Clipper alkotások

Építési anyagok

Szükséges anyagok

• Hablap lapok
• cellux
• Ragasztó
• Fogpiszkáló
• Doboz vágó

Modell alkatrészek

• Alsó vágólap
• Felső vágólap
• Kézi kar a nyírógépek kezeléséhez
• A ceruza része tengelyként szolgál
• Hablap ék a végéhez, ahol a vágólapok összeérnek (a tanár előre kivágta)
• Dupla vastag támasztópont a kézi karhoz
• 8 vágóél (a valódi nyírógépek vágóéleit jelenti)
• 10 fogpiszkáló a ceruza tengelyének végéhez

A tanárnak előzetesen ki kell vágnia a hablapot az alábbi ábra szerint, biztosítva a diákoknak az előre kivágott formákat. Ezután a diákok apró alkatrészeket szerelnek össze nagy, ragasztóval ellátott részekre. Hagyja megszáradni a ragasztót. A következő napon vagy tanítási időszakban a diákoknak össze kell szerelniük a vágógép modelljét szalaggal az alsó és a felső vágólap szélén. Csúsztassa át a fogpiszkálót a ceruza lyukain, vagy ragasztja őket a ceruzára.

Anyagok

• Körömvágó modellek

Folyamat

• A diákok kipróbálják körömvágó modelljeiket a körmök vágásának szimulálásával

Tervezés Challenge

Ön mérnökcsapat, mivel a kihívás a rendelkezésre álló anyagok felhasználásával egy körömvágó készlet működő modelljének elkészítése. Miután befejezte a modellt, tesztelje a tervét, hogy szimulálja a köröm vágását.

A következő feladat az lesz, hogy egyszerű gépek segítségével tervezzen meg egy telefonkönyvet az osztály egyik oldaláról a másikra anélkül, hogy hozzáérne a könyvhöz. Legalább egy egyszerű gépet kell használnia a megoldásában… de annyit használhat, amennyit csak akar.

Kritériumai

• A modell elkészítéséhez kövesse a Hallgatói feladatlapon ismertetett utasításokat

megszorítások

• Csak a mellékelt anyagokat használja

1. Bontja az osztályt 2 fős csapatokra.
2. Ossza ki a Clipper Creations munkalapot.
3. Beszélje meg a témákat a Háttérfogalmak részben. Emelje ki az egyszerű gépek típusait, ügyelve a „karra”. Tanítsa meg a tanulókat, hogy a Diák feladatlapot használják útmutatóként körömvágó modelljeik összeállításához.
4. Tekintse át a mérnöki tervezés folyamatát, a tervezési kihívást, a kritériumokat, a korlátozásokat és az anyagokat.
5. Biztosítsa minden csapatnak az anyagaikat.
6. Magyarázza el, hogy a tanulóknak építeniük kell egy működő modellt egy körömvágó készletből.
7. Hirdesse meg, mennyi időt kell építenie (ajánlott 1 óra).
8. Használjon időzítőt vagy on-line stoppert (visszaszámláló funkció), hogy biztosan tartsa az időt. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Rendszeresen adjon a hallgatóknak „időellenőrzést”, hogy maradjanak a feladaton. Ha küzdenek, tegyen fel kérdéseket, amelyek gyorsabb megoldáshoz vezetnek.
9. A diákok találkoznak és elkészítik modelljeiket a Diák feladatlapon látható utasítások és diagramok segítségével
10. A csapatok építik a terveiket.
11. A csapatok tesztelik a tervüket azzal, hogy szimulálják, hogy a körömvágó hogyan fogja levágni a körmüket.
12. A modellépítés befejezése után utasítsa a diákcsapatokat, hogy dolgozzanak ki tervet egy egyszerű gép segítségével, hogy a telefonkönyvet az osztály egyik oldaláról a másikra vigyék, anélkül, hogy megérintenék a könyvet. Legalább egy egyszerű gépet kell használniuk megoldásukban… de sokakat használhatnak, ahogy akarnak. Fel kell vázolniuk a tervüket.
13. Osztályként beszélje meg a diákok reflexiós kérdéseit.
14. A témával kapcsolatos további információkért lásd a „Mélyebb ásás” részt.

