عایق ها و هادی ها
این درس دانش آموزان را تشویق می کند تا مواد مختلف کلاس را آزمایش کنند تا تشخیص دهند هادی هستند یا عایق برق هستند. دانش آموزان در تیم هایی کار می کنند که پیش بینی های خود را درباره هر ماده آزمایش می کنند ، سپس گروه ها نتایج را مقایسه می کنند و درباره یافته ها بحث می کنند.
- در مورد خصوصیات الکتریکی مواد مختلف اطلاعات کسب کنید.
- بیاموزید که رساناها و عایق ها چگونه به جریان الکتریکی واکنش نشان می دهند.
- دستکاری های ساده جبری شامل مربع ها و ریشه های مربع را حل کنید.
- پیش بینی و نتیجه گیری را بیاموزید.
- در مورد کار گروهی و کار در گروه ها اطلاعات کسب کنید.
سطح سنی: 8-11
ساخت مصالح (برای هر تیم)
مواد مورد نیاز
- 3 قطعه سیم عایق بندی شده (نوار انتهای آن)
- باتری سایز D
- لامپ و پریز 1.5 ولت
- اتصال دهنده های کاغذی
هادی ها و مقره ها (هر تیم 5 مورد را انتخاب می کند)
- قطعات کوچک فلز (قاشق ها به خوبی کار می کنند)
- تکه های کوچک چوب (چوب های صنایع دستی / بستنی خوب کار می کنند)
- گیره کاغذ
- گچ
- تکه های کاغذ
- پاک کن های لاستیکی
- فویل آلومینیوم
- قلم های فلزی
- باند لاستیکی
- مداد چوبی
- سکه
- گیره ی مو
- کلید
مواد
- تستر رسانایی
- موارد تست
روند
تیم ها با استفاده از دستگاه تست رسانایی خود ، هر یک از موارد انتخاب شده خود را با قرار دادن مورد بین دو اتصال دهنده فلزی ، آزمایش می کنند. اگر لامپ روشن شود ، مورد الکتریسیته را هدایت می کند. اگر لامپ روشن نشود ، این مورد الکتریسیته را هدایت نمی کند. تیم ها باید مستند کنند که کدام موارد رسانا هستند و چه عایق هایی هستند که در صفحه کار آنها قرار دارد.
چالش طراحی
شما با توجه به چالش ساخت تستر رسانایی از طریق باتری ، 3 قطعه سیم و لامپ ، شما یک تیم مهندس هستید. سپس ، شما 10 مورد را آزمایش می کنید تا تأیید کنید که رسانا یا عایق هستند.
ضوابط
- 5 مورد را که فکر می کنید رسانا هستند و 5 مورد را که فکر می کنید مقره هستند انتخاب کنید.
محدودیت ها
فقط از مواد ارائه شده استفاده کنید.
- کلاس را به تیم های 3-4 نفره تقسیم کنید.
- برگه مقره ها و هادی ها و همچنین برخی از ورق های کاغذ را برای طراحی ترسیم کنید.
- مباحث را در بخش مفاهیم پیشینه بحث کنید. به دانشجویان دستور دهید تا به تنظیم تست هادی جامد توجه زیادی نشان دهند. با استفاده از سیم ، لامپ و باتری ، یک تستر رسانایی مدل را تنظیم کنید. با آزمایش چندین ماده مختلف ، خواص عایق و رسانایی را نشان دهید.
- فرآیند طراحی مهندسی، چالش طراحی، معیارها، محدودیت ها و مواد را مرور کنید. در نظر بگیرید که از دانش آموزان بپرسید یک لامپ چگونه کار می کند.
- مواد هر تیم را تهیه کنید.
- توضیح اینکه دانش آموزان باید تستر رسانایی خود را با باتری ، 3 سیم و یک لامپ جمع کنند. هر تیم با هم همکاری خواهند کرد تا پنج ماده را که فکر می کنند برق را هدایت می کنند انتخاب کنند و پنج ماده را که فکر می کنند برق را انتقال نمی دهد. هر تیم باید موارد را در صفحه کار خود بنویسد.
- مدت زمان لازم برای طراحی و ساخت را اعلام کنید (1 ساعت توصیه می شود).
- برای اطمینان از به موقع بودن خود از تایمر یا کرونومتر آنلاین (ویژگی شمارش معکوس) استفاده کنید. (www.online-stopwatch.com/ تمام صفحه-ساعت-توقف). به دانشجویان مرتباً «چک زمان» بدهید تا آنها در انجام وظایف خود باقی بمانند. اگر آنها در تلاش هستند ، سالاتی بپرسید که سریعتر آنها را به راه حلی برساند.
- دانش آموزان با هم ملاقات می کنند و طرحی را برای تست هدایت خود تهیه می کنند. آنها باید طرح خود را ترسیم کنند.
