Базовый набор MINDSTORMS EV3

Ускорение силы тяжести

Учебный модуль «Свободное падение» выделяет уравнение время-расстояние для ускоряющегося объекта.

90–120 мин
Средний уровень
Классы 5–8
acceleration-of-gravity-connect

Соединение с реальным миром

(5 мин.)

acceleration-of-gravity-connect

Свободное падение описывает состояние, когда предметы, такие как камни, монеты или спелые плоды падают на землю под действием силы тяжести.

Здесь важно следующее:
расстояние, пройденное предметом в свободном падении,
как долго падает предмет, прежде чем удариться о землю,
скорость, с которой падает предмет,
как быстро объект ускоряется.

Следующий опыт связан с построением башни для сброса, оснащенной подходящими датчиками для наблюдения явлений силы тяжести, действующей на стальной шарик в свободном падении.

Рекомендации по предварительному обсуждению
Объясните, почему опасно сидеть под деревом, на котором много спелых яблок. блоки могут падать на землю, и на это невозможно быстро среагировать и уклониться.

Объясните, почему человеку, выпрыгивающему из самолета на большой высоте, нужен парашют. *Потому что в противном случае он может падать слишком быстро и разобьется от удара. *

Перечислите повседневные явления, в которых играет роль сила тяжести.* Все виды падений, течение воды, движение/бег по поверхности земли и т. п. *

Создание модели

(20 мин.)

Примечания по конструированию
Убедитесь, что учащиеся правильно построили башню для сброса и правильно загрузили предоставленную программу.

acceleration-of-gravity-bi

Загрузите программу «10»

ЗАГРУЗИТЬ ОБРАЗЕЦ ПРОГРАММЫ 7 Кбайт, требуется программное обеспечение EV3 для ПК

Совместное обсуждение

(20 мин.)

Рекомендации по использованию модели

  • Датчик касания установлен сзади башни для сброса. Он используется для активации опыта по сбросу.
  • Мощный захват закрывается автоматически для следующего опыта.
  • Экран на модуле EV3 показывает время падения.
  • Убедитесь, что модель построена правильно.
  • Установите модель правильно на твердую и горизонтальную поверхность.
  • Перед сбросом шарика убедитесь, что башня не качается.
  • Датчик касания также можно удерживать и при необходимости использовать как пульт ручного дистанционного управления. Это позволяет вам исключить качание башни, из-за которого испытание может быть недействительным.
acceleration-of-gravity-fullmodel

Опыт — измерение

  1. Запустите программу
  2.  Положите шарик в закрытый мощный захват.
  3.  Для начала опыта используйте свободный датчик касания на башне для сброса.

Произойдет следующее:
Шарик упадет вниз на датчик касания, находящийся внизу башни для сброса.
Время падения отобразится на экране.
Мощный захват закроется, и теперь можно повторить опыт.

Недействительные результаты опытов обозначаются «недовольным лицом».

Проведите опыт не менее трех раз.
Зафиксируйте полученные в опытах числа и время падения в таблице. Расширьте таблицу, если это необходимо.

Убедитесь, что учащиеся провели опыт несколько раз и ввели свои результаты в предоставленную таблицу.

Сообщите учащимся, что зарегистрированные ими результаты измерений будут использоваться в последующих заданиях.

Совершенствование

(15 мин.)

Анализ
Вам известно расстояние сброса d и время падения t.

  1. Используя измеренное время падения, рассчитайте среднюю скорость падающего шарика v.
  2. Введите результаты в таблицу.

Напоминаем: v = d/t.

В соответствии с законом свободного падения тел: d = 0,5 * g * t².
g — природная постоянная, описывающая ускорение силы тяжести.

  1. Решите уравнение закона падающих тел для величины g.
  2. Рассчитайте ускорение силы тяжести (g), основываясь на величинах,
    измеренных в ваших опытах.
  3. Введите вычисленные величины в таблицу.

Предложите учащимся выполнить дополнительные вычисления, используя измеренные значения.

Вычисленная скорость — это средняя скорость, а не скорость столкновения.

Различия измеренных величин приводят к различным величинам ускорения свободного падения. Сообщите учащимся о возможных ошибках измерений.

Сообщите учащимся, что установленное значение ускорения силы тяжести на Земле принимается для свободного падения в абсолютном вакууме.

В помощь преподавателю

Учащиеся знают
Как определяется постоянная силы тяжести
Что существуют законы тяготения, которые применимы ко всем объектам

Учащиеся могут
Регистрировать измеренные значения
Анализировать измеренные значения
Интерпретировать результаты
Понимать взаимосвязь между используемыми материалами и их влияние на результаты

Навыки, связанные с опытом
Как пользоваться датчиком касания LEGO
Получение ускорения свободного падения из опытов experiments

Tолько основной набор LEGO® MINDSTORMS® Education (45544)
Программное обеспечение EV3 или приложение для программирования
Необходима рулетка

Учебные материалы

Загрузите и просмотрите рабочий лист или разошлите его в формате HTML-страницы или PDF.