Trọng lực

(LƯU Ý: Bài học này bao gồm Phần A và Phần B. Cả hai đều quan trọng trong việc tiếp cận tiêu chuẩn học tập đầy đủ. Nếu thời gian có hạn, hãy xem xét cả hai phần để chọn ra các yếu tố đáp ứng nhu cầu của học sinh.)

Trong bài học này, học sinh sẽ lắp ráp một chú chim thăng bằng, sử dụng (các) hình ảnh ví dụ để lấy cảm hứng. Hãy khuyến khích các em tự thiết kế và lắp ráp ý tưởng về chú chim thăng bằng của riêng mình.

• Nền tảng khoa học - Trọng lực:
  • Trọng tâm của một vật thể là nơi cân bằng trọng lượng của nó. Trọng tâm thấp giúp giữ cho các vật thể đứng vững.
  • Khi học sinh nghiêng mô hình chim, trọng lượng trung bình của nó sẽ cao hơn khiến mô hình trở nên kém ổn định hơn.
  • Lực hấp dẫn hướng xuống sẽ luôn kéo chú chim trở lại để trọng tâm của nó càng thấp càng tốt.
  • Cho dù chú chim nghiêng ra sao, lực hấp dẫn tác dụng lên sẽ kéo nó xuống theo phương thẳng đứng, hướng về tâm Trái Đất.
• Xây dựng kiến thức tiền đề - Trọng lực: Sử dụng các tài liệu khoa học cốt lõi của giáo viên và kiến thức nền tảng được cung cấp, chia sẻ thông tin, hình ảnh và định nghĩa.
  • Lực là lực đẩy hoặc lực kéo hoạt động theo một hướng cụ thể.
  • Trọng lực là một lực do Trái Đất tạo ra kéo các vật thể về phía trung tâm của hành tinh.
  • Lập luận bổ trợ cho luận điểm về một điều gì đó xảy ra trong tự nhiên (ví dụ: lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên các vật thể có hướng đi xuống). Lập luận cần bao gồm dẫn chứng (ví dụ như lý do), dữ liệu (ví dụ như sự thật) và/hoặc mô hình thể hiện các quan sát.
  • Từ vựng chính: lực, trọng lực
• Kinh nghiệm lắp ráp và lập trình: Xem lại các đề xuất trong Kế hoạch Bài giảng. Đối với bài học này, giáo viên cũng có thể muốn:
  • Củng cố lại bằng hướng dẫn Cảm biến con quay hồi chuyển trong menu Bắt đầu của ứng dụng SPIKE.
  • Sử dụng các mục Khối Sự kiện và Âm thanh ở menu Trợ giúp>Khối hình chữ trong Ứng dụng SPIKE để hỗ trợ thêm. Xem mục Khối cảm biến>Bị nghiêng? để được hướng dẫn về cảm biến này, yêu cầu Bộ não phải cân bằng khi mô hình cơ sở ở trạng thái nghỉ.
  • Sử dụng bài học Sân chơi Công nghệ cao để cung cấp trải nghiệm với Khối Sự kiện.

PHẦN A (45 phút)

• Giới thiệu (các) nhân vật chính của câu chuyện và thử thách đầu tiên: Giúp Daniel lắp ráp mô hình chú chim thăng bằng.

• SUY NGHĨ - Triển khai một cuộc thảo luận ngắn gọn về (các) chủ đề bài học:

  • Điều gì xảy ra khi ta giơ một vật lên không trung và thả tay ra? Tại sao? (Vật thể rơi xuống đất vì lực hấp dẫn kéo nó xuống.)
  • Điều gì xảy ra khi ta kéo một chiếc xích đu hoặc một con lắc về phía sau và thả tay ra? Tại sao? (Xích đu trở về vị trí dừng thấp nhất vì lực hấp dẫn kéo nó xuống.)

• Phát một Bộ SPIKE^™ Essential và một thiết bị cho mỗi nhóm.

• Khi các em thực hiện, hãy cân nhắc chia sẻ các ví dụ dưới đây để hỗ trợ cho việc lắp ráp và lập trình. Hãy làm rõ rằng các hình ảnh chỉ thể hiện một ý tưởng và học sinh nên tự thiết kế và xây dựng ý tưởng của riêng mình về một chú chim thăng bằng.

• Yêu cầu học sinh:

  • Sử dụng mô hình cơ sở để LẮP RÁP mô hình chú chim thăng bằng cho Daniel, thể hiện được lực hấp dẫn hướng xuống sẽ giữ cho chú chim trở về vị trí thẳng đứng ban đầu sau khi bị nghiêng.
  • Sử dụng Cảm biến con quay hồi chuyển tích hợp với Khối Sự kiện và Âm thanh để LẬP TRÌNH mô hình tạo ra tiếng chim khác nhau khi mô hình nghiêng sang phải, sang trái hoặc thẳng đứng.

• Giúp các em động não về cách sử dụng các chi tiết LEGO để tạo ra mô hình chú chim trở về vị trí thẳng đứng ban đầu sau khi bị nghiêng. Nếu cần, hãy chứng minh cách Bộ não mô hình cơ sở treo trên điểm xoay (ví dụ: đầu nối hoặc trục), cho phép nó di chuyển và trở về vị trí thẳng đứng ban đầu sau khi bị nghiêng và thả ra. Học sinh có thể thay đổi mô hình cơ sở miễn là Bộ não treo từ một điểm xoay duy nhất.

• Khi đã qua một nửa thời gian thực hiện, hãy yêu cầu học sinh trao đổi ý tưởng bằng cách sử dụng một quy trình quen thuộc trong lớp học rồi cập nhật vào mô hình của các em những cảm hứng các em có được từ hoạt động chia sẻ.

