Penciptaan Clipper
Dalam pelajaran ini pelajar belajar mengenai mesin ringkas. Pelajar merancang dan membina model gunting kuku yang berfungsi.
- Terokai prinsip asas reka bentuk kejuruteraan.
- Ketahui cara membina model mesin ringkas.
- Terokai bagaimana mesin ringkas seperti alat pemotong kuku berfungsi.
Tahap Umur: 8-18
Membina Bahan
Bahan yang Diperlukan
- Lembaran papan busa
- Pita Scotch
- Gam
- Toothpicks
- Pemotong kotak
Komponen Model
- Papan gunting bawah
- Papan gunting atas
- Tuas tangan untuk mengendalikan gunting
- Bahagian pensil untuk dijadikan batang
- Busa papan busa untuk hujung di mana papan gunting bersatu (pra-potong oleh guru)
- Fulkrum tebal dua kali untuk tuas tangan
- 8 tepi gunting (mewakili bahagian tepi gunting sebenar)
- 10 tusuk gigi untuk membentuk hujung batang pensel
Di muka, guru harus memotong papan busa mengikut rajah di bawah, dengan memberi bentuk pra-potong kepada murid. Pelajar kemudian memasang bahagian kecil ke bahagian besar yang disediakan dengan gam. Biarkan gam kering. Keesokan harinya atau tempoh kelas, pelajar harus memasang model clipper dengan pita di hujung tepi kedua papan gunting bawah dan atas. Geser tusuk gigi melalui lubang di pensil, atau pita ke pensil.
Bahan
- Model pemotong kuku
Proses
- Pelajar menguji model pemotong kuku mereka dengan mengoperasikannya untuk mensimulasikan memotong kuku
Cabaran Design
Anda adalah pasukan jurutera yang diberi cabaran untuk membina model kerja dari set gunting kuku menggunakan bahan yang disediakan. Setelah menyelesaikan model anda, uji reka bentuk anda untuk mensimulasikan memotong kuku jari anda.
Seterusnya, anda akan mempunyai cabaran untuk merancang rancangan menggunakan mesin mudah untuk memindahkan buku telefon dari satu sisi kelas ke yang lain tanpa menyentuh buku tersebut. Anda mesti menggunakan sekurang-kurangnya satu mesin mudah dalam penyelesaian anda ... tetapi boleh menggunakan seberapa banyak yang anda suka.
Kriteria
- Ikuti arahan yang dinyatakan di Lembaran Kerja Pelajar untuk membina model
Kekangan
- Gunakan hanya bahan yang disediakan
- Pecahkan kelas kepada pasukan 2.
- Keluarkan lembaran kerja Clipper Creations.
- Bincangkan topik di Bahagian Konsep Latar Belakang. Sorot jenis mesin sederhana, perhatikan "tuas". Arahkan pelajar menggunakan Lembaran Kerja Pelajar sebagai panduan untuk memasang model pemotong kuku mereka.
- Kaji Proses Reka Bentuk Kejuruteraan, Cabaran Reka Bentuk, Kriteria, Kekangan dan Bahan.
- Sediakan setiap pasukan dengan bahan mereka.
- Jelaskan bahawa pelajar mesti membina model kerja dari satu set gunting kuku.
- Umumkan jumlah masa yang mereka perlu bina (disyorkan 1 jam).
- Gunakan pemasa atau jam randik on-line (fitur undur) untuk memastikan anda tetap tepat waktu. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Beri pelajar "pemeriksaan masa" secara berkala agar mereka tetap bertugas. Sekiranya mereka bergelut, ajukan soalan yang akan membawa mereka ke penyelesaian lebih cepat.
- Pelajar bertemu dan membina model mereka menggunakan arahan dan rajah yang ditunjukkan dalam Lembaran Kerja Pelajar
- Pasukan membina reka bentuk mereka.
- Pasukan menguji reka bentuknya dengan mensimulasikan bagaimana pemotong kuku akan memotong kuku mereka.
- Setelah menyelesaikan binaan model, suruh pasukan pelajar membuat rancangan menggunakan mesin mudah untuk memindahkan buku telefon dari satu sisi kelas ke sisi lain tanpa menyentuh buku tersebut. Mereka mesti menggunakan sekurang-kurangnya satu mesin mudah dalam penyelesaiannya ... tetapi boleh menggunakan banyak mesin yang mereka suka. Mereka harus merangka rancangan mereka.
