Турбинный автомобиль

• Ознакомьтесь с учебными онлайн-материалами для учащихся. Используйте проектор, чтобы продемонстрировать учащимся эти материалы.
• Перед началом урока обязательно изучите с детьми три закона Ньютона.
• Оцените способности и подготовку всех учащихся. Адаптируйте задания, чтобы сделать их интересными для всех. В разделе Индивидуальный подход ниже собраны советы и рекомендации по адаптации материала.

• Установите вентиляторы на полу, оставив по крайней мере 3 метра перед каждым из них для перемещения автомобилей. Исходное положение перед каждым вентилятором отметьте малярным скотчем (перпендикулярно вентилятору).

• Посмотрите обучающее видео, представленное здесь или в разделе учебных онлайн-материалов для учащихся.

• Коротко обсудите, какая сила приводит в движение автомобиль с пропеллером.
• Задавайте наводящие вопросы, например следующие.
  • Что приводит в движение ветряной пропеллер? (Ветер, который создается из-за разницы атмосферного давления.)
  • Какие силы приводят в движение ветряной пропеллер? (Форма лопастей влияет на вектор силы ветра, что приводит к возникновению вращательного движения.)
• Расскажите учащимся, что они будут строить автомобиль с пропеллером и исследовать, как сила ветра может изменить характер его движения.

• Разбейте учеников на пары для сборки модели «Автомобиль с пропеллером». Пока один учащийся подбирает нужные элементы, второй выполняет сборку. После каждого этапа работы они меняются ролями.

  Ниже приведены полезные Советы, если в процессе сборки кому-то понадобится помощь.

• Предложите им перейти к разделу в учебном материале, где описаны три вида испытаний, и раздайте рабочие листы ученика.

Испытание 1: Навстречу ветру

• Попросите учащихся разместить свои машины вдоль линии старта передней частью к вентилятору.
• Попросите их включить вентиляторы и понаблюдать за движением автомобилей.
• Пусть они занесут свои наблюдения в рабочие листы.

Испытание 2: По ветру

• Попросите учащихся изменить положение турбины так, чтобы она была направлена назад, или перевернуть редуктор вверх ногами, чтобы серая шестерёнка была вверху.
• Попросите их включить вентиляторы и понаблюдать, что происходит с машинами, когда они расположены передней и задней частью к вентилятору.
• Пусть они занесут свои наблюдения в рабочие листы.

Испытание 3: Больше лопастей

• Предложите учащимся добавить дополнительную лопасть пропеллера и повторить испытание. Если позволяет время, можно попробовать следующие варианты.
  • Модуль передач пропеллера направлен вверх.
  • Модуль передач пропеллера направлен вниз.
  • Модуль передач пропеллера направлен назад.
  • 4-лопастный винт.
  • 6-лопастный винт (см. стр. 3 буклета-инструкции).

• Соберите учащихся вместе, чтобы проанализировать и обсудить ход и результаты испытаний.
• Задавайте наводящие вопросы, например следующие.
  • Что бы вы могли изменить, чтобы изменить направление движения машины (против ветра — по ветру)? (Передачу или направление турбины.)
  • Что заставляет турбинную машину двигаться против ветра (к вентилятору)? (Сумма векторов силы, действующих на машину, толкает её навстречу ветру.)
  • Может ли ветровая машина ездить быстрее, чем дует ветер? (Да! Некоторые из автомобилей, которые мы видели на видео, ехали намного быстрее, чем дул ветер.)

• Если позволяет время, подробно объясните, как действуют изучаемые на занятии силы (и как складываются их вектора).
• Оставьте немного времени, чтобы ученики успели разобрать свои модели, рассортировать кубики, сложить их обратно в лотки и убрать свои рабочие места.

• Дайте оценку работе каждого учащегося.
• Предложите учащимся самостоятельно оценить свою работу.
• Для упрощения этой задачи можно использовать раздел «Оценки».

Лист наблюдений

• Оцените, как ученики объясняют, как различные силы и механизмы могут менять движение объекта.
• Разработайте критерии оценки, максимально соответствующие поставленным задачам. Например:
  1. Учащийся нуждается в дополнительной поддержке.
  2. Ребёнок может работать самостоятельно.
  3. Учащийся может чему-то научить других.

Самостоятельная оценка

• Попросите каждого ребёнка выбрать кубик, который, по его мнению, наилучшим образом соответствует качеству его работы на занятии.
  • Зелёный: С некоторой помощью я могу описать, как невидимая сила в сочетании с зубчатой передачей может изменить движение объекта.
  • Синий: Я могу описать, как невидимая сила в сочетании с зубчатой передачей может изменить движение объекта.
  • Фиолетовый: Я могу описать и объяснить, как невидимая сила в сочетании с зубчатой передачей может изменить движение объекта.

Взаимная оценка

• Предложите своим ученикам дать оценку работы друг друга.
  • Пусть дети оценят работу друг друга, используя шкалу цветных кубиков, приведенную выше.
  • Пусть ученики прокомментируют изложенные другими идеи и предоставят друг другу конструктивную обратную связь.

СОВЕТЫ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МОДЕЛЕЙ

• Попросите учащихся приступить к испытаниям сразу по окончании сборки. Оптимально испытывать модели после внесения корректировок по очереди. Таким образом, у каждого будет возможность испытать модель.
• Настройте ОДНУ скорость вентилятора для всех испытаний. Величина скорости в данном случае неважна.
• Если вентиляторы слишком большие или слишком мощные, попробуйте перенести их дальше от стартовой линии. Часть воздушного потока можно также ограничить мебелью.
• Если вентиляторы слишком малы, переместите их ближе к моделям или попробуйте перемещать их вручную следом за моделями.

Способы упростить задание

• Разрешите учащимся испытать только базовый вариант модели (движение против ветра).

Способы сделать задание ещё интереснее

• Предложите детям сделать так, чтобы их машины ездили против ветра ещё лучше.
• Предложите им подумать, как будут двигаться их машины, если заменить вентилятор маховиком.

(Примечание. Для выполнения этого задания требуется дополнительное время.)
Для развития математических навыков попросите учащихся изучить понятие отношения и использовать его, чтобы описать передаточное отношение между скоростью вращения лопастей турбины и скоростью вращения колёс.

ФГОС ООО 11.3 - Развитие умений применять изученные понятия, результаты, методы для решения задач практического характера и задач из смежных дисциплин