Samochód śmigłowy
Mimo że żaglówka (ani żaglowóz) nie może pływać ani jeździć pod wiatr, można to osiągnąć za pomocą sprytnej konstrukcji inżynieryjnej. Sprawdź, jak siły mechaniczne wpływają na ruch ciała i jak robią to na odległość.
Przygotuj się
- Przejrzyj materiały dla uczniów online. Za pomocą projektora pokażesz je uczniom w czasie zajęć.
- Upewnij się, że trzy zasady dynamiki Newtona zostały omówione podczas wcześniejszych zajęć.
- Weź pod uwagę umiejętności wszystkich swoich uczniów, a także środowisko, z jakiego się wywodzą. Dostosuj zajęcia tak, by były przystępne dla wszystkich. Podpowiedzi znajdziesz w sekcji Zróżnicowanie poniżej.
- Ustaw wiatraki na podłodze. Przed nimi powinno być ok. 3 m wolnego miejsca, po którym będą poruszać się samochody śmigłowe. Kawałkiem taśmy zaznacz linię startową przed każdym z wiatraków (prostopadle do wiatraka).
Włącz się
(Cała klasa, 5 minut)
- Obejrzyjcie film dla uczniów (dostępny tutaj lub w materiałach dla uczniów online).
- Poprowadź krótką dyskusję o tym, jakie rodzaje sił poruszają samochodem śmigłowym.
- Możesz zadać na przykład takie pytania:
- Co napędza turbinę wiatrową? (Wiatr wywoływany przez różnice w ciśnieniu atmosferycznym).
- Jakie siły ją napędzają? (Kształt łopat wpływa na wektory siły wiatru, czego efektem jest ruch obrotowy).
- Powiedz uczniom, że będą budować samochód śmigłowy i sprawdzać, jak siła wiatru wpływa na jego ruch.
Wymyśl
(Małe grupy, 30 minut)
- Uczniowie pracują w parach. Budują model „Samochód śmigłowy”. Budują na zmianę: jedna osoba szuka klocków, a druga je składa. Po zakończeniu każdego kroku zamieniają się rolami.
- Pomoc w budowaniu znajdziesz w sekcji Wskazówki poniżej.
- Wskaż uczniom trzy doświadczenia opisane w materiałach i rozdaj im arkusze do pracy (Wsparcie dla nauczyciela - Dodatkowe zasoby).
Doświadczenie 1: pod wiatr
- Uczniowie ustawiają samochody na linii startowej przodem do wiatraków.
- Włączają wiatraki i obserwują ruch samochodów.
- Obserwacje zapisują w swoich arkuszach.
Doświadczenie 2: z wiatrem
- Uczniowie obracają śmigło, tak by było ustawione tyłem do przodu, albo przekręcają przekładnię górą do dołu, tak by szare koło zębate było u góry.
- Włączają wiatrak i obserwują ruch pojazdów — najpierw ustawionych przodem, a potem tyłem do wiatraków.
- Obserwacje zapisują w swoich arkuszach.
Doświadczenie 3: więcej łopatek
- Uczniowie dodają jeszcze jedną łopatkę do śmigła i ponownie przeprowadzają doświadczenie. Jeśli masz czas, wypróbuj inne warianty doświadczenia:
- Przekładnia śmigła ustawiona do góry
- Przekładnia śmigła ustawiona do dołu
- Przekładnia śmigła ustawiona do tyłu
- Śmigło z 4 łopatkami
- Śmigło z 6 łopatkami (na stronie 3 w broszurze z instrukcjami budowania znajdziesz wskazówkę)
Wytłumacz
(Cała klasa, 5 minut)
- Zbierz uczniów i przedyskutujcie doświadczenia.
- Możesz zadać na przykład takie pytania:
- Co trzeba zmienić, żeby samochód jechał nie w kierunku wiatru (pod wiatr), a w przeciwnym kierunku (z wiatrem)? (Przekładnię albo kierunek ustawienia śmigła).
- Co sprawia, że samochód śmigłowy jedzie pod wiatr (w kierunku wiatraka)? (Suma działających na niego wektorów sił pcha go w kierunku, z którego wieje wiatr).
- Czy samochód z napędem wiatrowym może osiągnąć większą prędkość niż prędkość wiatru? (Tak! Niektóre samochody na filmie wyświetlanym na początku zajęć jechały o wiele szybciej niż wynosiła prędkość wiatru).
