Изолатори и спроводници
Овој час ги охрабрува учениците да тестираат различни материјали во училницата за да утврдат дали се проводници или изолатори на електрична енергија. Студентите работат во тимови кои ги тестираат своите предвидувања за секој материјал, а потоа групите ги споредуваат резултатите и дискутираат за наодите.
- Дознајте за електричните својства на различни материјали.
- Дознајте како реагираат спроводниците и изолаторите на електричната струја.
- Решавајте едноставни алгебарски манипулации со квадрати и квадратни корени.
- Научете да правите предвидувања и да извлечете заклучоци.
- Дознајте за тимска работа и работа во групи.
Возрасни нивоа: 8-11
Изградба на материјали (за секој тим)
Потребни материјали
- 3 парчиња изолирана жица (соголи ги краевите)
- Големина Д батерија
- Сијалица и штекер од 1.5 волти
- Сврзувачки елементи за хартија
Диригенти и изолатори (секој тим избира 5 артикли)
- Мали парчиња метал (лажиците добро функционираат)
- Мали парчиња дрво (занаетчиски / стапчиња за народни работи добро работат)
- Спајалици
- Креда
- Парчиња хартија
- Гумени гуми за бришење
- Алуминиумска фолија
- Метални пенкала
- Гумени ленти
- Дрвени моливи
- Парички
- Клипови за коса
- Клучеви
материјали
- Тестер на спроводливост
- Тестирање предмети
Процесот на
Екипите го користат својот тестер на спроводливост за да ја тестираат секоја од избраните ставки со поставување на предметот помеѓу двата метални сврзувачки елементи. Ако сијалицата се запали, предметот спроведува електрична енергија. Ако сијалицата не светне, предметот не спроведува електрична енергија. Екипите треба да документираат кои предмети се спроводници, а кои изолатори на нивните работни листови.
Дизајн предизвик
Вие сте тим инженери со оглед на предизвикот да изградите тестер за спроводливост од батерија, 3 парчиња жица и сијалица. Потоа, ќе тестирате 10 ставки за да потврдите дали се проводници или изолатори.
Критериуми
- Изберете 5 артикли за кои мислите дека се спроводници и 5 предмети што мислите дека се изолатори.
Ограничувања
Користете ги само дадените материјали.
- Пауза од часови во тимови од 3-4.
- Поделете го работниот лист Изолатори и проводници, како и неколку листови хартија за дизајнирање скици.
- Дискутирајте за темите во Делот за концепти на позадината. Научете ги студентите да посветат големо внимание на Поставениот тест за цврст спроводник. Поставете модел на тестер за спроводливост, користејќи жици, сијалици и батерија. Демонстрирајте ги својствата на изолацијата и спроводливоста со тестирање на неколку различни материјали.
- Прегледајте го процесот на инженерско дизајнирање, предизвикот за дизајнирање, критериумите, ограничувањата и материјалите. Размислете да ги прашате учениците како работи сијалицата.
- Обезбедете им на секој тим свои материјали.
- Објаснете дека учениците мора да соберат сопствен тестер за спроводливост со батерија, 3 жици и сијалица. Секој тим ќе работи заедно за да избере пет материјали за кои мислат дека ќе пренесат електрична енергија и пет материјали за кои мислат дека нема да спроведуваат електрична енергија. Секој тим треба да ги запише предметите на нивниот работен лист.
- Најавете го времето што треба да го дизајнираат и изградат (се препорачува 1 час).
- Користете тајмер или он-лајн стоперка (одбројување одлика) за да се осигурате дека ќе бидете навреме. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Дајте им редовни „проверки на времето“ на студентите за да останат на задачата. Ако се борат, поставете прашања што побрзо ќе ги доведат до решение.
- Студентите се среќаваат и развиваат план за нивниот тестер за спроводливост. Тие треба да го скицираат својот дизајн.
- Екипите ги градат своите дизајни.
- Екипите го користат својот тестер на спроводливост за да ја тестираат секоја од избраните ставки со поставување на предметот помеѓу двата метални сврзувачки елементи. Ако сијалицата се запали, предметот спроведува електрична енергија. Ако сијалицата не светне, предметот не спроведува електрична енергија.
- Екипите треба да документираат кои предмети се спроводници, а кои изолатори на нивните работни листови.
- Како час, дискутирајте ги прашањата за рефлексија на ученикот.
- За повеќе содржини на темата, видете во делот „Копање подлабоко“.
Рефлексија на студентите (тетратка за инженеринг)
- Колку проценти од предвидувањата на Тимот Еден беа точни?
- Зошто градежните инженери или други дизајнирачки структури треба да бидат многу запознаени со изолаторите и проводниците.
Модификација на времето
Лекцијата може да се заврши во период од само 1 час за постари ученици. Сепак, за да им помогнете на студентите да се почувствуваат избрзани и да обезбедат успех на студентите (особено за помладите ученици), поделете ја лекцијата во два периоди, давајќи им на студентите повеќе време за бура на идеи, тест идеи и финализирање на нивниот дизајн. Спроведете тестирање и дебрифија во следниот час.
Кои се спроводниците и изолаторите?
Проводници / спроводливост
Спроводливост е способност или моќ да спроведе или пренесе топлина, електрична енергија или звук. Проводниците се материјали низ кои лесно поминува електричната енергија, кои не се спротивставуваат на протокот на електрична енергија. Примери се бакар, алуминиум, челик, сребро, злато, електролити. Не сите материјали спроведуваат електрична енергија подеднакво добро. Изолатори Изолаторите се материјали кои се спротивставуваат на протокот на електрична енергија, така што електричната енергија не поминува лесно низ нив. Примери се пластика, дрво, гума, крпа, воздух, стакло. Некои материјали се подобри изолатори на електрична енергија од другите.
