Дополнительный набор «Возобновляемые источники энергии»

Генератор с ручным приводом

Изучите преобразование механической энергии в электрическую с помощью генератора с ручным управлением.

45–90 мин
Продвинутый уровень
Классы 5–8
hand-generator-connect

1. Установление взаимосвязей

5-10 мин.

Генератор предназначен для преобразования механической энергии в электрическую энергию. Генератор приводится в действие вращением ручки. Чем быстрее ее вращают, тем больше энергии производит генератор.

Соберите генератор и изучите его способность производить электроэнергию.

hand-generator-connect

2. Конструирование

20-25 мин.

Сборка генератора и электромобиля
(Технологические карты 1А и 1В, с. 15, шаг 16)

Проверьте качество сборки и работоспособность модели. Ослабление втулки может уменьшить трение.
Плотно соедините разъемы. Перед проведением испытаний убедитесь, что показание мультиметра (в Дж) равно 0.

hand-generator

Настройка теста
Отметьте линию старта для электромобиля.

hand-generator-setup
joule-jeep-line-mark

3. Рефлексия

20-25 мин.

Крутим и едем
Учащиеся должны исследовать, какое количество энергии (Дж) вырабатывает генератор с ручным приводом за 60 секунд и какое расстояние может проехать электромобиль с таким запасом энергии.

hand-generator

Прежде всего предложите ребятам подумать, сколько энергии может выработать генератор за 60 секунд, и представить свои предположения в виде графика в координатах «энергия–время».

Затем попросите их измерить, сколько энергии выработал генератор с ручным приводом за 60 секунд, и нанести показания мультиметра, зарегистрированные с интервалом в 10 секунд, на тот же график.

Пусть после этого учащиеся определят, как длина пробега электромобиля зависит от величины запасенной энергии.

Полученные результаты будут различаться; учащиеся увидят, что длина пробега электромобиля зависит от величины запасенной энергии.

Полезный совет
Перед выполнением каждого нового задания не забудьте установить показание ЛЕГО®-мультиметра на 0.

Чтобы проверить, как учащиеся усвоили материал, задайте им следующие вопросы:
• Какие факторы вы учитывали, выдвигая свои предположения?
• Как вы можете объяснить полученные вами результаты?
• Можете ли вы определить закономерность полученных
результатов?

Количество энергии, запасенной в течение заданного промежутка времени, пропорционально скорости вращения ручки генератора.
• Чем обеспечивается достоверность полученных вами результатов?

Необходимо провести измерения несколько раз при одинаковых условиях, в том числе при неизменной точке старта электромобиля и на той же самой дорожке.

Знаете ли вы?
Направляющая шестерня меняет направление вращения, но не влияет
на его скорость.

4. Развитие

25-30 мин.

Увеличиваем скорость вращения генератора с помощью редуктора
(Технологические карты 1А и 1В, с. 16, шаг 1)

Учащиеся должны исследовать, какое количество энергии (Дж) вырабатывает генератор за 60 секунд и какое расстояние может проехать электромобиль с таким запасом энергии.

hand-generator-gearing-up

Прежде всего предложите ребятам переделать редуктор генератора, а затем подумать, используя свои знания о свойствах шестерен, сколько энергии может выработать генератор за 60 секунд, и представить свои предположения в виде графика в координатах
«энергия–время».

Затем попросите их измерить, сколько энергии выработал генератор с ручным приводом за 60 секунд, и нанести показания мультиметра, зарегистрированные с интервалом в 10 секунд, на тот же график.

И, наконец, пусть ребята определят, как длина пробега электромобиля зависит от количества запасенной энергии.

Полученные результаты будут различаться, но существенное возрастание количества запасенной энергии учащиеся заметят. В идеале они должны предсказать 60-процентное увеличение этой величины. Длина пробега электромобиля зависит от величины запасенной энергии.

Полезный совет
Перед выполнением каждого нового задания нужно не забыть устано-
вить показание ЛЕГО®- мультиметра на 0

Параметры, влияющие на результат
Предложите учащимся определить и выписать не менее трех параметров, влияющих на эффективность работы генератора и электромобиля, и объяснить, в чем и как это выражается.

Некоторое влияние на работу генератора могут оказать изменения в редукторе, длина ручки, скорость ее вращения, сила и выносливость человека вращающего ручку. На длину пробега электромобиля влияют его вес, характеристики шестерен и состояние поверхности испытательной дорожки.

Знаете ли вы?
Энергия, запасенная в продуктах питания, измеряется в калориях (кал). Одна калория равна 4,2 Дж.

В помощь преподавателю

Физика
• Аккумулирование энергии
• Потребление энергии
• Преобразование энергии
• Научные исследования

Технология
• Работа с чертежами
• Сборка модели
• Оценка качества сборки
• Использование редукторов

Проектирование
• Конструкторские расчеты
• Определение вида энергии
• Исследования и измерения

Математика
• Построение графиков
• Измерение расстояний
• Регистрация показаний приборов
• Измерение времени

Набор «Технология и основы механики» (9686) (рекомендуется использовать один набор для двух учащихся)
Дополнительный набор «Возобновляемые источники энергии»
Миллиметровая бумага
Линейка или рулетка
Секундомер или таймер

Физика
• Обсуждение результатов наблюдений и экспериментов с
использованием пройденного расстояния в качестве измеряемого
параметра
• Передача, преобразование, сохранение и рассеяние энергии в процессе
превращения кинетической энергии в электрическую

Технология
• Сборка модели
• Влияние параметров редуктора на характеристики генератора: гипотезы
и исследование

Математика
• Представление гипотез и результатов исследования в форме графиков
• Использование понятий передаточное отношение и пропорция

Учебные материалы

Рабочий лист ученика

Download to view and share the student worksheet.

Поделиться через:

Класс GoogleКласс Google