Peiriant Gumball Rhyngweithiol

Adeiladu Deunyddiau (Ar gyfer pob tîm)

Deunyddiau Gofynnol ar gyfer Gweithgaredd 2 a 3 (Tabl Posibiliadau)

• Blychau cardbord  
• 2 botel blastig litr  
• Cwpanau papur  
• ffyn popsicle  
• Hoelbren 
• Sgiwer  
• Clay  
• Glanhawyr pibellau  
• Siswrn  
• Bandiau Rwber 
• Llinynnau  
• Clipiau papur  
• Clipiau rhwymwr  
• Stoc cardiau a / neu ffolderau ffeiliau  
• Darnau cardbord (torrwch ychydig o flychau yn ddarnau o wahanol faint)  
• Tâp masgio  
• 6 'Tiwbio (ynysydd pibell wedi'i dorri'n hanner hir) - 1 i bob tîm  
• Cyllell Xacto (Ar gyfer Athro)   

Deunyddiau Profi

• Gumballs (neu farblis i gynrychioli peli gwm os nad yw'ch ysgol yn caniatáu gwm)
• Cwpanau papur
• Basged papur gwastraff (ar gyfer myfyrwyr iau)

1. Rhannwch y dosbarth yn dimau o 3-4.
2. Dosbarthwch y daflen waith Peiriant Gumball Rhyngweithiol, ynghyd â rhai dalennau o bapur ar gyfer dyluniadau braslunio.
3. Trafodwch y pynciau yn yr Adran Cysyniadau Cefndirol.
   • Gweithgaredd 1: Darllenwch yr hanes y tu ôl i beiriannau gumball a thrafodwch fel arweiniad i'r brif her ddylunio. Gofynnwch i'r myfyrwyr pa fath o beiriannau gwerthu maen nhw wedi'u gweld o'r blaen a pha fath o beiriannau gwerthu yr hoffent eu cael yn yr ysgol neu yn eu tref / dinas.
   • Gweithgaredd 2: Sleid Gumball - Esboniwch i'r myfyrwyr y byddant yn archwilio disgyrchiant ac egni wrth wneud i'w sleid gumball lithro.
   • Gweithgaredd 3: Peiriant Gumball - Cymerwch amser i drafod ystyr rhyngweithiol neu ryngweithio. Gofynnwch i'r myfyrwyr ei ddiffinio ac yna darparu rhai enghreifftiau.
     • Rhyngweithio - yn fath o weithred sy'n digwydd wrth i ddau neu fwy o wrthrychau gael effaith ar ei gilydd.
     • Rhyngweithiol - gweithredu gyda'i gilydd.
       • Enghraifft: Gemau Fideo - rhyngweithio rhwng y defnyddiwr a'r gêm. Mae'n rhyngweithiol oherwydd mae'n ei gwneud yn ofynnol i'r defnyddiwr gymryd rhan er mwyn i'r gêm symud ymlaen.
     • Er mwyn cael myfyrwyr i feddwl sut y bydd eu peiriant gumball yn rhyngweithiol, fe allech chi ddangos y lluniau isod: (Dewch â delweddau i mewn)
4. Adolygu'r Broses Dylunio Peirianneg, Her Dylunio, Meini Prawf, Cyfyngiadau a Deunyddiau ar gyfer pob Gweithgaredd.
5. Rhowch eu deunyddiau i bob tîm.
6. Esboniwch fod yn rhaid i fyfyrwyr gwblhau 3 gweithgaredd.
   • Gweithgaredd 1: Dysgu hanes y peiriant gumball.
   • Gweithgaredd 2: Dylunio ac adeiladu sleid gumball.
   • Gweithgaredd 3: Dylunio ac adeiladu peiriant gumball rhyngweithiol.
7. Cyhoeddi faint o amser sydd ganddyn nhw i ddylunio ac adeiladu:
   • Gweithgaredd 1: Hanes Y Peiriant Gumball (1/2 awr).
   • Gweithgaredd 2: Sleid Gumball (1 awr).
   • Gweithgaredd 3: Peiriant Gumball Rhyngweithiol (1-2 awr).
8. Defnyddiwch amserydd neu stopwats ar-lein (nodwedd cyfrif i lawr) i sicrhau eich bod yn cadw mewn pryd. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Rhowch “wiriadau amser” rheolaidd i fyfyrwyr fel eu bod yn aros ar y dasg. Os ydyn nhw'n cael trafferth, gofynnwch gwestiynau a fydd yn eu harwain at ddatrysiad yn gyflymach.
