Едноставни машини
Оваа лекција се фокусира на едноставни машини и како тие можат да се најдат во многу секојдневни предмети. Студентите истражуваат различни видови едноставни машини, како тие работат и како тие се интегрирани во многу предмети. Студентите истражуваат вообичаени кујнски машини и идентификуваат колку едноставни видови машини се вклучени во секоја ставка.
- Дознајте за различни видови едноставни машини
- Дознајте за инженерскиот дизајн
- Бидете во можност да идентификувате едноставни машини како дел од секојдневниот живот
- Дознајте за тимска работа и работа во групи
Возрасни нивоа: 8-11
Изградба на материјали (за секој тим)
Потребни материјали
- Работен лист за едноставни машини
Дизајн предизвик
Вие сте дел од тим инженери на кои им е даден предизвик да утврдат дали група предмети се едноставни машини и какви едноставни машини се тие. Потоа, ќе испитате различни дизајни на отворачот на конзерви и ќе документирате зошто мислите дека тимот инженери ги дизајнирал за да работат на начинот на кој работат.
- Пауза од часови во тимови од 2-3.
- Поделете го работниот лист Едноставни машини.
- Дискутирајте за темите во Делот за концепти за позадина.
- Упатство на студентите да работат во тимови за да ги испитаат предметите на работниот лист за учениците за да утврдат дали се работи за едноставни машини. Некои од едноставните кујнски машини имаат повеќе од еден вид едноставна машина вклучена во дизајнот. Одговорите се појавуваат подолу:
● Нож: Клин
● Ножици: Вклучува и клин и завртка
Blind Прозорец: Контролирано со макара
Gra Ренде за сирење: Клин
Cut Секач за пица: Содржи клин, тркало и оска
Open Отворач за конзерви: Содржи четири едноставни машини… завртка, лост, клин и тркало и оска
● Лажици: Нивоа
Lic Сечкач за сирење: Клин
Open Отворач за шишиња: Рачка
● Вилушка: Лост и може да биде и клин - Поучете ги студентите да ги разгледаат различните видови отворачи на конзерви на работниот лист за студенти. Како тим, тие треба да дискутираат и документираат за што мислат дека инженерските тимови кои ги развиле дизајните се надевале да го постигнат преку секој уникатен дизајн. На пример, некои верзии може да бидат со помала тежина, полесни за употреба, поубави за гледање, полесни за држење.
- За повеќе содржини на темата, видете во делот „Копање подлабоко“.
Идеја за продолжување
Дозволете им на учениците да истражуваат различни едноставни кујнски машини во училницата. Ова ќе зависи од возраста на вашите студенти. Ако користите вистински кујнски машини, внимавајте со остри делови со мали деца.
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.
Што се едноставни машини?
Едноставна машина е секој уред кој бара само примена на единствена сила за работа. Работата се завршува кога се применува сила и резултира со движење на одредено растојание. Направената работа е производ на силата и растојанието. Количината на работа потребна за постигнување на поставената цел е постојана, сепак потребната сила може да се намали под услов да се примени помала сила на поголемо растојание. Зголемувањето на растојанието ја намалува силата. Односот помеѓу двете е механичка предност. Традиционалната листа на едноставни машини е: наклонета рамнина, тркало и оска, лост, макара, клин и завртка.
ПОВЕEREЕ ВО ТАБЕЛА ОД РАБОТНИЧКИ СТУДЕНТИ ОВДЕ
Некои машини содржат повеќе едноставни машини. Отворачот за конзерви содржи четири едноставни машини… завртка, лост, клин и тркало и оска. Клинот се наоѓа на секачот, рачката е рачката, а завртката е уредот што го држи отворот за конзерви заедно. Тркалото и оската го закачуваат секачот на отворот. Сите тие работат заедно за да го олеснат отворањето на конзервата!
Препорачано четиво
- Едноставни машини (започнувајќи со наука) ISBN: 1550743996
- Научни експерименти со едноставни машини ISBN: 0531154459
Активност за пишување
Напишете есеј или пасус опишувајќи три едноставни машини што можете да ги најдете во канцеларија или училница.