- Sebagai kelas, bincangkan soalan refleksi pelajar.
- Untuk lebih banyak kandungan mengenai topik ini, lihat bahagian "Menggali Lebih Mendalam".
Refleksi Pelajar (buku nota kejuruteraan)
- Apa bahagian paling berkesan dari reka bentuk anda - bahagian yang berfungsi seperti yang dirancang?
- Apa bahagian reka bentuk anda yang paling berkesan - bahagian yang menyebabkan masalah paling besar atau tidak berfungsi seperti yang anda rancangkan?
- Sekiranya anda dapat membuat semula rancangan asal anda, apa yang akan anda ubah?
- Adakah anda fikir jurutera harus membuat reka bentuk dan reka bentuk semula dan reka bentuk semula untuk menghasilkan produk atau proses terbaik? Berikan contoh produk atau proses yang telah berubah dari masa ke masa (seperti telefon atau kapal terbang).
Pengubahsuaian Masa
Pelajaran boleh dilakukan dalam masa 1 kelas untuk pelajar yang lebih tua. Walau bagaimanapun, untuk membantu pelajar daripada berasa tergesa-gesa dan untuk memastikan kejayaan pelajar (terutamanya untuk pelajar yang lebih muda), bahagikan pelajaran kepada dua tempoh memberi pelajar lebih masa untuk sumbang saran, menguji idea dan memuktamadkan reka bentuk mereka. Menjalankan ujian dan taklimat dalam tempoh kelas seterusnya.
Sumber Guru
MESIN SEDERHANA | APA INI | BAGAIMANA IA MEMBANTU KERJA AS | CONTOH |
TUAS
|
Bar kaku yang bergantung pada sokongan yang disebut fulkrum
|
Mengangkat atau menggerakkan muatan
|
Kuku penggunting, sekop, pemotong kacang, gergaji besi, batang gagak, siku, pinset, pembuka botol
|
PELAN TERMASUK
|
Permukaan condong yang menghubungkan tahap bawah ke tahap yang lebih tinggi
|
Perkara bergerak ke atas atau ke bawah
|
Gelongsor, tangga, tanjakan, eskalator, cerun
|
RODA DAN GANDAR
|
Roda dengan batang, yang disebut gandar, melalui pusatnya: kedua-dua bahagian bergerak bersama
|
Mengangkat atau menggerakkan muatan
|
Pintu pintu, pengasah pensil, basikal
|
TAKAK
|
Roda berlekuk dengan tali atau kabel di sekelilingnya
|
Menggerakkan sesuatu ke atas, bawah atau seberang
|
Batang tirai, trak tunda, mini-blind, tiang bendera, kren
|
Biasanya, mesin bertujuan untuk mengurangkan jumlah daya yang diperlukan untuk menggerakkan objek. Tetapi dalam prosesnya, jaraknya bertambah. Jalan kerusi roda mudah dilihat contoh hubungan ini. Walaupun jumlah usaha dan kekuatan dikurangkan (kekuatan) jarak sebenar meningkat dengan ketara. Oleh itu, jumlah kerja sebenar adalah sama. Walaupun aplikasi khas mesin adalah untuk mengurangi usaha atau kekuatan, ada aplikasi penting mesin di mana ini tidak ada kelebihan - yaitu kekuatan tidak dikurangi, atau sebenarnya ada penurunan kelebihan - yaitu, kekuatan meningkat. Contoh terbaik mesin yang tidak memberikan kelebihan adalah katrol sederhana atau tunggal. Takal tunggal hanya mengubah arah daya usaha. Tarik tirai adalah contoh.
Gunting kuku adalah contoh tuas. Kekuatan yang diberikan pada pemegang gunting menekan bilah gunting sehingga bilah menyentuh dan memotong kuku. Pada alat pemotong kuku, fulkum adalah sendi pangsi di antara dua bahagian alat pemotong.
Pengenalan Mesin Mudah
Mesin ringkas "sederhana" kerana kebanyakan hanya mempunyai satu bahagian yang bergerak. Apabila anda menyatukan mesin ringkas, anda akan mendapat mesin yang rumit, seperti mesin pemotong rumput, kereta, dan juga perapi rambut hidung elektrik! Ingat, mesin adalah sebarang alat yang memudahkan kerja. Dalam sains, "kerja" bermaksud membuat sesuatu bergerak. Penting untuk diketahui bahawa apabila anda menggunakan mesin ringkas, anda sebenarnya melakukan kerja yang sama - nampaknya lebih mudah. Mesin sederhana mengurangkan jumlah usaha yang diperlukan untuk menggerakkan sesuatu, tetapi anda akhirnya menggerakkannya lebih jauh untuk menyelesaikan jumlah pekerjaan yang sama. Oleh itu, ingatlah bahawa terdapat pertukaran tenaga ketika menggunakan mesin sederhana.