- تیم ها طرح های خود را می سازند.
- تیم ها با استفاده از دستگاه تست رسانایی خود ، هر یک از موارد انتخاب شده خود را با قرار دادن مورد بین دو اتصال دهنده فلزی ، آزمایش می کنند. اگر لامپ روشن شود ، مورد الکتریسیته را هدایت می کند. اگر لامپ روشن نشود ، این مورد الکتریسیته را هدایت نمی کند.
- تیم ها باید مستند کنند که کدام موارد رسانا هستند و چه عایق هایی هستند که در صفحه کار آنها قرار دارد.
- به عنوان کلاس ، درباره س refالات انعکاس دانش آموز بحث کنید.
- برای کسب مطالب بیشتر در مورد موضوع ، به بخش "حفاری عمیق تر" مراجعه کنید.
انعکاس دانشجویی (دفتر مهندسی)
- چند درصد از پیش بینی های تیم یک درست بود؟
- چرا مهندسان عمران یا سایر سازه های طراحی شده باید با عایق ها و هادی ها بسیار آشنا باشند.
اصلاح زمان
این درس را می توان در کمتر از 1 دوره کلاس برای دانش آموزان مسن انجام داد. با این حال ، برای کمک به دانش آموزان از احساس عجله و تضمین موفقیت دانش آموزان (به ویژه برای دانش آموزان جوان) ، این درس را به دو دوره تقسیم کنید و به دانشجویان فرصت بیشتری برای طوفان فکری ، آزمایش ایده ها و نهایی کردن طرح آنها دهید. تست و تست را در دوره کلاس بعدی انجام دهید.
رساناها و مقره ها چیستند؟
هادی ها / رسانایی ها
رسانایی توانایی یا قدرت در انتقال یا انتقال گرما ، برق یا صدا است. هادی ها موادی هستند که برق به راحتی از آنها عبور می کند و در برابر جریان برق مقاومت نمی کنند. به عنوان مثال می توان به مس ، آلومینیوم ، فولاد ، نقره ، طلا ، الکترولیت اشاره کرد. همه مواد الکتریسیته را به همان اندازه هدایت نمی کنند. مقره مقره ها موادی هستند که در برابر جریان برق مقاومت می کنند ، بنابراین برق به راحتی از آن عبور نمی کند. به عنوان مثال پلاستیک ، چوب ، لاستیک ، پارچه ، هوا ، شیشه است. برخی از مواد عایق الکتریکی بهتری نسبت به بقیه هستند.
به نظر شما موارد زیر احتمالاً رسانا یا عایق هستند؟ پاک کن ، قلم فلزی ، پاکت کاغذی ، مداد ، گیره کاغذ ، گچ ، سکه ، قاشق ، ناخن.
مدار ساده چیست؟
مدار ساده
یک مدار ساده شامل سه حداقل عنصر است که برای تکمیل مدار الکتریکی لازم مورد نیاز است: یک منبع برق (باتری) ، یک مسیر یا هادی که جریان برق روی آن جریان دارد (سیم) و یک مقاومت الکتریکی (لامپ) که هر وسیله ای است که نیاز دارد برق برای کارکردن. تصویر زیر یک مدار ساده حاوی ، یک باتری ، دو سیم ، یک سوئیچ و یک لامپ را نشان می دهد. جریان برق از ترمینال پتانسیل بالا (+) باتری از طریق لامپ (روشن کردن آن) و بازگشت به ترمینال منفی (-) ، در یک جریان مداوم هنگامی که سوئیچ در وضعیت روشن است ، بنابراین جریان می تواند جریان یابد.
نمودار شماتیک یک مدار ساده
در زیر یک نمودار شماتیک از مدار ساده نشان داده شده است که نمادهای الکترونیکی باتری ، سوئیچ و لامپ را نشان می دهد.
تست هادی جامد تنظیم تصویر
- مدار: مسیر کاملی است که جریان برق در اطراف آن جریان دارد.
- رسانایی: توانایی یا قدرت هدایت یا انتقال گرما، الکتریسیته یا صدا.
- هادی: ماده ای که الکتریسیته به راحتی از آن عبور می کند و در برابر جریان الکتریسیته مقاومت نمی کند.
- محدودیت ها: محدودیت در مواد، زمان، اندازه تیم و غیره.
- ضوابط: شرایطی که طرح باید رعایت کند مانند اندازه کلی آن و غیره.
- جریان: جریان برق.
- مهندسان: مخترعان و حل کننده های جهان. بیست و پنج تخصص اصلی در مهندسی به رسمیت شناخته شده است (به اینفوگرافیک مراجعه کنید).