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 Одделение К-4 (возраст 4-9)
СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки
Како резултат на нивните активности, сите студенти треба да развијат разбирање за
- Карактеристики на предмети и материјали
- Позиција и движење на предметите
СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија
Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат
- Способности да се прави разлика помеѓу природни предмети и предмети изработени од луѓе
СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката
Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за
- Науката како човечки потфат
Национални стандарди за образование во наука Одделение 5-8 (возраст од 10-14)
СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки
Како резултат на нивните активности, сите студенти треба да развијат разбирање за
- Движења и сили
- Трансфер на енергија
СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката
Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за
- Науката како човечки потфат
- Историја на науката
Стандарди за наука на следната генерација оценки 2-5 (7-11 возраст)
Материјата и нејзините интеракции
- 2-ПС1-2. Анализирајте ги податоците добиени од тестирање на различни материјали за да утврдите кои материјали имаат својства што се најпогодни за намена.
Движење и стабилност: Сили и интеракции
Студентите кои демонстрираат разбирање можат:
- 3-ПС2-1. Планирајте и спроведете истрага за да обезбедите докази за ефектите на избалансираните и неурамнотежени сили врз движењето на некој предмет.
Инженерски дизајн
Студентите кои демонстрираат разбирање можат:
- 3-5-ЕТС1-1. Дефинирајте едноставен проблем во дизајнот што рефлектира потреба или желба што вклучува специфицирани критериуми за успех и ограничувања на материјалите, времето или трошоците.
- 3-5-ETS1-2. Создадете и споредете повеќе можни решенија за проблем заснован на тоа колку веројатно секој ги исполнува критериумите и ограничувањата на проблемот.
Стандарди за технолошка писменост - сите векови
Технологија и општество
- Стандард 5: Студентите ќе развијат разбирање за ефектите на технологијата врз животната средина.
- Стандард 7: Студентите ќе развијат разбирање за влијанието на технологијата врз историјата.
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 инженерствоСтудентски ресурси Што е работа? - Работен лист за студенти
Работата е производ на силата што се врши врз некој предмет и поместувањето на објектот поради таа сила. Формулата за опис на ова е:
Работа = сила x растојание
Работата се мери во џули, ј (според Jamesејмс Прескот ouул).
Силата се мери во њутн, N (според Сер Исак tonутн). Растојанието се мери во метри, м.
Во оваа равенка, сепак, силата се брои само доколку е во насоката во која се движи објектот. Како пример, размислете дали кренавте тежок коњ и го носевте коњот преку река. Кога сте ја преминале реката, единствената работа што ја имате
готово беше кревање на коњот. Преминувањето преку реката додека го држевте коњот не додаде ништо на обемот на работата што ја работевте. Имајте на ум дека примената на сила на објектот не е секогаш еднаква работа. Ако седите на велосипед, нанесувате сила на седиштето, но не се работи, бидејќи вашата сила на седиштето не предизвикува поместување. Но, ако примените сила на столчето кревајќи го нагоре од подот, тие вашата сила произведуваат поместување во насока на движење - и работата е завршена.
Растојанието што го движи предметот е уште еден фактор што треба да се земе предвид при пресметување на работата. За топката (на пример) да помести растојание од првобитната положба, треба да се работи на топката. И, растојанието е насочено. Ова значи дека ако поместите предмет во позитивна насока, сте завршиле позитивна работа. Ако го придвижите во негативна насока, сте завршиле негативна работа.
Прашање од студент А:
Девојче од 45 килограми седи на клупа од 8 килограми. Колку работа е завршена на клупата?
Запомнете дека работата = сила x оддалеченост.
Кое е растојанието? Која е работата?
Прашање од студентите б:
Момче од 40 килограми крева змеј 30 килограми на 2 метри над земјата. Колку работи момчето на змејот? Запомнете дека работата = сила x оддалеченост.
Кое е растојанието? Која е работата? Што треба да вклучиме?