Biasanya, mesin bertujuan untuk mengurangkan jumlah daya yang diperlukan untuk menggerakkan objek. Tetapi dalam prosesnya, jaraknya bertambah. Jalan kerusi roda mudah dilihat contoh hubungan ini. Walaupun jumlah usaha dan kekuatan dikurangkan (kekuatan) jarak sebenar meningkat dengan ketara. Oleh itu, jumlah kerja sebenar adalah sama. Walaupun aplikasi khas mesin adalah untuk mengurangi usaha atau kekuatan, ada aplikasi penting mesin di mana ini tidak ada kelebihan - yaitu kekuatan tidak dikurangi, atau sebenarnya ada penurunan kelebihan - yaitu, kekuatan meningkat. Contoh terbaik mesin yang tidak memberikan kelebihan adalah katrol sederhana atau tunggal. Takal tunggal hanya mengubah arah daya usaha. Tarik tirai adalah contoh.
Gunting kuku adalah contoh tuas. Kekuatan yang diberikan pada pemegang gunting menekan bilah gunting sehingga bilah menyentuh dan memotong kuku. Pada alat pemotong kuku, fulkum adalah sendi pangsi di antara dua bahagian alat pemotong.
Jenis Mesin Mudah
Terdapat empat jenis mesin ringkas yang menjadi asas bagi semua mesin mekanikal:
Lever
Cuba tarik rumpai yang benar-benar keras kepala dari tanah. Dengan hanya menggunakan tangan kosong, mungkin sukar atau menyakitkan. Dengan alat, seperti sekop tangan, anda harus memenangi pertempuran. Apa-apa alat yang melepaskan sesuatu yang longgar adalah tuas. Tuas adalah lengan yang "berpusing" (atau berpusing) melawan "fulkum" (atau titik). Fikirkan hujung cakar tukul yang anda gunakan untuk mencungkil kuku dengan longgar. Itu tuas. Ini adalah lengan melengkung yang bersandar pada titik di permukaan. Semasa anda memutar lengan melengkung, ia melepaskan kuku dari permukaan. Dan itu kerja keras! Terdapat tiga jenis tuas:
- Tuas Kelas Pertama - Apabila titik tumpu terletak di antara lengan daya dan lengan tuas, tuas digambarkan sebagai tuas kelas pertama. Sebenarnya ramai di antara kita yang biasa dengan jenis tuas ini. Ini adalah contoh teeter-tegar klasik - atau gunting kuku.
- Tuas Kelas Kedua - Pada tuas kelas kedua, lengan beban terletak di antara fulkrum dan lengan daya. Contoh baik tuas jenis ini adalah kereta sorong.
- Tuas Kelas Ketiga - Dalam tuas kelas ini, lengan daya terletak di antara fulkrum dan lengan beban. Kerana susunan ini, daya yang agak besar diperlukan untuk memindahkan beban. Ini diimbangi oleh fakta bahawa mungkin untuk menghasilkan pergerakan beban pada jarak jauh dengan pergerakan lengan daya yang agak kecil. Fikirkan joran!
Satah condong
Pesawat adalah permukaan rata. Contohnya, papan lancar ialah satah. Sekarang, jika pesawat tergeletak di tanah, ia tidak mungkin membantu anda membuat kerja. Namun, apabila pesawat itu condong, atau condong, ia dapat membantu anda menggerakkan objek dari jarak yang jauh. Dan, itulah kerja! Pesawat condong biasa adalah tanjakan. Mengangkat kotak berat ke dermaga pemuatan jauh lebih mudah jika anda meluncurkan kotak ke jalan - mesin sederhana.
Baji
- Daripada menggunakan sisi licin satah condong, anda juga boleh menggunakan pinggir runcing untuk melakukan kerja lain. Contohnya, anda boleh menggunakan tepi untuk menjauhkan sesuatu. Kemudian, satah condong adalah baji. Jadi, baji sebenarnya adalah sejenis satah condong. Kapak kapak adalah baji. Fikirkan tepi pisau. Ini adalah tepi permukaan yang licin. Itu baji!
skru
- Sekarang, ambil satah condong dan bungkus dengan silinder. Tepi tajamnya menjadi alat mudah lain: skru. Letakkan skru logam di sebelah tanjakan dan agak sukar untuk melihat persamaannya, tetapi skru sebenarnya hanyalah sejenis satah condong yang lain. Bagaimanakah skru membantu anda berfungsi? Setiap putaran skru logam membantu anda menggerakkan sekeping logam melalui ruang kayu.