- فرآیند طراحی مهندسی: مهندسین فرآیند برای حل مسائل از آن استفاده می کنند.
- عادات ذهنی مهندسی (EHM): شش راه منحصر به فرد که مهندسان فکر می کنند.
- عایق: ماده ای است که در برابر جریان الکتریسیته مقاومت می کند، بنابراین برق به راحتی از آن عبور نمی کند.
- تکرار: تست و طراحی مجدد یک تکرار است. تکرار (تکرارهای متعدد).
- پیش بینی: عمل گفتن آنچه در آینده اتفاق می افتد یا ممکن است رخ دهد.
- نمونه اولیه: یک مدل کاری از محلول مورد آزمایش.
خواندن توصیه می شود
- سری شاهد عینی DK: برق (شابک: 0751361321)
- ساخت وسایل جالب برای اتاق خود توسط امی پینچوک و تکو رودریکز (شابک: 1894379128)
- دنیای من از علم: هادی ها و مقره ها توسط آنجلا رویستون (کتاب های آموزشی هاینمن ، شابک: 0431137269)
فعالیت نوشتن
برای توصیف محصولی مقاله بنویسید (یا پاراگرافی بسته به سن) که در صورت استفاده از مواد جایگزین در ساخت آن ، عملکرد خوبی نخواهد داشت. به عنوان مثال ، یک لامپ ساخته شده با یک نخ پلاستیکی برای یک رشته کار نخواهد کرد.
تراز به چهارچوب برنامه درسی
توجه داشته باشید: برنامه های درسی در این مجموعه با یک یا چند مجموعه از استانداردهای زیر مطابقت دارد:
- استانداردهای آموزش علوم ایالات متحده (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- استانداردهای علمی نسل بعدی ایالات متحده (http://www.nextgenscience.org/)
- استانداردهای سواد فناوری انجمن بین المللی آموزش فناوری (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- اصول و معیارهای شورای ملی معلمان ریاضیات ریاضیات مدارس ایالات متحده (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- استانداردهای هسته هسته ای مشترک ایالات متحده برای ریاضیات (http://www.corestandards.org/Math)
- استانداردهای علوم کامپیوتر K-12 انجمن معلمان علوم کامپیوتر (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
استانداردهای ملی آموزش علوم کلاس K-4 (سنین 4 تا 9 سال)
استاندارد استاندارد A: علم به عنوان تحقیق
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند
- توانایی های لازم برای انجام تحقیقات علمی
- درک در مورد تحقیق علمی
استاندارد B محتوا: علوم فیزیکی
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- نور ، گرما ، برق و مغناطیس
استاندارد استاندارد E: علم و فناوری
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند
- درک در مورد علم و فناوری
استانداردهای ملی آموزش علوم کلاس 5-8 (سن 10 - 14)
استاندارد استاندارد A: علم به عنوان تحقیق
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند
- توانایی های لازم برای انجام تحقیقات علمی
- تفاهماتی در مورد تحقیق علمی
استاندارد B محتوا: علوم فیزیکی
در نتیجه فعالیتهایشان ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند
- خصوصیات و تغییر خصوصیات در ماده
- انتقال انرژی
استاندارد استاندارد E: علم و فناوری
در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند
- تفاهماتی در مورد علم و فناوری
استانداردهای علوم نسل بعدی نمرات 3-5 (سنین 8-11)
ماده و فعل و انفعالات آن
دانش آموزانی که درک درستی از خود نشان می دهند می توانند:
- 2-PS1-2. داده های بدست آمده از آزمایش مواد مختلف را تجزیه و تحلیل کنید تا مشخص شود کدام مواد دارای خصوصیاتی هستند که برای هدف مورد نظر مناسب ترند.
- 5-PS1-3. برای شناسایی مواد براساس خصوصیات آنها ، مشاهدات و اندازه گیری هایی انجام دهید
استانداردهای سواد فناوری - همه اعصار
طرح
- استاندارد 10: دانش آموزان درک درستی از نقش عیب یابی ، تحقیق و توسعه ، اختراع و نوآوری و آزمایش در حل مسئله خواهند داشت.
پیش بینی تیم دانشجویی یک:
پیش بینی تیم مواد یک هادی است | پیش بینی تیم یک مواد عایق است |
1 | 1 |
2 | 2 |
3 | 3 |
4 | 4 |
5 | 5 |
دو نتیجه تیم دانشجویی:
مواد انتخاب شده توسط تیم یک را امتحان کنید ، سپس هر یک را در کادر مناسب لیست کنید.
هادی ها | مقره ها |
|
سوالات:
1. چند درصد از پیش بینی های تیم یک درست بود؟
2. چرا مهندسان عمران یا سایر سازه های طراحی شده باید با مقره ها و هادی ها بسیار آشنا باشند؟