BricQ Motion Prime

Турбинный автомобиль

Не так легко провести парусник или сухопутный буер навстречу ветру, но, используя инженерное искусство с умом, можно воплотить и это. Исследуйте, как механические силы могут изменить движение объекта и как эти силы могут действовать на расстоянии.

30-45 мин.
Продвинутый уровень
Классы 5–8
U3L6.Thumbnail.png

Подготовка

  • 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).

Обсуждение

(весь класс, 5 минут)

  • Посмотрите обучающее видео, представленное здесь или в разделе учебных онлайн-материалов для учащихся.
U3L6.EngageThumbnail.png
  • 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.

Исследование

(небольшие группы, 30 минут)

  • 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.
U3L6.03.png

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).
U3L6.06.png

Объяснение

(весь класс, 5 минут)

  • 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.)

Дополнение

(весь класс, 5 минут)

  • 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.

Оценка

(в течение всего урока)

  • 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.
45400-assessment.png

Советы

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.

Индивидуальный подход

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.

Extensions

(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

В помощь преподавателю

Учащиеся смогут:

  • понять, как силы могут изменить движение объекта;
  • понять, как силы могут действовать на расстоянии;
  • исследовать взаимосвязь между энергией и силами.
  • Набор BricQ Motion Prime LEGO® Education (по одному набору для каждой пары учащихся)
  • Малярный скотч
  • Настольные электрические вентиляторы среднего размера (оптимальный вариант: по одному на 10 учащихся)

По ФГОС основного общего образования.

Личностные результаты:
• формирование ответственного отношения к обучению
• формирование способности к саморазвитию и самообразованию
• формирование коммуникативных навыков в общении и сотрудничестве
Метапредметные результаты:
• формирование умений работать самостоятельно и в группе
• формирование умения самостоятельно определять цели и задачи своего обучения
• отработка умений оценивать правильность выполнения учебной задачи
Математика и информатика:
• развитие умений применять изученные понятия, результаты, методы для решения задач практического характера и задач из смежных дисциплин с использованием при необходимости справочных материалов, компьютера, пользоваться оценкой и прикидкой при практических расчетах
Естественнонаучные дисциплины:
• овладение умениями формулировать гипотезы, конструировать, проводить эксперименты, оценивать полученные результаты
• овладение умением сопоставлять экспериментальные и теоретические знания с объективными реалиями жизни
Физика:
• понимание физических основ и принципов действия (работы) машин и механизмов, средств передвижения и связи
• приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, понимание неизбежности погрешностей любых измерений
Технология:
• активное использование знаний, полученных при изучении других учебных предметов
• совершенствование умений выполнения учебно-исследовательской и проектной деятельности
• овладение методами учебно-исследовательской и проектной деятельности, решения творческих задач, моделирования, конструирования и эстетического оформления

Учебные материалы

Рабочий лист ученика

Загрузите и просмотрите эти материалы или разошлите их учащимся в формате HTML-страницы или документа PDF, который можно распечатать.