Roda dan gandar
Roda adalah cakera bulat yang terpasang pada batang pusat, yang disebut gandar. Roda stereng kereta adalah roda dan gandar. Bahagian di mana kita meletakkan tangan dan menggunakan kekuatan (tork) dipanggil roda, yang memutar gandar yang lebih kecil. Pemutar skru adalah contoh lain roda dan gandar. Melonggarkan skru yang ketat dengan tangan kosong adalah mustahil. Pemegang tebal adalah roda, dan batang logam adalah gandar. Semakin besar pemegangnya, semakin sedikit daya yang diperlukan untuk memutar skru.
Pulley
Daripada gandar, roda juga dapat memutar tali atau tali. Variasi roda dan gandar ini adalah takal. Dalam takal, tali melilit roda. Semasa roda berputar, kord bergerak ke kedua arah. Sekarang, pasangkan cangkuk ke tali, dan anda boleh menggunakan putaran roda untuk menaikkan dan menurunkan objek. Di tiang bendera, misalnya, tali dipasang pada takal. Pada tali, biasanya terdapat dua cangkuk. Kord berputar di sekitar takal dan menurunkan cangkuk di mana anda boleh memasang bendera. Kemudian, putar tali dan bendera naik tinggi di tiang.
Reading yang disyorkan
- Membuat Keajaiban Mekanikal Di Kayu (ISBN: 978-1626548862)
- Eksperimen Sains Dengan Mesin Mudah (Eksperimen Sains) oleh Sally Nankivell-Aston, Dorothy Jackson (ISBN: 978-0531154458)
Aktiviti Menulis
Kenal pasti contoh reka bentuk gunting kuku lain. Tulis sebuah esei (atau perenggan bergantung pada usia) mengenai bagaimana reka bentuknya berbeza, dan bagaimana reka bentuk yang berbeza itu dapat mempengaruhi fungsi alat gunting.
Penyelarasan dengan Kerangka Kurikulum
Catatan: Semua rancangan pelajaran dalam siri ini diselaraskan dengan Piawaian Pendidikan Sains Negara yang dihasilkan oleh Majlis Penyelidikan Kebangsaan dan disahkan oleh Persatuan Guru Sains Nasional, dan jika berkenaan, juga kepada Standard International Education Education Association for Technological Literacy atau Majlis Kebangsaan Prinsip dan Piawaian Guru Matematik untuk Matematik Sekolah.
Piawaian Pendidikan Sains Negara Gred K-4 (umur 4 - 9)
STANDARD KANDUNGAN A: Sains sebagai Inkuiri
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Keupayaan yang diperlukan untuk melakukan penyelidikan saintifik
- Memahami mengenai penyelidikan saintifik
STANDARD KANDUNGAN E: Sains dan Teknologi
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Keupayaan reka bentuk teknologi
STANDARD KANDUNGAN F: Sains dalam Perspektif Peribadi dan Sosial
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus mengembangkan pemahaman tentang
- Sains dan teknologi dalam cabaran tempatan
STANDARD KANDUNGAN G: Sejarah dan Alam Sains
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus mengembangkan pemahaman tentang
- Ilmu sebagai usaha manusia
Piawaian Pendidikan Sains Negara Gred 5-8 (umur 10 - 14)
STANDARD KANDUNGAN A: Sains sebagai Inkuiri
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Keupayaan yang diperlukan untuk melakukan penyelidikan saintifik
- Pemahaman mengenai penyelidikan saintifik
STANDARD KANDUNGAN E: Sains dan Teknologi
Hasil daripada aktiviti di kelas 5-8, semua pelajar harus maju
- Keupayaan reka bentuk teknologi
- Persefahaman mengenai sains dan teknologi
STANDARD KANDUNGAN F: Sains dalam Perspektif Peribadi dan Sosial
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus mengembangkan pemahaman tentang
- Risiko dan faedah
- Sains dan teknologi dalam masyarakat
STANDARD KANDUNGAN G: Sejarah dan Alam Sains
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus mengembangkan pemahaman tentang
- Ilmu sebagai usaha manusia
- Sejarah sains
Piawaian Pendidikan Sains Negara Gred 9-12 (umur 14-18)
STANDARD KANDUNGAN A: Sains sebagai Inkuiri
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Keupayaan yang diperlukan untuk melakukan penyelidikan saintifik
- Pemahaman mengenai penyelidikan saintifik
STANDARD KANDUNGAN E: Sains dan Teknologi
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus berkembang
- Keupayaan reka bentuk teknologi
- Persefahaman mengenai sains dan teknologi
STANDARD KANDUNGAN F: Sains dalam Perspektif Peribadi dan Sosial
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus mengembangkan pemahaman tentang
- Kesihatan diri dan masyarakat
- Sains dan teknologi dalam cabaran tempatan, nasional, dan global
STANDARD KANDUNGAN G: Sejarah dan Alam Sains
Hasil daripada aktiviti, semua pelajar harus mengembangkan pemahaman tentang
- Sifat pengetahuan saintifik
- Perspektif sejarah
Piawaian untuk Literasi Teknologi - Semua Umur
Sifat Teknologi
- Standard 1: Pelajar akan mengembangkan pemahaman tentang ciri dan skop teknologi.