Weryfikuj
(Cała klasa, 5 minut)
- Jeśli masz na to czas, szczegółowo omów siły (wektory sił) działające na żaglowóz.
- Daj uczniom czas na rozebranie modeli, posortowanie klocków i włożenie ich z powrotem do tacek, a także posprzątanie stanowisk pracy.
Ocena
(***(W czasie trwania zajęć)***)
- Przekaż każdemu uczniowi opinię na temat jego pracy.
- Zachęcaj uczniów do samooceny.
- Aby uprościć ten proces, możesz skorzystać z podanych kryteriów oceny.
Lista kontrolna obserwacji
- Oceń biegłość uczniów w opisywaniu, jak różne siły i mechanizmy wpływają na ruch ciała.
- Przygotuj odpowiednią skalę. Na przykład:
- Wymaga pomocy
- Może pracować samodzielnie
- Może uczyć innych
Samoocena
- Poproś uczniów o wybranie klocków, które ich zdaniem najlepiej reprezentują ich pracę:
- Zielony: Z niewielką pomocą potrafię opisać, jak niewidoczna siła w połączeniu z przekładnią zębatą wpływa na ruch ciała.
- Niebieski: Potrafię samodzielnie opisać, jak niewidoczna siła w połączeniu z przekładnią zębatą wpływa na ruch ciała.
- Fioletowy: Potrafię opisać i wyjaśnić, jak niewidoczna siła w połączeniu z przekładnią zębatą wpływa na ruch ciała.
Opinie o pracy koleżanek i kolegów
- Zachęć uczniów do oceny pracy ich kolegów i koleżanek poprzez:
- Wzajemną ocenę pracy za pomocą powyższej skali z klocków.
- Prezentowanie swoich pomysłów i konstruktywną dyskusję o nich.
Wskazówki
Wskazówki dotyczące modeli
- Grupy powinny zacząć testować swoje modele, gdy tylko skończą je budować. Mogą na zmianę testować modele i zmieniać konfigurację pojazdów, tak by każdy miał szansę wypróbować działanie modelu.
- Do wszystkich prób należy używać TEJ SAMEJ prędkości wiatraka. Może to być dowolna prędkość.
- Jeśli wiatrak jest za duży albo za mocny, odsuń go dalej od linii startowej. Przepływ powietrza można zablokować częściowo jakimś meblem.
- Jeśli wiatrak jest za mały, przysuń go bliżej modeli lub trzymaj go w ręce i przesuwaj za poruszającymi się modelami.
Zróżnicowanie
Jeśli chcesz, aby lekcja była łatwiejsza:
- Poproś uczniów o wypróbowanie tylko podstawowego modelu jadącego pod wiatr.
Jeśli chcesz, aby lekcja była trudniejsza:
- Poproś uczniów o wymyślenie, co zrobić, żeby samochody jeszcze lepiej jeździły pod wiatr.
- Poproś uczniów o wymyślenie, jak zamienić śmigło na koło zamachowe i zbudować działający samochód.
Rozszerzenia
(Uwaga: potrzebny będzie dodatkowy czas).
Aby poszerzyć zajęcia o rozwój umiejętności matematycznych, możesz wprowadzić pojęcie stosunku liczbowego. Poproś uczniów o opisanie przełożenia przekładni, czyli stosunku między prędkością obrotu łopat śmigła a prędkością, z jaką obracają się koła.
II etap edukacyjny - Matematyka kl. IV-VI pkt IV.2
Wsparcie dla nauczyciela
Uczniowie:
- Dowiedzą się, jak siły mogą zmieniać ruch ciała.
- Dowiedzą się, jak siły mogą działać na odległość.
- Poznają zależność między energią a siłami.
- Zestaw LEGO® Education BricQ Motion Prime (po jednym zestawie na dwoje uczniów)
- Taśma malarska
- Średniej wielkości wiatraki elektryczne (najlepiej po 1 na 10 uczniów)
Fizyka
(Wymagania szczegółowe)
Uczeń:
I.2 wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
I.3 rozróżnia pojęcia: obserwacja, pomiar, doświadczenie; przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów;
I.4 opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów;
I.8 rozpoznaje zależność rosnącą bądź malejącą na podstawie danych z tabeli lub na podstawie wykresu; rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie wykresu;
I.9 przestrzega zasad bezpieczeństwa podczas wykonywania obserwacji, pomiarów i doświadczeń.
