简单动力机械套装

动力车

探究采用不同齿轮和车轮布置方案的动力汽车的速度和牵引力。

45-90分钟
中级
年级 6-8
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1. 联系

(5-10分钟)

杰克和吉尔正在家后面的山坡上测试他们的动力车。这对小狗佐格来说非常有趣,也是让它保持健康的 不错方法。汽车在平地上表现很好,但是好像不能爬坡。

车轮打滑,马达发出可怕的噪音,而且汽车前端会抬起来。 杰克认为汽车需要增加重量。吉尔认为齿轮不适合爬坡。

如何制作一辆能爬坡的动力车呢? 让我们一起找出答案吧!

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2. 建构

(20-25分钟)

搭建动力车
(所有 11A 和 11B 图纸的第 9 页,第 10 步)。

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  • 向前推电池盒开关打开马达
  • 确保所有车轮自由转动,不会摩擦到动力车的边侧

搭建测试坡
在木板上画出起点线和终点线,间隔 2 m。 将木板一端放在垫物上,让终点线比地面 50 cm。

提示:
动力车行进速度非常快, 甚至可以爬坡,因此最好 将坡道倚墙角放置,以避 免掉下

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3. 反思

(20-25分钟)

哪个是上坡最快的动力车?

上坡时动力车速度越快越好。

先预测动力车 A 上坡行进 2 m 的速度。然后测试 你的预测。接下来,对动力车 B、C 和 D 进行相 同的步骤。

多测几次,确保结果一致。测试结果可能会因坡 道的表面情况而有所不同。

动力车 A(第 9 页,第 10 步)上坡行进 2 m 需要 约 4 秒钟。

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动力车 B(第 10 页,第 11 步)上坡行进 2 m 需要 约 3 秒钟。

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动力车 C(第 11 页,第 12 步)上坡行进 2 m 需要 约 10 秒钟。*

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动力车 D(第 12 页,第 13 步)上坡行进 2 m 需 要约 7 秒钟。

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四个当中最快的是采用大车轮和 1:1 传动比的动力 车 B。

你知道吗?
小车轮的周长是 9.6 cm
大车轮的周长是 13.6 cm

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可选:坡道有多陡?
你的动力车可以爬多陡的坡?将木板放在垫物 上,让终点线比地面高 70、80、90 cm 或更高。 测试动力车 A、B、C 或 D 哪个最善于爬陡坡。

动力车 C 能爬最陡的坡。

4. 拓展

(25-30分钟)

你的动力车有多强劲?
制作一个雪橇,用绳子将其绑在动力车后部的挂 钩上。

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在雪橇上放几本书。
先预测动力车 A 和 C 可以拉动多重的书。然后测试哪辆动力车能拉的负载最重。

动力车 C(第 11 页,第 12 步)可以拉动最重的 书。测试结果可能会因测试轨道的表面情况而有 所不同。

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另外,尝试在动力车的前部添加平衡块。

这可以压稳动力车的前部,使其更加稳定。

提示:
使用砝码零件作为平衡块。.

尝试使用不同的车轮和齿轮组合,以获得最大的 牵引力。

你最棒的动力车能拉动多重的负载?

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教师支持

学生们将会探究下列概念:
技术

  • 组合零件
  • 齿轮
  • 车轮

科学

  • 摩擦力
  • 测量距离、时间和力
  • 科学调查
  • 9686 简单动力机械组合 (建议每两名学生一套)
  • 米尺(码尺)或卷尺
  • 木板 – 240 cm 或更长
  • 小本书或其他物件,用作负载
  • 秒表或计时器

科学
科学探究
确定要解决的问题
设计和开展研究
运用工具对数据进行收集和解释
加深对力与运动的理解
运动、位置、方向
齿轮和传动比(机械优势)
齿轮增速和减速
摩擦力
滑轮组
动量
平衡力和不平衡力
加深对能量的理解

技术
理解属性设计
培养应用设计流程的能力
设计解决方案和产品
评估产品
运输
使用证据推理

工程
确定目标、输入、流程、输出和反馈
加深对工程设计的理解
测试和评估

数学
进行合理估计
了解公制
将 2D 模型转换为 3D 模型
视觉辨别
对距离/时间的非正式和正式测量
选择合适的方法进行评估和测量
分选和归类
选择合适的方法进行评估和测量
运用分数和小数
收集和处理数据

批判性思维和逻辑性思维
合作与运用团队合作
逻辑、推理和证明

学生材料

学生学习单

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