Student Reflection (mérnöki jegyzetfüzet)

1. Mi volt a tervezés leghatékonyabb része - az a rész, amely a tervek szerint működött?
2. Mi volt a tervezés legkevésbé hatékony része - az a rész, amely a legtöbb gondot okozta, vagy nem úgy működött, ahogy eltervezte?
3. Ha megváltoztathatná eredeti tervét, mit változtatna?
4. Gondolja, hogy a mérnököknek meg kell tervezniük, újratervezniük és újratervezniük a legjobb terméket vagy folyamatot? Mondjon példát egy termékre vagy folyamatra, amely idővel megváltozott (például telefonok vagy repülőgépek).

Az óra akár 1 óra alatt is elvégezhető az idősebb tanulók számára. Annak érdekében azonban, hogy segítse a diákokat abban, hogy ne kapkodják el magukat, és biztosítsák a diákok sikerességét (különösen a fiatalabb hallgatók számára), ossza fel az órát két időszakra, így több idő jut a hallgatóknak az ötletelésre, az ötletek tesztelésére és a tervezésük véglegesítésére. Végezze el a tesztelést és a beszámolót a következő osztályidőszakban.

Tanári erőforrás

Általában a gépek célja az objektum mozgatásához szükséges erő csökkentése. De a folyamat során a távolság növekszik. Egy kerekesszék rámpa könnyen látható példája ennek a kapcsolatnak. Miközben az erőfeszítés és erő csökken (erő), a tényleges távolság jelentősen megnő. Ezért a tényleges munka mennyisége azonos. Míg a gépek tipikus alkalmazása az erőfeszítés vagy az erő csökkentése, vannak olyan fontos alkalmazások olyan gépeknél, ahol ez nem előnyös - vagyis az erő nem csökken, vagy ténylegesen csökken az előny - vagyis az erő növekszik. Az előny nélküli gép legjobb példája az egyszerű vagy egyetlen tárcsa. Egy tárcsa csak az erő erő irányát változtatja meg. Példa erre a függönyhúzás.

A körömvágó egy példa a karokra. A nyírógép fogantyújára kifejtett erő összenyomja a nyírókés pengéit, így a pengék hozzáérnek és levágják a szöget. Egy körömvágónál a támasztópont a csipesz két rész között.

Bevezetés az egyszerű gépekbe

Az egyszerű gépek „egyszerűek”, mert a legtöbbnek csak egy mozgó alkatrésze van. Ha egyszerű gépeket állít össze, akkor összetett gépet kap, például fűnyírót, autót, sőt elektromos orr -hajvágót is! Ne feledje, hogy a gép minden olyan eszköz, amely megkönnyíti a munkát. A tudományban a „munka” azt jelenti, hogy valamit megmozgatunk. Fontos tudni, hogy amikor egy egyszerű gépet használ, valójában ugyanannyi munkát végez - ez egyszerűbbnek tűnik. Egy egyszerű gép csökkenti a mozgáshoz szükséges erőfeszítéseket, de végül nagyobb távolságra mozgatja ugyanazt a munkát. Tehát ne feledje, az egyszerű gépek használata energia -kompromisszummal jár.

Általában a gépek célja az objektum mozgatásához szükséges erő csökkentése. De a folyamat során a távolság növekszik. Egy kerekesszék rámpa könnyen látható példája ennek a kapcsolatnak. Miközben az erőfeszítés és erő csökken (erő), a tényleges távolság jelentősen megnő. Ezért a tényleges munka mennyisége azonos. Míg a gépek tipikus alkalmazása az erőfeszítés vagy az erő csökkentése, vannak olyan fontos alkalmazások olyan gépeknél, ahol ez nem előnyös - vagyis az erő nem csökken, vagy ténylegesen csökken az előny - vagyis az erő növekszik. Az előny nélküli gép legjobb példája az egyszerű vagy egyetlen tárcsa. Egy tárcsa csak az erő erő irányát változtatja meg. Példa erre a függönyhúzás.