9. Mae myfyrwyr yn cwrdd ac yn datblygu cynllun ar gyfer Gweithgaredd 2: eu sleid gumball.
10. Mae timau'n adeiladu eu sleid gumball.
11. Mae pob tîm yn profi eu dyluniad sleidiau trwy roi'r marmor ar ben eu sleid a gadael iddo rolio mewn cwpan. Gall y myfyrwyr benderfynu ble hoffent roi'r cwpan. Dylai myfyrwyr ddogfennu a arhosodd y marmor ar y trac ac os glaniodd yn y cwpan.
12. Cael trafodaeth ddosbarth gan ddefnyddio'r cwestiynau canlynol:
    • Beth sy'n gwneud i'r gumball ddechrau symud i lawr y sleid? (Disgyrchiant)
    • Pa fath o egni sydd gan y gumball cyn i chi ei ryddhau? (Ynni posib)
    • Pa fath o egni sydd gan y gumball ar ôl i chi ei ryddhau? (Egni cinetig)
    • Ble byddwch chi'n dod o hyd i'r swm mwyaf o egni posib? Pam? (Pen y sleid, oherwydd hi yw'r pwynt uchaf ar y sleid, PE = mgh)
    • Ble byddwch chi'n dod o hyd i'r swm mwyaf o egni cinetig? Pam? (Gwaelod y sleid, oherwydd bydd y gumball yn symud gyflymaf yno, KE = 1 / 2mv2)
    • Ydy'r gumball yn gwneud gwaith? Pam? (Oes, mae ganddo rym yn gweithredu arno ac mae'n symud pellter i lawr y sleid, W = fd)
    • Sut wnaethoch chi wneud i'ch gumball fynd yn gyflymach i lawr y sleid? (Cynyddu llethr y sleid neu'r hyd neu'r ddau.)
    • Ble byddwch chi'n gosod eich cwpan er mwyn i'r gumball lanio ynddo? (Bydd hyn yn wahanol i bob tîm.)
    • Pam mae'r gumball eisiau dal ati? (Momentwm)
    • Sut allech chi arafu'r gumball i lawr? (Cyflwyno ffrithiant)
13. Mae myfyrwyr yn cwrdd ac yn datblygu cynllun ar gyfer Gweithgaredd 3: eu peiriant gumball rhyngweithiol.
14. Mae timau'n adeiladu eu peiriant gumball rhyngweithiol.
15. Mae pob tîm yn profi eu dyluniad peiriant gumball trwy osod y gumball mewn man cychwyn yn eu peiriant a chaniatáu iddo ddilyn y trac nes iddo lanio i mewn i gwpan. Dylai myfyrwyr ddangos sut mae'r elfen ryngweithiol a'r ddolen (nau) rhyngweithiol yn gweithio. Dylai myfyrwyr ddogfennu pa mor hir y mae'n cymryd i'r gumball fynd o'r man cychwyn i'r cwpan. Ar gyfer myfyrwyr iau, defnyddiwch fasged papur gwastraff yn lle cwpanau i ddal y peli gwm.
16. Fel dosbarth, trafodwch gwestiynau myfyrio'r myfyriwr.
17. Am fwy o gynnwys ar y pwnc, gweler yr adran “Digging Deeper”.

Myfyrio Myfyrwyr (llyfr nodiadau peirianneg)

1. Beth aeth yn dda?
2. Beth na aeth yn dda?
3. Beth yw eich hoff elfen o'ch peiriant gumball rhyngweithiol?
4. Pe bai gennych amser i ail-ddylunio eto, pa newidiadau fyddech chi'n eu gwneud?

Gellir gwneud y wers mewn cyn lleied ag 1 cyfnod dosbarth ar gyfer myfyrwyr hŷn. Fodd bynnag, er mwyn helpu myfyrwyr i deimlo ar frys ac i sicrhau llwyddiant myfyrwyr (yn enwedig i fyfyrwyr iau), rhannwch y wers yn ddau gyfnod gan roi mwy o amser i fyfyrwyr daflu syniadau, profi syniadau a chwblhau eu dyluniad. Cynnal y profion a'r ôl-drafodaeth yn ystod y cyfnod dosbarth nesaf.

