乐高MINDSTORMS头脑风暴EV3机器人核心套装

齿轮初探

搭建齿轮模型,以掌握齿轮的基础知识。

45-90分钟
初级
年级 6-8
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课程计划

1.课前准备

  • 浏览 EV3 课堂 App 应用程序中的学生学习材料。
  • 收集与齿轮有关的信息,其有助于学生理解传动比输入和输出齿轮惰齿轮等概念。

2.参与(5 分钟)

  • 根据下面发起一次讨论部分的想法组织学生围绕本节课程展开讨论。
  • 将班级学生分为两人一组。

3.探究 (20 分钟)

  • 让每组学生搭建齿轮模型
  • 给他们一些时间进行测试运行,以确保模型搭建正确且能够按预期工作。

4.解释(10 分钟)

  • 让每个小组使用每种建议的齿轮组合进行实验,并记录结果。
  • 确保他们能够创建自己的测试表。

5.拓展(10 分钟)

  • 让学生分析不同的齿轮组合与旋转圈数和旋转方向的关系。
  • 要求每组简要总结实验结果。
  • 请记得预留整理时间。

6.评估

  • 就每位学生的课堂表现提供反馈。
  • 可借助所提供的评价准则来简化此环节。

发起一次讨论

在我们的日常生活中齿轮随处可见!简单来说,齿轮就是带齿的轮子。两个或多个齿轮啮合在一起能够传送动力、加快或减慢速度,还能改变旋转运动的方向。

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通过提出相关问题来围绕齿轮展开一次讨论,例如:

  • 什么是齿轮
  • 你熟悉使用齿轮的机器吗?
  • 当两个齿轮啮合在一起时,旋转方向会发生什么变化?
  • 齿轮的传动比与它们的齿数有什么关系?

搭建要诀

搭建手册

模型使用
将模型放置在坚固的水平面上。确保齿轮指针和参考电机指针都指向上。运行程序并跟踪齿轮指针,以统计齿轮旋转的圈数。两个电机应精确旋转一圈。学生将更换右侧电机的齿轮装置,并以左侧电机作为参考。

进行实验
当学生进行实验时,提醒他们注意以下事项:

  • 在测试表中记录实验编号、升档还是降档、传动比、他们的预测、观察到的旋转圈数以及旋转方向。确保留出足够的空间来记录其它观测值。
  • 使用每种齿轮组合进行实验。

编程要诀

程序

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分层教学

通过如下方式简化本节课:

  • 与学生合作,帮助他们分析齿轮组合与齿轮指针旋转圈数和旋转方向的关系
  • 减少学生必须探究的齿轮组合的数量

通过如下方式提高学生的学习水平:

  • 鼓励学生定义一个函数,以根据齿轮传动比预测旋转圈数
  • 向学生提出挑战,让他们修改每种齿轮装置的程序,使齿轮指针精确旋转一圈

评估环节

教师观察清单
可根据教学需要创设评价准则,例如:
1.部分完成
2.全部完成
3.超额完成

请使用下列成功完成任务的标准来评估学生的进度:

  • 学生理解齿轮如何影响驱动轮的旋转方向。
  • 学生能够解释传动比与驱动轮旋转圈数的关系。
  • 学生已学会如何根据齿轮的齿数计算传动比。

自我评估
让每位学生选择最能代表自己当前水平的等级。

  • 铜章:能够进行实验,但不能根据齿轮组合预测其结果。
  • 银章:在帮助下能够根据所使用的齿轮组合预测了实验中的旋转方向。
  • 金章:能够根据自己对齿轮组合的理解,在实验中正确预测旋转方向和圈数。
  • 铂金章:能够根据自己对齿轮组合的理解,在实验中正确预测旋转方向和圈数。此外,还能够预测齿轮组合对驱动轮的速度和扭矩的影响。
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语言艺术拓展

整合语言艺术能力的培养,要求学生:

  • 围绕他们的实验结果和现实世界中使用齿轮机器的例子,准备一份简短的报告
  • 准备演示文稿,说明他们的实验结果和学习成果

备注:这部分内容可用作拓展课程。

职业连接

喜欢这节课的学生可能会对以下相关行业产生兴趣:

  • 制造与工程(工程预科)
  • 科学、技术、工程、数学(科学与数学)

教师支持

学生将会

  • 学习计算传动比
  • 掌握简单传动装置的使用方法

中华人民共和国教育部
义务教育小学科学课程标准
主题4 技术与工程领域(6年级)
运用杠杆、滑轮、齿轮等简单机械装置的传递改变力的大小。

学生材料

学生学习单

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了解详情

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