パワー・カー
ギアやタイヤの組み合わせを変えながら、電動カーの速度とけん引力について調査します。
1. 結びつける
(5-10 分)
ジャックとジルはパワー・カーのテストをしようと、家の裏の丘にいます。 パワー・カーは平らな地面ではうまく動きましたが、丘を登ることはできません。
車輪はスリップし、モーターはひどい音を立て、車の前輪部分はウィリーしてしまいます。
ジャックは、車をもっと重くしなければならないと考えます。一方ジルは、歯車に工夫をしなければならな いと考えています。
丘を登ることのできるパワー・カーを作るにはどうしたらいいでしょうか? さあ、考えてみましょう!
2. 組み立てる
(20-25 分)
パワー・カーを組み立てる
11 A の組み立て説明書と、11 B の組み立て説明書 (手順1-10)を参考にしてください。
バッテリボックスのスイッチを押して、モーターを作¨動させてください。
すべての車輪が自由に回転するようにし、パワー・ カーの側面をこすらないないようにしてください。
テスト用の丘を作る
厚板の上に、2メートル離して、スタートラインとゴー ルの線を引きます。ゴールが床から50 センチ高くな るように、厚板を物の上に置きます。
ヒント:
パワー・カーは上り坂でもと ても早く走ることができま すので、厚板の端から飛び 出してしまわないように、傾 斜路を部屋の隅の壁に対し て設置すると良いでしょう。
3. よく考える
(20-25 分)
上り坂をもっとも速く登ることのできるのは、どのパ ワー・カーですか?
パワー・カーが上り坂を登る際には、できるだけ早 く走らなければなりません。
まず初めに、パワー・カーA が2メートルの上り坂 をどの位早く登ることができるかを予測してみまし ょう。その後で予測が当たっているか、実験してみ ましょう。次に、パワー・カーB、C、D についても同様 に予測、実験してみましょう。
同じような結果が得られるか確認するために、何度 か実験を繰り返してみましょう。丘の表面の状態に よって、実験の結果は変化することがあります。
パワー・カーA(今までの実験で使用したノーマル タイプ)は、2メートルの上り坂を約4 秒で登ります。
パワー・カーB(組み立て説明書13B、10 ページ、手 順11)は、2メートルの上り坂を約3 秒で登ります。
パワー・カーC(組み立て説明書13B、11 ページ、手 順12)は、2メートルの上り坂を約10 秒で登ります。
パワー・カーD(組み立て説明書13B、12 ページ、手 順13)は、2メートルの上り坂を約7秒で登ります。
4 台の中で最も速いのは、大きな車輪を使った、伝 導比率1:1 のパワー・カーBです。
先生のための豆知識
小さな車輪の外周は9.6 セ ンチです。
大きな車輪の外周は 13.6 センチです。
オプション:丘の勾配
パワー・カーはどの程度の勾配まで、登ることがで できるでしょうか?ゴールが床から70 センチ、80 セ ンチ、90 センチ、またはもっと高くなるようにしてみ ましょう。パワー・カーA、B、C、D の中で、どの車が 急勾配の丘を登っていくのに優れているか、実験し てみましょう。
パワー・カーC がもっとも急勾配の丘を登ることが できます。
4. 続ける
(25-30 分)
パワー・カーのパワーはどの位?
ソリを作り、ひもを使ってパワー・カーの後部 のフックにに取り付けましょう。
ソリの上に、重りとして本を置きましょう。
まず初めに、パワー・カーAとCがどの程度の重り を引っ張ることができるかを予測してみましょう。 その後で、どちらのパワー・カーがもっとも重い重り を引っ張ることができるか実験してみましょう。
パワー・カーC(組み立て説明書13B,11 ページ、 順12)がもっとも重い重りを引っ張ることができま す。実験用の走路の状態によって、実験の結果は変 化することがあります。
また、パワー・カーのフロント部分に釣合い重りを 取り付けて実験してみましょう。
これによって、パワー・カーのフロント部分が浮か ないようになるため、より安定します。
ヒント:
釣合い重りとして、重りのブ ロックを使ってください。
張力が最大となるように、異なる車輪や歯車を組 み合わせて実験してみましょう。
一番良いパワー・カーは、どの位重い重りを引っ張 ることができますか?
教師用サポート
以下のコンセプトについて学びます:
科学技術と設計、構造、美術
- 部品を組み合わせる
- 歯車
- 車輪
科学(理科)
- 摩擦
- 距離、時間、力の測定
- 科学調査
- 9686 レゴ® サイエンス&テクノロジー モーター付基本セット (生徒1人につき1セットをおすすめします)
- 1メートルの物差しまたは巻尺
- 長さが240 センチ以上の厚板
- 重りにするための小さな本やその他の物
- ストップウォッチまたはタイマー
科学技術と設計、構造、美術:
必要性を見極め、アイデアを出してい く。個人またはチームで作業を進め る。材料や部品、およびモジュール式 組み立てキットを使って、高品質な実 用試作品をデザインして作る。適切な テスト方法を使用して、改良の成果を 調べる。さまざまな身近な製品を組み 立て/分解し、特定した目的を満たすこ とができるかテストする。
- シフトダウンや、トルク を上げるためのさまざ まな種類のタイヤやホ イールについて調査す る。
- 異なる配置の歯車や ホイールのスピード (速度)や張力につい て調査する。
- 重い荷物を引っ張るこ とのできる、動力で動 く車をデザインして作 る。
科学(理科):
基本的な機械要素の性能に関する可 変要素の効果を予測、評価するなどの 科学的調査。 • 慎重な観察、測定、およ び記録。
- 負荷が摩擦に与える影 響や、摩擦の減少につ いて調査する。
- 斜面と作業。
解析・分析(数学):
解析・分析など、数学的な考え方を活 用、応用する。あらゆる演算方法を使 用した計算。領域、平均、および比率の 概念を使用して計算する。時間、距離、 および(力)重量を、できるだけ正確に 測定する。言葉による反応式を使用す る。一次方程式を使って速度を計算す る。結果からパターンを特定する。デー タを収集して表に表わす。スピーチや 文章、図表を使って、数学的な考え方 を伝える。
- 移動距離や移動時間 の測定。
- 斜面の角度を測定し、 説明する。
- 車輪径および円周と、1 回転ごとの移動距離と の関連に関する概念と 計算。