Skifte tannhjul

1. Forberede

• Les gjennom elevmaterialet i EV3 Classroom-appen.
• Samle inn informasjon om girkasser som hjelper elevene med å forstå konsepter som gire opp og gire ned.

2. Engasjere (5 Min.)

• Bruk ideene i Starte en diskusjon-delen nedenfor til å engasjere elevene i en diskusjon knyttet til denne leksjonen.
• Del klassen inn i par.

3. Utforske (20 min.)

• Be hvert par bygge tannhjulkjøretøyet.
• Gi dem litt tid til å teste roboten for å kontrollere at modellen er bygget på riktig måte og fungerer som forventet.

4. Forklare (10 min.)

• Be hvert lag utføre eksperimentet minst tre ganger for hvert av de foreslåtte tannhjulsutvekslingene, og registrer resultatene.
• Forsikre deg om at de kan lage sine egne testtabeller.

5. Utdype (10 min.)

• Be elevene om å analysere hvordan tannhjulsforhold forholder seg til tilbakelagt distanse og hastigheten til kjøretøyet.
• Be hvert lag oppsummere resultatene av eksperimentene kjapt.
• Ikke glem å gi elevene nok tid til å rydde opp.

6. Evaluere

• Gi tilbakemelding på elevenes arbeid.
• Du kan bruke de vedlagte vurderingsrubrikkene for å forenkle prosessen.

Det er vanskelig å sykle i oppoverbakke eller mot vinden. Et godt tannhjulsystem er nyttig for å justere kraften som kreves for å holde farten. Når du sykler på en plan overflate, begynner du med et lavt tannhjul, og deretter skifter du til høyere tannhjul ved høyere hastigheter.

Start en diskusjon om å skifte tannhjul ved å stille relevante spørsmål, som:

• Hva henviser begrepene girkasse og tannhjulsreduksjon til?
• Hvorfor er som regel tannhjulsenheter omsluttet?
• Hva er forholdet mellom tannhjulsforhold og tilbakelagt distanse?
• I hvilke situasjoner er tannhjulsreduksjon ønskelig? I hvilke situasjoner er det ikke?

Byggeinstruksjoner

• tannhjulkjøretøy

Bruke modellen
Plasser kjøretøyet minst 10 cm fra veggen med ultralydsensoren plassert vinkelrett til veggen. Kjør programmet og vent til EV3-ikonet vises på displayet. Trykk på den midtre knappen på EV3-klossen for å starte testkjøringen. Den innledende distansen til veggen måles ved bruk av ultralydsensoren, og tidsmåleren tilbakestilles. Kjøretøyet kjører vekk fra veggen ved å kjøre den store motoren for én rotasjon. Distansen til veggen måles på nytt, og tilbakelagt tid måles for å beregne tilbakelagt distanse, hastighet og rotasjonshastighet. De beregnede verdiene vises på displayet til den midtre knappen trykkes på nytt, for å forberede en ny testkjøring.

Bruke ultralydsensoren
Ultralydsensoren genererer lydpulser som danner en lydkjegle som kan registrere objekter. Når du starter eksperimentet, må du ikke stå ved siden av kjøretøyet eller innenfor rekkevidden til ultralydsensoren. Den beste plassen å stå er bak ultralydsensoren.

Gjennomføre eksperimentet
Når de gjennomfører eksperimentene sine, minner du elevene på følgende:

• tilbakelagt distanse (i cm), hastighet (i m/s) og rotasjonshastighet (i omdreininger per sekund) vises på displayet.
• Registrer eksperimentnummeret, tannhjulsforholdet, din hypotese av hva som kommer til å skje, tilbakelagt distanse og hastighet i en testtabell. Sørg for at det er nok plass til å registrere flere observasjoner.
• Utfør eksperimentet minst tre ganger for hvert alternativ av tannhjulsutvekslinger og bruk gjennomsnittsverdiene for å sikre de mest nøyaktige resultatene.
• Se bildene i «Hint» for å se hvordan du skifter tannhjulsutvekslinger.

Programmere

Forenkle denne leksjonen ved å:

• hjelpe elevene til å analysere hvordan tannhjulsforholdet forholder seg til den tilbakelagte distansen og hastigheten til kjøretøyet
• redusere antallet tannhjulsutvekslinger elevene må undersøke

Ta denne leksjonen til neste nivå ved å:

• forklare betydningen av gjennomsnittsverdier (aritmetisk middeltall kontra median, mottakelighet for feil) som kan brukes til å utligne målingsfeil, på tvers av en serie med eksperimenter
• Oppmuntre elevene til å definere en funksjon som forutser tilbakelagt distanse basert på tannhjulsforhold
• utfordre elevene til å finne måter de kan forbedre nøyaktigheten til eksperimentene på

Observasjonssjekkliste for lærer
Lag en skala som stemmer overens med behovene dine, for eksempel:

1. Delvis fullført
2. Fullstendig fullført
3. Overgikk forventningene

Bruk følgende kriterier for å evaluere elevenes arbeid:

• Elevene beskrev rollen til tannhjulsforhold ved å forutsi resultatet til eksperimentene.
• Elevene tok i bruk matematiske konsepter og/eller prosesser for å bestemme forholdet mellom tannhjulsforhold og tilbakelagt distanse.
• Elevene evaluerte prosedyrene til eksperimentet og identifiserte uavhengige variabler, avhengige variabler og kontrollvariabler.

Egenvurdering
Be hver elev om å velge klossen de mener beskriver arbeidet deres på best måte.

• Bronse: Jeg har utført eksperimentene, men beskrev ikke rollen til tannhjulsforhold ved å forutsi resultatet til eksperimentet.
• Sølv: Jeg beskrev, med litt hjelp, rollen til tannhjulsforhold ved å forutsi resultatet til eksperimentet.
• Gull: Jeg brukte min forståelse av rollen til tannhjulsforhold i eksperimentene ved å forutsi hvilke tannhjulsforhold som bør brukes i et kjøretøy, som passer til å flytte tunge laster.
• Platina: Jeg brukte min forståelse av rollen til tannhjulsforhold i eksperimentene ved å forutsi hvilke tannhjulsforhold som bør brukes i et kjøretøy, som passer til å flytte tunge laster. Jeg har også forutsett hvilke tannhjulsforhold som bør brukes for å lage et raskt kjøretøy.

For å integrere utvikling av språkferdigheter ber du elevene om å:

• lage en kort rapport som fokuserer på resultatene av eksperimentene og reelle eksempler på når giring opp og giring ned er nyttig
• lage en presentasjon som forklarer resultatene av eksperimentene og hva de lærte

Merk: Dette kommer til å ta mer tid enn en vanlig økt.

Elevene som likte denne leksjonen, kan også være interessert i å utforske disse karrieremulighetene:

• Produksjon og maskinteknikk (forprosjektering)
• Naturfag, teknologi, maskinteknikk og matematikk (naturfag og matematikk)
• Transport (selvstyrende teknologi)