A körömvágó egy példa a karokra. A nyírógép fogantyújára kifejtett erő összenyomja a nyírókés pengéit, így a pengék hozzáérnek és levágják a szöget. Egy körömvágónál a támasztópont a csipesz két rész között.

Az egyszerű gépek típusai

Négyféle egyszerű gép létezik, amelyek minden mechanikus gép alapját képezik:

Fogantyú

Próbáljon kihúzni egy igazán makacs gyomnövényt a földből. Csak puszta kézzel használva nehéz vagy akár fájdalmas is lehet. Egy eszközzel, például egy kézi lapáttal azonban meg kell nyernie a csatát. Bármilyen szerszám, amely lazán présel valamit, egy kar. A kar olyan kar, amely „támaszponthoz” (vagy ponthoz) „fordul” (vagy fordul). Gondolj egy kalapács karomvégére, amellyel a körmöket lazítja. Ez egy kar. Ez egy ívelt kar, amely a felület egy pontjának támaszkodik. Ahogy elforgatja az ívelt kart, lazán kiszögeti a szöget a felületből. És ez kemény munka! Háromféle kar létezik:

• Első osztályú kar - Amikor a támaszpont az erőkar és a karkar között helyezkedik el, a kart első osztályú karnak nevezik. Valójában sokan ismerjük ezt a típusú kart. Ez a klasszikus teeter-totter példa-vagy körömvágó.
• Második osztályú kar - A második osztályú karban a teherkar a támaszpont és az erőkar között fekszik. Az ilyen típusú emelőkarra jó példa a talicska.
• Harmadik osztályú kar - A karok ezen osztályában az erőkar a támaszpont és a teherkar között fekszik. Ezen elrendezés miatt viszonylag nagy erőre van szükség a teher mozgatásához. Ezt ellensúlyozza az a tény, hogy a teher mozgását nagy távolságra lehet előállítani az erőkar viszonylag kis mozgásával. Gondolj egy horgászbotra!

Ferde sík

A sík sík felület. Például a sima deszka sík. Ha a gép síkban fekszik a földön, valószínűleg nem segít a munkában. Ha azonban a sík ferde vagy ferde, akkor ez segíthet a tárgyak távolságbeli mozgatásában. És ez munka! Gyakori ferde sík egy rámpa. A nehéz ládát a rakodótérre emelni sokkal könnyebb, ha rámpán csúsztatja fel a dobozt - egy egyszerű géppel.

Ék

• A ferde sík sima oldala helyett a hegyes széleket másfajta munkákhoz is használhatja. Például használhatja az élt a dolgok széthúzására. Ezután a ferde sík ék. Tehát az ék valójában egyfajta ferde sík. A tengelykés ék. Gondolj a penge szélére. Ez egy sima ferde felület széle. Ez egy ék!

Csavar

• Vegyünk egy ferde síkot, és tekerjük körbe egy hengerrel. Éles széle egy másik egyszerű eszköz lesz: a csavar. Tegyen egy fémcsavart a rámpa mellé, és nehéz látni a hasonlóságokat, de a csavar valójában csak egy másfajta ferde sík. Hogyan segít a csavar a munkában? A fémcsavar minden fordulata segít mozgatni egy fémdarabot egy fából készült térben.

Kerék és tengely

A kerék egy kör alakú tárcsa, amely egy központi rúdhoz van rögzítve, amelyet tengelynek neveznek. Az autó kormánykereke kerék és tengely. Azt a szakaszt, amelyre rátesszük a kezünket, és erőt (nyomatékot) alkalmazunk, keréknek nevezzük, amely a kisebb tengelyt forgatja. A csavarhúzó egy másik példa a kerékre és a tengelyre. A szoros csavar puszta kézzel történő meglazítása lehetetlen. A vastag fogantyú a kerék, a fém tengely pedig a tengely. Minél nagyobb a fogantyú, annál kisebb erőre van szükség a csavar forgatásához.

