכות אקולוגיות המערכות האקולוגיות כוללות אורגניזמים, גורמים אביוטיים ומערכות היחסים המתפתחות ביניהן. האנרגיה מועברת מאורגניזם אחד למשנהו באמצעות מזון וחומר ממוחזר לשימוש שוב ברשתות מזון. |
|
|
חומרי אדמה ומבנה כל האורגניזמים החיים מושפעים על ידי פני השטח של כדור הארץ, חומרים ומשאבים טבעיים. . אין חיים ללא מים המבנה הפנימי שלה, התנועה של צלחות טקטוניים ואינטראקציות מערכת בקנה מידה גדול לקבוע את החיים ולהסתיר מפגעים טבעיים עבור האורגניזמים. |
|
|
כדור הארץ של אקלים האקלים של כדור הארץ תלוי בהשפעה של השמש, אך מושפע גם על ידי בני אדם. בימים אלה, כל אורגניזמים חיים לחוות שינוי האקלים הגלובלי כי יש השלכות מרובות על אורגניזמים. |
מבנה החומר
כל החומר ביקום עשוי מחלקיקים קטנים מאוד. הם בתנועה מתמדת ובאינטראקציה מתמדת אחד עם השני. חלקיקים יסודיים בצורת אטומים ואטומים בצורת מולקולות. יש מספר סופי של סוגים של אטומים ביקום אשר הם האלמנטים בטבלה המחזורית.
גירסה עבור גילאי 12 עד 15
יש מספר סופי של אלמנטים והם כולם מוצגים בטבלה המחזורית. אטומים ומולקולות יוצרות איגרות חוב חדשות באמצעות תגובות כימיות. מולקולות המבוססות על פחמן הם בסיסיים לחיים והם נקראים מולקולות אורגניות.
גירסה עבור גילאי 9 עד 12
כל החומר ביקום מורכב מאותם חלקיקים יסודיים המכונים קווארקים ואלקטרונים. קווארקים מפצות על פרוטונים ונויטרונים. פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים משתלבים בדרכים שונות והם יוצרים אטומים שונים (אלמנטים). . אטומי מפצות על מולקולות כל העניין הוא בתנועה מתמדת, תלוי בעוצמת התנועה ניתן למצוא בשלוש מדינות שונות: מוצק, נוזלי או גז.
שבירת מבנה הרעיון הגדול של המדע
| רעיונות בינוניים של המדע | רעיונות קטנים למדע |
|---|---|
|
מבנה, מאפיינים ותפקוד של אלמנטים (טבלה מחזורית) יש מספר סופי של אלמנטים ביקום, וכולם מורכב מהקווארקים והאלקטרונים. מספר הקווארקים והאלקטרונים מגדיר את אופן הפעולה של כל אלמנט. |
|
|
מבנה ותכונות של חומר אטומים מתקשרים דרך הכוח. האלקטרומגנטי ויוצרים מולקולות מולקולות יכולות לכלול אטומים של אותם אלמנטים או שונים. כל סוג של מולקולה יש מאפיינים משלו אשר גם להגדיר כיצד הוא מגיב עם מולקולות אחרות. השימוש והתפקיד של כל סוג של מולקולות בטבע מבוססת על תכונותיו. |
|
|
תגובות כימיות תגובות כימיות הן התהליכים שדרכם משולבים האטומים ו/או המולקולות. ישנם סוגים שונים של תגובות כימיות, אך הם מסווגים בעיקר בהתאם לשאלה אם המערכת משחררת או סופגת אנרגיה. |
|
|
תהליכים גרעיניים תהליכים גרעיניים יכולים לשנות את הגרעין וכתוצאה מכך מבנה של אטום. התהליך הגרעיני יכול לשחרר. כמויות אדירות של אנרגיה |
