Серия - Простые механизмы
Изучите и осознайте, что скорость или медленнее вращения одной шестерни зависит от количества зубьев на шестернях и их положения.
Время: 30-45 мин.
Сложность: начинающий
Классы 1-5
Обсуждаем
( 5-10 минут )
Сэм и Салли любят ходить на ярмарку. Больше всего им нравится кататься на карусели. Так весело кружиться и махать рукой друзьям и семье!
Вам нравятся карусели?
Что вам больше всего в них нравится?
Какой простой механизм может понадобиться, чтобы карусель вращалась?
Давайте построим карусель!
__________________________________________________________________________________________
Строим
( 10-15 минут )
1. Сначала постройте модель Merry-Go-Round A6 и заставьте ее вращаться.
Следуйте инструкциям по сборке A, страницы 34–42, шаги 1–11.
Когда будет построена модель Merry-Go-Round A6, проверьте следующее:
Поверните желтую ручку, чтобы убедиться, что карусель вращается.
Убедитесь, что минифигурка надежно прикреплена. Учащиеся могут использовать как Сэма, так и Салли, но им следует сказать, что легче подсчитать, сколько раз карусель делает полный оборот, когда на ней находится только одна минифигурка.
Посмотреть инструкцию
Подсказка:
Учащимся следует напомнить, что ведущая шестерня — это шестерня, вращаемая внешним усилием, в данном случае вашей рукой, вращающей желтую ручку.
__________________________________________________________________________________________
Смотрим
( 10-15 минут )
2. Посчитайте зубья на шестеренках. Начните считать с точки.
В модели А6 используются две шестерни: прямозубая (8 зубьев) и коронная (24 зуба).
3. Затем внимательно посмотрите на изображения моделей и сравните модель Merry-Go-Round A6 с моделью Merry-Go-Round A7.
Обведите кружком то, что отличается.
Что вы заметили? Объясните, чем отличаются модели.
Учащиеся должны заметить разницу как в размере, так и в количестве шестеренок, используемых в модели A6 по сравнению с моделью A7.
4. Затем внимательно посмотрите на изображения моделей и сделайте прогноз.
Если я сравню модель A6 с моделью A7, то я думаю, что модель Merry-Go-Round (A6/A7) будет вращаться быстрее.
Попросите учащихся обсудить своими словами влияние различных передач на карусели. Для прогноза правильным ответом является модель A7; однако неважно, дадут ли учащиеся правильный или неправильный ответ на данном этапе, важно только то, что они должны сделать прогноз, который можно будет проверить позже.
5. Проверьте модель Merry-Go-Round A6.
Если вы хотите, чтобы Сэм или Салли сделали полный оборот, сколько раз вам нужно повернуть ручку?
Попросите учащихся понаблюдать за начальной точкой как ручки, так и минифигурки. Поощряйте их попробовать больше одного раза, чтобы убедиться в правильности своих наблюдений. Учащиеся должны записать свой ответ на рабочем листе. Учащимся
придется повернуть ручку три раза, чтобы модель Merry-Go-Round A6 совершила один оборот. Передаточное отношение составляет 3:1; это понижающая передача (потому что 24/8 = 3/1), и карусель вращается медленно. Учащиеся должны знать, что угловая передача позволяет передавать вращательное движение под углом 90 градусов.
Примечание.
Если возможно, сохраните образец карусели модели А6, чтобы учащиеся могли сравнить его с моделью карусели А7.
6. Постройте модель Merry-Go-Round A7 и заставьте ее вращаться.
Следуйте инструкциям по сборке A, страницы 44–52, шаги 1–11.
Попросите учащихся определить шестерни и посчитать зубья на шестернях.
В модели используются четыре шестерни: две маленькие прямозубые шестерни (8 зубьев), корончатая шестерня (24 зуба) и большая прямозубая шестерня (40 зубьев).,
Посмотреть инструкцию
7. Испытайте модель Merry-Go-Round A7.
Если вы провернете ручку три раза, сколько раз Сэм или Салли сделают полный оборот?
Обратите внимание учащихся на начальные положения ручки и минифигурки, как описано ранее. Поощряйте их пробовать больше одного раза, чтобы убедиться, что их наблюдения верны.
Три оборота 40-зубчатой шестерни производят пять оборотов карусели. Передаточное отношение составляет 3:5 (потому что 24/40 = 3/5), и карусель вращается гораздо быстрее.
Подсказка:
Учащимся рекомендуется работать парами: один ученик может наблюдать за минифигуркой, пока другой поворачивает ручку на полный оборот.
8. Наконец, сделайте вывод и проверьте свой прогноз.
Карусель модели A7 вращается быстрее из-за повышающей передачи с 40-зубчатой ведущей шестерней и 24-зубчатой ведомой шестерней.
9. Оценка
Учащиеся используют рубрику самооценки для оценки своей работы. Каждая рубрика включает четыре уровня достижений. Цель состоит в том, чтобы помочь учащимся задуматься о том, что они сделали хорошо, а что они могли бы сделать лучше.
__________________________________________________________________________________________
Развиваем идею
( 10-15 минут )
Студентам предлагается изучить зубчатые передачи, изображенные на рабочем листе, и записать свои наблюдения.
Примечание.
В комплект не входят инструкции по сборке, которые могли бы помочь учащимся на этапе продолжения, за исключением иллюстрированных предложений на рабочем листе для учащихся.
Попросите своих учеников обсудить своими словами, какое влияние окажет зубчатая передача на карусель, задавая им такие вопросы:
Опишите, что произошло, когда вы повернули ручку.
Сколько раз вам пришлось повернуть ручку, чтобы карусель сделала один оборот? Как вы думаете, почему так произошло?
Опишите, как работает модель.
Что вы сделали, чтобы убедиться, что ваши наблюдения верны?
Предлагается, чтобы учащиеся нарисовали зубчатую передачу (множество зубчатых колес, зацепляющихся друг с другом) или предметы, где они находят шестерни, используемые в повседневных машинах и механизмах. Для вдохновения прочитайте или покажите раздел «Обзор: шестерни».
Необязательно
С более продвинутыми учениками вы можете рассмотреть введение сложных передач или передаточных чисел. Спросите, что такое передаточное число, и насколько быстрее или медленнее ручки будет вращаться карусель.