简单机械套装

旋转木马

探索并认识,一个齿轮让另一个齿轮转动速度变快或变慢,取决于轮齿数量和它们的位置。

30-45分钟
初级
年级 3-5
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1. 联系

(5-10分钟)

山姆和莎莉喜欢去赶集。他们最喜欢玩的便是旋转木马。转啊转,向朋友和家人们招手,
他们会感到非常开心!

你喜欢旋转木马吗?
你最喜欢旋转木马什么呢?
哪种简单机械可以使旋转木马转动呢?

让我们一起来搭建旋转木马!

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2. 建构

(10-15分钟)

1. 首先,搭建旋转木马模型 A6 并使其转动。

按照搭建指导手册 A 第 34 至 42 页的第 1 至 11 步搭建。

搭建旋转木马模型 A6 后,检查以下各项:
摇动黄色把手,确保旋转木马转动。
确保人仔稳稳坐在旋转木马上。学生可以使用山姆或莎莉,但是要告诉他们在旋转木马上只放一个人仔比较容易计算总共转了多少圈。

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提示
应提醒学生,驱动齿轮是由外力转动的齿轮,在此例中外力是你摇动黄色把手的手。

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3. 反思

(10-15分钟)

2. 计算齿轮的齿数。从点处开始计数。

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模型 A6 中使用两个齿轮:一个 8 齿正齿轮和一个 24 齿冠状齿轮。

3. 然后,认真观察模型图片,比较旋转木马模型 A6 和 A7。
• 圈出不同之处。
• 你发现了什么?解释模型的不同之处。
学生应注意模型 A6 上所用齿轮的大小和数量与模型 A7 的不同。

4. 接下来,认真观察模型图片,并做出预测。
如果将模型 A6 和 A7 进行比较,我认为旋转木马模型 (A6/A7) 会转得更快。
鼓励学生用自己的话讨论不同传动装置对旋转木马的影响。对于预测,正确答案是模型 A7;在这点上学生回答正确与否并不重要,但他们需要做出自己的预测,以便随后核实。

5. 测试旋转木马模型 A6。
• 如果你想让山姆或莎莉旋转一圈,需要摇动多少次把手?
让学生观察把手和人仔的起点。鼓励他们多尝试几次,以确保观察结果准确。学生需将答案写在学生学习卡上。

学生需要摇动把手三圈才能使旋转木马转动一圈。传动比是 3:1;这是一种减速装置 (因为 24/8 = 3/1),旋转木马转动缓慢。应让学生了解锥齿轮能够以 90 度角传递旋转运动。

注意:
如有可能,保留一个旋转木马模型 A6 的示例,以便学生与旋转木马模型 A7 作比较。

6. 搭建旋转木马模型 A7 并使其转动。
按照搭建指导手册 A 第 44 至 52 页的第 1 至 11 步搭建。
鼓励学生识别齿轮并数出齿轮上的齿数。模型中使用了四个齿轮:两个小的 8 齿正齿 轮,一个 24 齿冠状齿轮,以及一个大的 40 齿正齿轮。

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7. 测试旋转木马模型 A7。
• 如果你摇动把手三圈,那么山姆或莎莉将转动多少圈?
让学生注意前面所讲的把手和人仔的起点位置。 鼓励他们多尝试几次,以确保观察结果准确

40 齿齿轮转动三圈可以推动旋转木马转动五圈。传动比是 3:5(因为 24/40 = 3/5),旋转木马转动得快得多。

提示
建议学生结对学习;一名学生观察人仔, 另一名学生将把手摇动完整的一圈。

8. 最后,下定结论,并检查你的预测。
旋转木马 A7 之所以转得更快是因为其采用了 40 齿驱动齿轮和 24 齿从动齿轮的增速装置。

4. 拓展

(10-15分钟)

鼓励学生探讨学生学习卡上图示的传动装置,并记录他们的观察结果。

注意:
在拓展阶段没有任何搭建说明供学生参考,但学生学习卡上提供了插图和建议。

鼓励学生用自己的语言讨论所教授传动装置对旋转木马的影响,向他们提出问题进行提示,比如:

• 描述转动把手时会发生什么情况。
• 要使旋转木马转动一圈,需要摇动多少圈把手?你为何这样想呢?
• 描述模型的工作原理。
• 你如何确保观察结果准确无误?

建议让学生绘制一个齿轮组(许多啮合在一起的齿轮)或运用齿轮的日常机器和机构等物件。阅读或展示“概述:齿轮”部分来获得灵感。

可选
对于程度较高的学生,可以考虑介绍复合齿轮或传动比。询问传动比是多少,以及旋转木马比把手快或慢多少。

教师支持

在此活动中,学生将搭建并测试采用以下齿轮相关技术的模型:
降低转速
增加转速
成角度的传动装置

9689 乐高® 教育简单机械套

科学(英语国家课程)

科学探究
利用从观察和测量中获得的证据来验证想法非常重要
提出可以进行科学调查的问题,并确定如何寻找答案
考虑回答问题需要哪些信息来源,包括第一手经验和各种其他来源
通过改变一个因素但保持其他因素不变,观察或测量影响,进行公平测试或比较
适当运用简单的设备和材料并采取措施来控制风险
进行系统的观察和测量
利用观察数据、测量数据或其他数据来下定结论
确定这些结论是否与做出的预测相符合,和/或是否有助于进一步的预测
运用科学知识和理解来解释观察数据、测量数据或其他数据,或者结论

物理过程
当推拉物体时,会感觉到一股反向的推拉力
如何测量力并确定力作用的方向

设计和技术(英语国家课程)

利用工具、设备、材料和组件来制造优质产品
测量、标注、切割和塑造各种材料,正确地组装、连接及接合组件和材料

评估过程和产品
认识到产品质量取决于制造质量,以及达到预期用途的程度

了解材料和组件
如何通过各种设备(包括 ICT 控制程序)使用机构以不同的方式移动物体

数学(英语国家课程)

数字(分数、百分比和比率)
解决涉及比率和正比的简单问题

形状、空间和测量(推理)
运用数学推理来解释形状和空间的特点

形状、空间和测量(了解形状的属性)
依照二维图纸制作三维形状

形状、空间和测量(了解位置和移动的属性)
精确地绘制二维和三维形状及图形,了解正多边形的反射对称,认识诸如角、面、双平行线和对称等几何特性和属性,并利用它们来对形状进行归类和解决问题
呈现移动并运用适当的语言加以描述
转换实际情形中的对象;呈现和预测一个形状在旋转、反射或平移后的位置

了解测量
认识到对标准长度、质量和容量单位的需要,选择哪些适合一项任务并利用它们在日常情境中作出合理的估计;将一种公制单位转换为另一种;了解日常中仍在使用的英制单位的粗略公制当量。

学生材料

学生学习单

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