Ý tưởng mẫu

• Yêu cầu học sinh tập trung để chia sẻ. 

• Yêu cầu mỗi nhóm sử dụng mô hình để chứng minh và giải thích:

  • Hướng của lực hấp dẫn tác động lên chú chim (“hướng về phía mặt đất”)
  • Cách trọng lực đưa mô hình trở lại vị trí ban đầu ra sao sau khi nó bị nghiêng.
  • Cách chương trình của các em sử dụng âm thanh để thể hiện các vị trí khác nhau của chú chim.

• Nếu muốn tiếp tục Phần B - Giải thích, hãy yêu cầu học sinh giữ nguyên mô hình hoặc cho thêm thời gian để các em lắp ráp lại.

PHẦN B (45 phút)

• Lặp lại các bước từ Phần A - Giải thích để yêu cầu các nhóm khác trình bày và giải thích hiểu biết của mình.

• (5 phút) Chia sẻ và xây dựng kiến thức nền tảng để hỗ trợ học sinh Chế tạo:
• Yêu cầu học sinh xoay chú chim 160 độ (gần như lộn ngược) rồi thả ra.
• Nếu cần, hãy nhấn mạnh lại những gì các em sẽ tìm hiểu:
  • Bộ não phải ở trên điểm xoay để mô hình chú chim hoạt động hiệu quả, vì như vậy tự nhiên nó sẽ trở về vị trí ổn định nhất, đó là treo bên dưới điểm xoay. Trọng lượng nặng phía trên điểm xoay không ổn định vì lực hấp dẫn kéo Bộ não trở về.
• (10 phút) Yêu cầu học sinh thực hiện lại và thử nghiệm mô hình của các em để hoàn thành thử thách tiếp theo trong ứng dụng:
  • Lắp ráp mô hình chú chim thăng bằng không chứa Bộ não nhưng vẫn đứng thẳng, ngay cả sau khi bị nghiêng. (Mẹo: Mô hình chú chim nên có phần thân dưới điểm xoay nặng hơn phần thân phía trên điểm xoay.)
  • Hãy chỉ ra rằng phần thân dưới của chú chim nặng hơn phần thân trên và giải thích tại sao điều này lại đúng theo lực hấp dẫn. (Nếu phần thân trên của chú chim nặng hơn phần dưới, lực hấp dẫn sẽ kéo phần thân trên nặng hơn xuống và lộn ngược chú chim lại.)
• (15 phút) Mời học sinh chia sẻ kiến thức, ý tưởng, hoặc kỹ năng:
  • Giúp các em hoàn thành thử thách.
  • Các em học được trong khi lắp ráp.
• Yêu cầu học sinh dọn dẹp các bộ dụng cụ và khu vực làm việc.

• Đặt câu hỏi hướng dẫn để để gợi mở suy nghĩ và quyết định cho học sinh trong khâu lên ý tưởng, lắp ráp và lập trình.

Danh sách kiểm tra những mục cần quan sát

• Xem lại các mục tiêu học tập (mục Hỗ trợ Giáo viên).
• Học sinh ủng hộ lập luận rằng lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên các vật thể theo chiều hướng xuống.
• Sử dụng danh sách kiểm tra để quan sát sự tiến bộ của học sinh:
  • Mô hình của học sinh có một chú chim tự đứng thẳng được.
  • Phần A: Phần giải thích của học sinh chứng minh được lực hấp dẫn tác động lên mô hình theo hướng xuống dưới. Phần tâm nặng được kéo xuống bởi trọng lực, giữ cho phần nhẹ hơn của chú chim ở trên.
  • Phần B: Phần giải thích của học sinh chứng minh được thân dưới của chú chim mới lắp ráp phải nặng hơn nửa thân trên để chú chim luôn thẳng đứng. Chú chim trong phần Chế tạo khác với chú chim trong phần Giải thích ở một điểm quan trọng: nó không có tâm nặng bên dưới điểm xoay để giữ cho mô hình thẳng đứng.

Tự đánh giá

Yêu cầu mỗi học sinh chọn một khối lắp ráp mà em cảm thấy thể hiện đúng nhất hiệu suất của mình.

• Khối xanh dương: Em nghĩ mình có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình.
• Khối vàng: Em có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình.
• Khối xanh lá: Em có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình và còn có thể giúp một bạn khác thực hiện.

Phản hồi từ bạn bè

Triển khai theo các nhóm nhỏ, cho học sinh thảo luận về trải nghiệm của các em khi làm việc nhóm.
Khuyến khích học sinh sử dụng các cách nói như:

• Mình thích cách bạn...
• Bạn có thể giải thích thêm cho mình về cách...

Đơn giản hóa bài học này bằng cách:

• Dừng lại sau thử thách đầu tiên: Lắp ráp mô hình chú chim thăng bằng có chứa Bộ não ở nửa dưới. Đặt câu hỏi có/không cho học sinh để gợi ra lời giải thích.

Tăng độ khó bằng cách:

• Mở rộng Phần A - thử thách Khám phá: Yêu cầu học sinh lắp ráp và lập trình một loài vật khác (không phải chim) có chứa Bộ não như đã dùng trong Phần A để nó tự đứng thẳng sau khi bị nghiêng. Một số ví dụ có thể là sóc hoặc khỉ.

• Cung cấp tài liệu học tập về các cách các đồ vật khác nhau, chẳng hạn như xe đua và cốc uống nước cho trẻ sơ sinh, được thiết kế để chống lật. Yêu cầu học sinh tìm hiểu về một ví dụ rồi chia sẻ dưới dạng bài viết, chẳng hạn như bằng cách phát triển kịch bản video quảng cáo cho một sản phẩm.

Nếu có thể, hoạt động này sẽ kéo dài hơn 45 phút của bài học.