II.1 opisuje i wskazuje przykłady względności ruchu;
II.2 wyróżnia pojęcia tor i droga;
II.4 posługuje się pojęciem prędkości do opisu ruchu prostoliniowego; oblicza jej wartość i przelicza jej jednostki; stosuje do obliczeń związek prędkości z drogą i czasem, w którym została przebyta;
II.10 stosuje pojęcie siły jako działania skierowanego (wektor); wskazuje wartość, kierunek i zwrot wektora siły; posługuje się jednostką siły;
II.11 rozpoznaje i nazywa siły, podaje ich przykłady w różnych sytuacjach praktycznych (siły: ciężkości, nacisku, sprężystości, oporów ruchu);
II.12 wyznacza i rysuje siłę wypadkową dla sił o jednakowych kierunkach; opisuje i rysuje siły, które się równoważą;
II.14 analizuje zachowanie się ciał na podstawie pierwszej zasady dynamiki;
II.15 posługuje się pojęciem masy jako miary bezwładności ciał; analizuje zachowanie się ciał na podstawie drugiej zasady dynamiki i stosuje do obliczeń związek między siłą i masą a przyspieszeniem;
II.18.1 doświadczalnie ilustruje: I zasadę dynamiki, II zasadę dynamiki, III zasadę dynamiki,
II.18.2 doświadczalnie wyznacza prędkość z pomiaru czasu i drogi z użyciem przyrządów analogowych lub cyfrowych bądź oprogramowania do pomiarów na obrazach wideo,
Matematyka
(Wymagania ogólne)
I.1 Wykonywanie nieskomplikowanych obliczeń w pamięci lub w działaniach trudniejszych pisemnie oraz wykorzystanie tych umiejętności w sytuacjach praktycznych.
II.1 Odczytywanie i interpretowanie danych przedstawionych w różnej formie oraz ich przetwarzanie.
II.2 Interpretowanie i tworzenie tekstów o charakterze matematycznym oraz graficzne przedstawianie danych.
II.3 Używanie języka matematycznego do opisu rozumowania i uzyskanych wyników.
IV.1 Przeprowadzanie prostego rozumowania, podawanie argumentów uzasadniających poprawność rozumowania, rozróżnianie dowodu od przykładu.
IV.2 Dostrzeganie regularności, podobieństw oraz analogii i formułowanie wniosków na ich podstawie.
Technika
(Wymagania ogólne)
I.10 Projektowanie i konstruowanie modeli urządzeń technicznych z wykorzystaniem zestawów poliwalentnych.
II.2 Planowanie i wykonywanie pracy o różnym stopniu trudności.
II.3 Posługiwanie się rysunkiem technicznym, czytanie instrukcji słownej i rysunkowej podczas planowania i wykonywania pracy wytwórczej.
II.8 Wyszukiwanie informacji na temat możliwości udoskonalenia działania realizowanego wytworu.
II.14 Samoocena realizacji zaplanowanego wytworu technicznego.
III.5 Utrzymywanie ładu na stanowisku pracy. Przestrzeganie zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.
V.2 Rozwijanie zainteresowań technicznych.
V.3 Przyjmowanie postawy twórczej, racjonalizatorskiej.
Język polski
(Wymagania ogólne)
II.4 Kształcenie umiejętności porozumiewania się (słuchania, czytania, mówienia i pisania) w różnych sytuacjach oficjalnych i nieoficjalnych, w tym także z osobami doświadczającymi trudności w komunikowaniu się.
II.5 Kształcenie umiejętności poprawnego mówienia oraz pisania zgodnego z zasadami ortofonii oraz pisowni polskiej.
III.2 Rozwijanie umiejętności wypowiadania się w określonych formach wypowiedzi ustnych i pisemnych.
IV.1 Rozwijanie szacunku dla wiedzy, wyrabianie pasji poznawania świata i zachęcanie do praktycznego zastosowania zdobytych wiadomości.
IV.2 Rozwijanie umiejętności samodzielnego docierania do informacji, dokonywania ich selekcji, syntezy oraz wartościowania.
IV.6 Rozwijanie umiejętności efektywnego posługiwania się technologią informacyjną w poszukiwaniu, porządkowaniu i wykorzystywaniu pozyskanych informacji.
Materiały dla uczniów
Arkusz dla ucznia
Download, view or share the student worksheet, either as an online HTML page or a printable PDF