Csiga

A kerék tengely helyett kötelet vagy zsinórt is forgathat. A kerék és a tengely ezen változata a szíjtárcsa. A szíjtárcsán zsinór keríti a kereket. A kerék forgása közben a zsinór mindkét irányba mozog. Most csatlakoztasson egy horgot a zsinórhoz, és használhatja a kerék forgását a tárgyak emelésére és leengedésére. A zászlórúdon például kötél van rögzítve a szíjtárcsához. A kötélen általában két horog található. A zsinór a szíjtárcsa körül forog, és leereszti a horgokat, ahol rögzítheti a zászlót. Ezután forgassa el a zsinórt, és a zászló magasra emelkedik az oszlopon.

Ajánlott olvasmányok

• Mechanikus csodák készítése fában (ISBN: 978-1626548862)
• Tudományos kísérletek egyszerű gépekkel (Tudományos kísérletek), Sally Nankivell-Aston, Dorothy Jackson (ISBN: 978-0531154458)

Írási tevékenység

Keressen példákat más körömvágó mintákra. Írjon esszét (vagy bekezdést az életkortól függően) arról, hogyan különböznek a tervek, és hogyan befolyásolhatják a különböző tervek a vágógép funkcióját.

Összehangolás a tanterv-keretekkel

Jegyzet: Ebben a sorozatban minden óraterv igazodik a Országos természettudományos oktatási szabványok amelyeket a  Nemzeti Kutatási Tanács és jóváhagyta az Országos Természettudományi Tanárok Szövetsége, és adott esetben a Nemzetközi Technológiai Oktatási Szövetség technológiai műveltségi előírásai vagy a Matematikatanárok Országos Tanácsa iskolai matematika alapelvei és szabványai is.

Országos természettudományos oktatási szabványok K-4. Osztály (4–9 éves korosztály) 

A TARTALOM STANDARD: A tudomány mint vizsgálat

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• A tudományos vizsgálatok elvégzéséhez szükséges képességek
• Megértés a tudományos vizsgálatokról

E. TARTALOMJEGYZÉK: Tudomány és technológia

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• A technológiai tervezés képességei

F TARTALOM-SZABVÁNY: Tudomány személyes és társadalmi szempontból

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlesztenie kell a megértést

• A tudomány és a technológia a helyi kihívásokban

G TARTALOM STANDARD: A tudomány története és természete

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlesztenie kell a megértést

• A tudomány mint emberi törekvés

Országos természettudományos oktatási szabványok 5-8. Évfolyam (10-14 éves korig) 

A TARTALOM STANDARD: A tudomány mint vizsgálat

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• A tudományos vizsgálatok elvégzéséhez szükséges képességek
• Megértések a tudományos vizsgálatokról

E. TARTALOMJEGYZÉK: Tudomány és technológia

Az 5-8. Évfolyamon végzett tevékenységek eredményeként minden tanulónak fejlődnie kell

• A technológiai tervezés képességei
• Megértés a tudományról és a technológiáról

F TARTALOM-SZABVÁNY: Tudomány személyes és társadalmi szempontból

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlesztenie kell a megértést

• Kockázatok és előnyök
• Tudomány és technológia a társadalomban

G TARTALOM STANDARD: A tudomány története és természete

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlesztenie kell a megértést

• A tudomány mint emberi törekvés
• A tudomány története

Országos természettudományos oktatási szabványok 9-12. Évfolyam (14-18 éves korig)

A TARTALOM STANDARD: A tudomány mint vizsgálat

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• A tudományos vizsgálatok elvégzéséhez szükséges képességek
• Megértések a tudományos vizsgálatokról

E. TARTALOMJEGYZÉK: Tudomány és technológia

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlődnie kell

• A technológiai tervezés képességei
• Megértés a tudományról és a technológiáról 