Вовед во ресурси на студенти во едноставни машини
Едноставните машини се „едноставни“ затоа што повеќето имаат само еден подвижен дел. Кога ставате едноставни машини заедно, добивате комплексна машина, како косилка, автомобил, дури и електричен машина за коса за нос! Запомнете, машина е секој уред што ја олеснува работата. Во науката, „работа“ значи да се направи нешто во движење. Важно е да знаете дека кога користите едноставна машина, всушност работите иста работа - едноставно се чини полесно. Едноставна машина ја намалува количината на сила потребна за да се премести нешто, но што мора да зголемите за да ја одржите работата иста?
Што значи „работа“?
За едноставни машини, сите имаат потреба од човечка енергија за да можат да функционираат. „Работата“ има посебно значење во науката. „Работа“ се прави само кога нешто е преместено. На пример, кога туркате на wallид, вие всушност не работите, бидејќи не можете да го поместите. Работата се состои од два дела. Една од нив е количината на сила (притискање или повлекување) потребна за да се заврши работата. Другото е растојанието над кое се применува силата. Формулата за работа е:
Работа = Сила X Растојание
Сила е влечење или туркање на некој предмет, што резултира во негово движење. Растојание
(Поместување) е просторот што го движи предметот. Така, завршената работа е силата што се вложува помножена со поместената далечина.
Кога велиме дека машината ни го олеснува извршувањето на работата, мислиме дека бара помалку сила за да се заврши истата работа. Освен што ни овозможуваат да го зголемиме растојанието над кое ја применуваме помалата сила, машините исто така можат да ни овозможат да ја смениме насоката на применетата сила. Машините не го намалуваат обемот на работа за нас, но можат да го олеснат тоа. Како?
Студентски ресурси Видови едноставни машини
Постојат четири типа на едноставни машини кои ја формираат основата за сите механички машини:
Лост
Обидете се да извлечете навистина тврдоглав плевел од земјата. Користејќи ги само голите раце, тоа може да биде тешко, па дури и болно. Сепак, со алатка, како рачна лопата, треба да ја добиете битката. Секоја алатка што подготвува нешто лабаво е лост. Лост е рака што се „врти“ (или се врти) наспроти „потпора“ (или точка). Помислете на крајот на ноктот на чеканот што го користите за лабави нокти. Тоа е лост. Тоа е закривена рака што лежи наспроти точка на површината. Додека ја ротирате закривената рака, тој го прснува лакот лабав од површината. И тоа е напорна работа! Постојат три вида на лостови:
- Лост од прва класа - Кога потпирачот на ногата лежи помеѓу силата и рачката на рачката, рачката се опишува како рачка од прва класа. Всушност, многумина од нас се запознаени со овој вид лост. Тоа е класичен пример за затресеност.
- Лост од втора класа - Во рачката од втора класа, товарната рака лежи помеѓу потпорната точка и силата. Добар пример за ваков вид лост е количката.
- Лост од трета класа - Во оваа класа на држела, силата на рацете лежи помеѓу потпорната точка и рачката на товарот. Заради овој аранжман, потребна е релативно голема сила за поместување на товарот. Ова се компензира со фактот дека е можно да се произведе движење на товарот на долго растојание со релативно мало движење на силата на раката. Помислете на риболов!
Наклонет авион
Авион е рамна површина. На пример, мазната табла е рамнина. Сега, ако авионот лежи рамно на земја, веројатно нема да ви помогне да работите. Меѓутоа, кога таа рамнина е наклонета или закосена, тоа може да ви помогне да преместувате предмети на растојанија. И, тоа е работа! Честа наклонета рамнина е рампа. Подигнувањето тешка кутија на приклучокот за полнење е многу полесно ако ја лизнете кутијата нагоре преку рампа - едноставна машина.
клин
Наместо да ја користите мазната страна на наклонетата рамнина, можете да ги користите и зашилените рабови за да извршувате други видови на работа. На пример, можете да го користите работ за да ги раздвоите работите. Потоа, наклонетата рамнина е клин. Значи, клин е всушност еден вид наклонет авион. Секира е клин. Помислете на работ на сечилото. Тоа е работ на мазната закосена површина. Тоа е клин!
завртки
Сега, земете наклонет авион и завиткајте го околу цилиндар. Неговиот остар раб станува уште една едноставна алатка: завртката. Ставете метална завртка покрај рампата и некако е тешко да се согледаат сличностите, но завртката е всушност само друг вид наклонета рамнина. Како завртката ви помага да работите? Секој свиок на метална завртка ви помага да поместите парче метал низ дрвениот простор.
