简单动力机械套装

滚轮式测距仪

设计并制作一个准确的距离测量设备,进行测量、计数并校准刻度以确保精度。

45-90分钟
中级
年级 6-8
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1. 联系

5-10分钟

杰克和吉尔正在公园里为明天的校运动会做准备。他们最喜爱的运动是跳远。杰克刚做完一次跳远。他 非常激动,想知道自己跳了多远。

吉尔的标尺不够长,没法测量出距离,因此她用脚步丈量。小狗佐格感觉自己更擅长跳远,也在跃跃 欲试。

吉尔说杰克跳了 58 cm。

然后,吉尔也跳了一次。她说自己跳了 4 米远,但杰克认为她只是在乱猜,...而且猜的根本不对。 他们需要一种装置来准确地测量跳远距离。

你可以发明出什么测量机器来测量跳远呢? 让我们一起找出答案吧!

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2. 建构

20-25分钟

搭建滚轮式测距仪
(所有 5A 和 5B 图纸的第 6 页,第 11 步)。

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  • 如使用白板笔,则可以直接写在空白的塑料刻 度盘上。也可以照着刻度盘自制一个副本
  • 确保在推动滚轮式测距仪时指针顺畅移动。如 不然,请松开过紧的轴套,并确保其他所有零 件紧紧地组合在一起。
  • 这个方便测量的测量装置是什么呢?询问学生 们的想法,然后绘制一个清单。
  • 测量各种各样的长度,比如你的胳膊和手等 等,找找测量的感觉
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3. 反思

20-25分钟

跳出思维惯性:制作一个脚测滚轮式测距仪
刻度盘可以测量多少“脚”?
多测量几次你的鞋子!标记零,然后每次到达鞋 子末端时往刻度盘上再添加一个标记,直到在刻 度盘上标记一圈(可能无法取得整数的鞋数)。

这是以“鞋”为单位校准刻度盘。

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注意:
学习如何在每次测量后将 指针复位。

预测
你的桌子有多少“鞋”宽?首先用脚测滚轮式测 距仪进行测量!然后脱下鞋子,用鞋子进行丈 量!你的脚测滚轮式测距仪的准确性如何?

用鞋长进行测量有什么问题?

人们的脚尺寸有大有小!这便是为何我们通常会 选择一个标准的测量单位,比如米制或美制。

注意:
我们刻度盘的准确度视孩 子们往轮胎上施加的压力 而定。最好不要用太大 力。你可以自己试试看。

一米滚轮式测距仪:是否比标尺更精确?

  • 收集三个你认为不到 1 米长的物体。
  • 预测每个物体的长度
  • 用滚轮式测距仪进行测量
  • 用标尺进行测量
  • 你发现了什么?
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标尺最为准确,其次通常是滚轮式测距仪,最后 是人工预测。滚轮式测距仪的优势在于可以快速 地测量出普通标尺无法测量的物体的长度。

但是测量超过 1 m 的距离时将会发生什么情况?测 量你最好的跳远成绩时又会发生什么情况?

如果你测量 1.5 m 的距离,但指针显示 50 cm! 指针已走过一圈,正在重新接着走。这可能是个 问题:你需要记住指针走过零点标记多少次。

4. 拓展

25-30分钟

我们如何使用滚轮式测距仪测量超过 1 m 的跳远 距离?
如果我们再增加一个刻度盘,但其指针比第一个 刻度盘上的指针走得慢,可能会发生什么情况?

那么它测量的距离将超过 1 米。

按照第 12 页,第 11 步搭建模型。 如果你想保留自己的刻度盘,可以照着该刻度 盘用纸裁剪出 3 m 刻度盘。推动轮子滚动超过 1 m 远。练习读取两个刻度盘,以增加准确度。

齿轮知识
两个指针通过一个 8 齿齿 轮和 24 齿齿轮连接。 这可以将第二个指针的速 度减慢三倍,使走完一圈 刻度盘即可测量 3 m 的 距离。

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现在可以开始跳远啦!

  • 学生应锻炼跳远能力,但显然要考虑课堂环境 条件,并且安全第一。有条件的话,可以到教 室外面,在草坪上练习跳远,或者也可以进行 立定跳远。
  • 预测你可以跳多远。然后使用滚轮式测距仪 测量结果。也可以使用标尺测量。你发现了 什么?

使用滚轮式测距仪更方便。滚轮式测距仪一次可以 测量 3 m 的距离。但是必须读取两个刻度盘,以 确保获得最高准确度。相比之下,使用标尺的话, 需要不断移动标尺,然后在脑子里进行加法运算。 而且每次移动标尺时,很可能会出现错误。

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莱昂纳多神奇的人体奥秘
莱昂纳多 · 达 · 芬奇著名的人体比例图有什么 含义?
尝试测量所示的所有距离。 看看你能否找出任何“规律”。 如果别人告诉你她的身高,你能说出她的臂展是 多少吗?或者她的头有多长?

通常臂展 (1) 和身高 (2) 是相同的。头 (3) 通常是 人体身高的 1/6。这是画人体时常用的规则。腿和 臂呢?

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思路:
滚轮式测距仪相比标尺更 棒的一点是,它也可以测 量曲线。估计你的头围和 腰围,然后进行测量,你 将会大吃一惊。

注意:
可能需要 让一个人靠墙 站立,然后 在其旁边沿 墙向上推滚轮式测距仪进 行测量。.

教师支持

学生们将会探究下列概念:
技术

  • 使用机构 – 传动比、减速
  • 装配组件
  • 组合材料

科学

  • 测量距离
  • 校准刻度
  • 科学调查
  • 9686 简单动力机械组合 (建议每两名学生一套)
  • 标尺
  • 三个不到 1 m 长的直边物体。
  • 平滑地面上可以安全进行跳远的空间
  • 白板笔

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
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

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
材料特性
计数系统
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
了解数的表示方式
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
解决比例因子相关问题
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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了解详情

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