• Cyflymiad: Y gyfradd y mae gwrthrych yn newid ei gyflymder. Mae gwrthrych yn cyflymu os yw'n newid ei gyflymder neu gyfeiriad. Mae gwrthrych yn cyflymu os yw'n newid ei gyflymder (y ddau yn cyflymu arafu). 
• Cyfyngiadau: Cyfyngiadau â deunydd, amser, maint y tîm, ac ati.
• Meini Prawf: Amodau y mae'n rhaid i'r dyluniad eu bodloni fel ei faint cyffredinol, ac ati.
• Ynni: Y gallu i wneud gwaith. Rydych chi'n gwneud gwaith pan fyddwch chi'n defnyddio grym (gwthio neu dynnu) i achosi cynnig.  
• Peirianwyr: Dyfeiswyr a datryswyr problemau'r byd. Mae dau ddeg pump o brif arbenigeddau yn cael eu cydnabod mewn peirianneg (gweler ffeithlun).
• Proses Dylunio Peirianneg: Mae peirianwyr prosesau yn eu defnyddio i ddatrys problemau. 
• Arferion Meddwl Peirianneg (EHM): Chwe ffordd unigryw y mae peirianwyr yn eu meddwl.
• Grym: Gwthio neu dynnu gwrthrych sy'n deillio o ryngweithio gwrthrych â gwrthrych arall.  
• Ffrithiant: Grym sy'n gwrthsefyll cynnig gwrthrych.
• Disgyrchiant: Grym yr atyniad lle mae gwrthrychau yn tueddu i ddisgyn tuag at ganol y ddaear.  
• Rhyngweithio: Math o weithred sy'n digwydd wrth i ddau neu fwy o wrthrychau gael effaith ar ei gilydd.  
• Rhyngweithiol: Yn gweithredu gyda'i gilydd. 
• Ynni Cinetig: Ynni mudiant. Mae egni cinetig i bob gwrthrych symudol. Mae faint o egni cinetig yn dibynnu ar fàs a chyflymder gwrthrych. Y fformiwla ar gyfer egni cinetig yw KE = 1 / 2mv2. [m = màs gwrthrych, v = cyflymder gwrthrych]
• Newid: Prawf ac ailgynllunio yw un iteriad. Ailadroddwch (iteriadau lluosog).
• Offeren: Faint o fater mewn corff.  
• Cynnig: Newid yn safle corff mewn perthynas ag amser fel y'i mesurir gan arsylwr penodol mewn ffrâm gyfeirio. 
• Ynni Posibl: Ynni safle. Mae faint o egni posib yn dibynnu ar fàs ac uchder gwrthrych. Y fformiwla ar gyfer egni potensial yw AG = mgh. [m = màs gwrthrych, g = cyflymiad oherwydd disgyrchiant (9.8 m / s2), h = uchder y gwrthrych]  
• Prototeip: Model gweithio o'r datrysiad i'w brofi.
• Cyflymder: Pa mor gyflym mae gwrthrych yn symud.  
• Cyflymder: Y gyfradd y mae gwrthrych yn newid ei safle. Momentwm: Offeren yn symud. Mae faint o fomentwm yn dibynnu ar faint o stwff sy'n symud a pha mor gyflym mae'r stwff yn symud. 
• Pwysau: Grym atyniad disgyrchiant y ddaear ar y corff.  
• Gwaith: Grym yn gweithredu ar wrthrych i'w symud ar draws pellter. Y fformiwla ar gyfer gwaith yw W = fd. [f = grym wedi'i gymhwyso i wrthrych, d = dadleoli gwrthrych].

Darllen a Argymhellir

• Peiriannau Gwerthu: Hanes Cymdeithasol Americanaidd (ISBN: 978-0786413690) Peiriannau Gwerthu (ISBN: 978-0981960012)

Gweithgaredd Ysgrifennu 

• Gofynnwch i'r myfyrwyr ysgrifennu straeon byrion am “ddiwrnod ym mywyd” eu peiriant gumball. Pwy mae'r peiriant gumball yn cwrdd a beth sy'n digwydd? Sut mae'r peiriant gumball yn newid bywydau'r plant sy'n cael gumball ohono?  
• Gallai myfyrwyr hefyd greu hysbyseb i ddenu mwy o gwsmeriaid i'r siop deganau. Dylent gynnwys y peiriant gumball rhyngweithiol yn yr hysbyseb. Pam ddylai plant ddod i'r siop deganau hon? Pam fod yn rhaid ymweld â'r peiriant gumball rhyngweithiol?