Тркало и оска
Тркало е кружен диск прикачен на централна прачка, наречена оска. Воланот на автомобилот е тркало и оска. Делот на кој ги ставаме рацете и применуваме сила (вртежен момент) се нарекува тркало, кое ја врти помалата оска. Шрафцигер е уште еден пример за тркалото и оската. Олабавување на цврста завртка со голи раце може да биде невозможно. Дебелата рачка е тркалото, а металното вратило е оската. Колку е поголема рачката, толку помалку сила е потребна за вртење на завртката.
Макара
Наместо оска, тркалото можеше да ротира и јаже или кабел. Оваа варијација на тркалото и оската е макара. Во макара, кабелот се обвиткува околу тркалото. Како што се врти тркалото, кабелот се движи во која било насока. Сега, закачете кука на кабелот, и можете да ја користите ротацијата на тркалото за подигање и спуштање предмети. На бандера, на пример, јаже е прицврстено за макара. На јажето, обично има две куки. Кабелот се врти околу макарата и ги спушта куките каде што можете да го закачите знамето. Потоа, завртете го кабелот и знамето се крева високо на столбот.
Дали се овие машини?
Испитајте ги цртежите подолу и обидете се да утврдите дали станува збор за едноставни машини. Погледнете дали можете да откриете каков вид едноставна машина може да биде тоа: лост од класа-еден, лост од класа-два, трева рачка, наклонета рамнина.
 |
Забелешки: |
 |
Забелешки: |
 |
Забелешки: |
 |
Забелешки: |
 |
Забелешки: |
Експеримент за скокање парички
Цел:
За да дознаете каде да притиснете на рачката за да го добиете најдобриот лифт.
Материјали:
- владетел
- молив
- две големи монети
Постапка:
- Ставете го моливот под владетелот и ставете паричка на едниот крај.
- Испуштете друга паричка од висина од 30 см за да ја погоди владетелот со ознака од околу 8 см. Забележете колку паричката скока во воздухот.
- Повторете го падот на паричката, но испуштете го на крајот од владетелот од иста висина. Внимавајте колку скока монетата.
Прашања:
Што би се случило доколку ставите предмет со поголем дијаметар од моливот под правилото?
Обидете се со овој експеримент: Поместете го моливот на неколку различни локации под владетелот, а потоа повторете го експериментот. Како беа вашите резултати различни / исти?
Направете свој наклонет авион
Цели:
Покажете дека завртката е наклонета рамнина.
Материјали:
- хартија
- молив
- лента
- креда
Постапка:
- Дајте му на секој ученик хартиен правоаголен триаголник и обојте ја најдолгата страна.
- Залепете една од необоените страни на триаголникот на моливчето.
- Завиткајте го триаголникот околу моливчето и лентата надолу.
- Триаголникот се обвива во спирала
Детали за лекцијата:
- Објаснете за наклонети рамнини и покажете примери на неколку, вклучително и како тие го олеснуваат животот или ја намалуваат работата.
Решавање на проблеми со едноставни машини
инструкции
Вие сте инженер! Работете во тим и осмислете план користејќи едноставни машини за да му помогнете на големо куче со проблеми со грбот да влезе во задниот дел на камион или џип. Кучето не може да скокне самостојно и е премногу тешко за да може сопственикот да го крене.
Чекор еден:
Нацртајте ја машината или решението на вашиот тим во полето подолу.
|
|
Чекор два:
Направете работен модел на вашиот дизајн користејќи делови што можете да ги најдете во вашата училница или што сте ги користеле на претходните работни листови на овој час. Не грижете се ако вашиот модел не сака да ја размери и навистина не може да ја издржи тежината на вистинското куче - инженерите работат во различни размери цело време!
Чекор три:
Како тим, правете идеи и помислете на уште две ситуации каде решението што го најдовте може да биде корисно за луѓе или други животни. Наведете ги подолу:
1.
2.
Чекор четири:
Презентирајте го вашиот цртеж, модел, пример за слични проблеми и решението за часот!