F TARTALOM-SZABVÁNY: Tudomány személyes és társadalmi szempontból

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlesztenie kell a megértést

• Személyes és közösségi egészség
• A tudomány és a technológia a helyi, nemzeti és globális kihívásokban

G TARTALOM STANDARD: A tudomány története és természete

A tevékenységek eredményeként minden hallgatónak fejlesztenie kell a megértést

• A tudományos ismeretek jellege
• Történelmi perspektívák

A technológiai műveltség szabványai - minden korosztály számára

A technika természete

• 1. szabvány: A hallgatók megismerik a technológia jellemzőit és alkalmazási körét.

Technológia és társadalom

• 4. szabvány: A hallgatók megismerik a technológia kulturális, társadalmi, gazdasági és politikai hatásait.
• 6. standard: A hallgatók megértik a társadalom szerepét a technológia fejlesztésében és alkalmazásában.
• 7. szabvány: A hallgatók megismerik a technológia történelemre gyakorolt ​​hatását.

Design

• 8. szabvány: A hallgatók megismerik a tervezés tulajdonságait.
• 9. szabvány: A hallgatók megismerik a mérnöki tervezés megértését.
• 10. szabvány: A hallgatók megismerik a hibaelhárítás, a kutatás és fejlesztés, a találmány és az innováció, valamint a kísérletezés szerepét a problémamegoldásban.

Képességek a technológiai világ számára

• 13. szabvány: A hallgatók fejleszteni fogják képességeiket a termékek és rendszerek hatásának felmérésére. 

A Tervezett Világ

17. szabvány: A hallgatók megismerik az információs és kommunikációs technológiákat, és képesek lesznek azok kiválasztására és használatára.

Készítsen egy körömvágó modellt

Anyagok listája

• hab deszka
• cellux
• fogpiszkáló

A modell részei

• Alsó vágólap
• Felső vágólap
• Kézi kar a nyírógépek kezeléséhez
• A ceruza része tengelyként szolgál
• Hablap ék a végéhez, ahol a vágólapok összeérnek (a tanár elővágta)
• Dupla vastag támasztópont a kézi karhoz
• 8 vágóél (a valódi nyírógépek vágóéleit jelenti)
• 10 fogpiszkáló a ceruza tengelyének végéhez

Utasítás

Csapatban dolgozva vizsgálja meg az alábbi ábrát, és szerelje össze a kis alkatrészeket ragasztóval ellátott nagy részekre. Hagyja megszáradni a ragasztót. Ezután szerelje össze a vágógép modellt szalaggal az alsó és a felső vágólap szélén. Csúsztassa át a fogpiszkálót a ceruza lyukain, vagy ragasztja őket a ceruzára. Teszteld a nyírógéped!

Te vagy a mérnök! Dolgozzon csapatban, és dolgozzon ki egy tervet egyszerű gépek segítségével, hogy a telefonkönyvet az osztály egyik oldaláról a másikra helyezze át anélkül, hogy hozzáérne a könyvhöz. Legalább egy egyszerű gépet kell használnia a megoldásában… de ha akarja, használhat sokakat.

Első lépés:

Rajzolja le csapata gépét vagy megoldását az alábbi mezőbe.

Második lépés:

Próbálja ki csapatának tervét, és nézze meg, hogy működik -e!

Kérdések:

1. Mi volt a tervezés leghatékonyabb része - az a rész, amely a tervek szerint működött?

2. Mi volt a tervezés legkevésbé hatékony része - az a rész, amely a legtöbb gondot okozta, vagy nem úgy működött, ahogy eltervezte?

3. Ha megváltoztathatná eredeti tervét, mit változtatna?

4. Gondolja, hogy a mérnököknek meg kell tervezniük, újratervezniük és újratervezniük a legjobb terméket vagy folyamatot? Mondjon példát egy termékre vagy folyamatra, amely idővel megváltozott (például telefonok vagy repülőgépek).