Aliniad i Fframweithiau Cwricwlwm

Nodyn: Mae cynlluniau gwersi yn y gyfres hon wedi'u halinio ag un neu fwy o'r setiau o safonau canlynol:  

• Safonau Addysg Gwyddoniaeth yr UD (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Safonau Gwyddoniaeth y Genhedlaeth Nesaf yr UD (http://www.nextgenscience.org/) 
• Safonau'r Gymdeithas Addysg Dechnoleg Ryngwladol ar gyfer Llythrennedd Technolegol (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Egwyddorion a Safonau Cyngor Cenedlaethol Athrawon Mathemateg yr UD ar gyfer Mathemateg Ysgol (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Safonau Gwladwriaeth Craidd Cyffredin yr Unol Daleithiau ar gyfer Mathemateg (http://www.corestandards.org/Math)
• Safonau Gwyddoniaeth Gyfrifiadurol Cymdeithas Athrawon Cyfrifiadureg K-12 (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Safonau Addysg Gwyddoniaeth Cenedlaethol Graddau K-4 (4 - 9 oed)

CYNNWYS SAFON A: Gwyddoniaeth fel Ymchwiliad

O ganlyniad i weithgareddau, dylai pob myfyriwr ddatblygu

• Y galluoedd sy'n angenrheidiol i ymchwilio yn wyddonol 
• Deall am ymholiad gwyddonol 

CYNNWYS SAFON B: Gwyddor Ffisegol

O ganlyniad i'r gweithgareddau, dylai pob myfyriwr ddatblygu dealltwriaeth o

• Golau, gwres, trydan, a magnetedd 

SAFON CYNNWYS E: Gwyddoniaeth a Thechnoleg 

O ganlyniad i weithgareddau, dylai pob myfyriwr ddatblygu

• Deall am wyddoniaeth a thechnoleg 

Safonau Addysg Gwyddoniaeth Cenedlaethol Graddau 5-8 (10 - 14 oed)

CYNNWYS SAFON A: Gwyddoniaeth fel Ymchwiliad

O ganlyniad i weithgareddau, dylai pob myfyriwr ddatblygu

• Y galluoedd sy'n angenrheidiol i ymchwilio yn wyddonol 
• Dealltwriaeth am ymholiad gwyddonol 

CYNNWYS SAFON B: Gwyddor Ffisegol

O ganlyniad i'w gweithgareddau, dylai pob myfyriwr ddatblygu dealltwriaeth o

• Priodweddau a newidiadau mewn eiddo o bwys 
• Trosglwyddo egni 

SAFON CYNNWYS E: Gwyddoniaeth a Thechnoleg

O ganlyniad i weithgareddau, dylai pob myfyriwr ddatblygu

• Dealltwriaeth am wyddoniaeth a thechnoleg 

Safonau Gwyddoniaeth y Genhedlaeth Nesaf Graddau 3-5 (Oedran 8-11)

Mater a'i Ryngweithio 

Gall myfyrwyr sy'n dangos dealltwriaeth:

• 2-PS1-2. Dadansoddwch ddata a gafwyd o brofi gwahanol ddefnyddiau i benderfynu pa ddefnyddiau sydd â'r priodweddau sydd fwyaf addas at y diben a fwriadwyd.
• 5-PS1-3. Gwneud arsylwadau a mesuriadau i nodi deunyddiau yn seiliedig ar eu priodweddau

Safonau Llythrennedd Technolegol - Pob Oed

dylunio

• Safon 10: Bydd myfyrwyr yn datblygu dealltwriaeth o rôl datrys problemau, ymchwilio a datblygu, dyfeisio ac arloesi, ac arbrofi wrth ddatrys problemau.

• Arabeg
• chinese
• Ffrangeg
• Almaeneg
• Siapan
• Portiwgaleg
• Rwsieg
• Sbaeneg