Дали мислите дека следните ставки се поверојатно проводници или изолатори? Бришач, метално пенкало, коверт за хартија, молив, клип за хартија, креда, паричка, лажица, шајка.
Што е едноставно коло?
Едноставно коло
Едноставно коло се состои од три минимум елементи кои се потребни за да се заврши електричното коло што функционира: извор на електрична енергија (батерија), патека или проводник на кој тече електрична енергија (жица) и електричен отпорник (ламба) кој е кој било уред што бара електрична енергија за работа. На илустрацијата подолу е прикажано едноставно коло кое содржи, една батерија, две жици, прекинувач и сијалица. Протокот на електрична енергија е од високо потенцијалниот (+) приклучок на батеријата преку сијалицата (осветлувајќи го), и назад кон негативниот (-) приклучок, во континуиран проток кога прекинувачот е во вклучена позиција, па струја може да тече.
Шематски дијаграм на едноставно коло
Следното е шематски дијаграм на едноставното коло што ги покажува електронските симболи за батеријата, прекинувачот и сијалицата.
Тестирање на цврст спроводник Поставете слика
- Коло: Целосна патека околу која може да тече струја.
- Спроводливост: Способност или моќ за спроведување или пренос на топлина, електрична енергија или звук.
- Проводник: Материјал низ кој лесно поминува струјата, кој не се спротивставува на протокот на струја.
- Ограничувања: Ограничувања со материјалот, времето, големината на тимот итн.
- Критериуми: Услови кои дизајнот мора да ги задоволува како неговата вкупна големина итн.
- Тековно: Протокот на електрична енергија.
- Инженери: Пронаоѓачи и решавачи на проблеми на светот. Дваесет и пет главни специјалитети се препознаени во инженерството (види инфографик).
- Процес на инженерско дизајнирање: Процесните инженери користат за да решаваат проблеми.
- Инженерски навики на умот (EHM): Шест уникатни начини на кои размислуваат инженерите.
- Изолатор: Материјал кој се спротивставува на протокот на електрична енергија, така што струјата не поминува лесно низ него.
- Итерација: Тестот и редизајнот е една итерација. Повторете (повеќе повторувања).
- Предвидување: Чин на кажување што ќе се случи или што може да се случи во иднина.
- Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
Препорачано четиво
- Серија на очевидци на ДК: Електрична енергија (ISBN: 0751361321)
- Направете кул гаџети за вашата соба од Ејми Пинчук и Теко Родрикес (ISBN: 1894379128)
- Мојот свет на науката: Диригенти и изолатори од Анџела Ројстон (Хајнеман едукативни книги, ISBN: 0431137269)
Активност за пишување
Напишете есеј (или пасус во зависност од возраста) опишувајќи производ кој не би функционирал добро доколку се користат алтернативни материјали при неговата конструкција. На пример, сијалица изградена со пластична нишка за филамент нема да работи.
Усогласување со рамки на наставните програми
Забелешка: Плановите за лекции во оваа серија се усогласени со еден или повеќе од следниве групи на стандарди:
- Стандарди за образование на науки во САД (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- Научни стандарди на следната генерација на САД (http://www.nextgenscience.org/)
- Стандарди за меѓународна технолошка асоцијација за технолошка писменост (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- Национален совет на наставници по математика на САД, принципи и стандарди за училишна математика (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- Заеднички основни државни стандарди на САД за математика (http://www.corestandards.org/Math)
- Здружение на наставници по компјутерски науки К-12 Стандарди за компјутерски науки (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Национални стандарди за образование во наука Оценки К-4 (возраст 4 - 9)
СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување
Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат
- Способности неопходни за вршење на научни истражувања
- Разбирање за научни истражувања
СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки
Како резултат на активностите, сите ученици треба да развијат разбирање за
- Светлина, топлина, електрична енергија и магнетизам
СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија
Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат
- Разбирање за науката и технологијата
Национални стандарди за образование во наука Одделение 5-8 (возраст од 10 до 14 години)
СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување
Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат
- Способности неопходни за вршење на научни истражувања
- Разбирање за научни истражувања
СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки
Како резултат на нивните активности, сите студенти треба да развијат разбирање за
- Својства и промени на својствата во материјата
- Трансфер на енергија
СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија
Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат
- Разбирање за науката и технологијата
Стандарди за наука на следната генерација оценки 3-5 (8-11 возраст)
Материјата и нејзините интеракции
Студентите кои демонстрираат разбирање можат:
- 2-ПС1-2. Анализирајте ги податоците добиени од тестирање на различни материјали за да утврдите кои материјали имаат својства што се најпогодни за намена.
- 5-ПС1-3. Направете опсервации и мерења за да ги идентификувате материјалите врз основа на нивните својства
Стандарди за технолошка писменост - сите векови
дизајн
- Стандард 10: Студентите ќе развијат разбирање за улогата на смена на проблеми, истражување и развој, пронајдоци и иновации и експериментирање во решавање проблеми.
Индустриски инженеринг
Компјутерско инженерствоПредвидувања за еден студентски тим:
| Материјали Тим еден предвидува проводници | Материјали Тим еден предвидува изолатори |
| 1 | 1 |
| 2 | 2 |
| 3 | 3 |
| 4 | 4 |
| 5 | 5 |
Два резултати на студентски тим:
Тестирајте ги материјалите избрани од тимот еден, а потоа наведете ги сите во соодветното поле.
| Спроводници | Изолатори |
|
|
Прашања:
1. Колку проценти од предвидувањата на Тимот Еден беа точни?
2. Зошто градежните инженери или други дизајнирачки структури треба да бидат многу запознаени со изолаторите и проводниците?