Teknologi dan Masyarakat
- Standard 4: Pelajar akan mengembangkan pemahaman mengenai kesan budaya, sosial, ekonomi, dan politik teknologi.
- Standard 6: Pelajar akan mengembangkan pemahaman tentang peranan masyarakat dalam pembangunan dan penggunaan teknologi.
- Standard 7: Pelajar akan mengembangkan pemahaman tentang pengaruh teknologi terhadap sejarah.
reka bentuk
- Standard 8: Pelajar akan mengembangkan pemahaman tentang atribut reka bentuk.
- Standard 9: Pelajar akan mengembangkan pemahaman mengenai reka bentuk kejuruteraan.
- Standard 10: Pelajar akan mengembangkan pemahaman mengenai peranan penyelesaian masalah, penyelidikan dan pengembangan, penemuan dan inovasi, dan eksperimen dalam penyelesaian masalah.
Keupayaan untuk Dunia Teknologi
- Standard 13: Pelajar akan mengembangkan kebolehan untuk menilai kesan produk dan sistem.
Dunia Terancang
Standard 17: Pelajar akan mengembangkan pemahaman dan dapat memilih dan menggunakan teknologi maklumat dan komunikasi.
Bina Model Pemotong Kuku
Senarai Bahan
- papan busa
- pita scotch
- tusuk gigi
Bahagian Model
- Papan gunting bawah
- Papan gunting atas
- Tuas tangan untuk mengendalikan gunting
- Bahagian pensil untuk dijadikan batang
- Busa papan busa untuk hujung di mana papan gunting bersatu (diproses oleh guru)
- Fulkrum tebal dua kali untuk tuas tangan
- 8 tepi gunting (mewakili bahagian tepi gunting sebenar)
- 10 tusuk gigi untuk membentuk hujung batang pensel
arahan
Bekerja dalam pasukan, kaji ilustrasi berikut, dan pasangkan bahagian kecil ke bahagian besar yang disediakan dengan gam. Biarkan gam kering. Seterusnya, pasangkan model clipper dengan pita di hujung tepi kedua papan gunting bawah dan atas. Geser tusuk gigi melalui lubang di pensil, atau pita ke pensil. Uji gunting anda!
Anda adalah jurutera! Bekerja dalam satu pasukan dan buat rancangan menggunakan mesin mudah untuk memindahkan buku telefon dari satu sisi kelas ke yang lain tanpa menyentuh buku tersebut. Anda mesti menggunakan sekurang-kurangnya satu mesin mudah dalam penyelesaian anda ... tetapi boleh menggunakan banyak jika anda mahu.
Langkah Satu:
Lukiskan mesin atau penyelesaian pasukan anda dalam kotak di bawah.
|
Langkah Dua:
Cubalah rancangan pasukan anda dan lihat apakah ia berjaya!
Soalan:
- Apa bahagian paling berkesan dari reka bentuk anda - bahagian yang berfungsi seperti yang dirancang?
- Apa bahagian reka bentuk anda yang paling berkesan - bahagian yang menyebabkan masalah paling besar atau tidak berfungsi seperti yang anda rancangkan?
- Sekiranya anda dapat membuat semula rancangan asal anda, apa yang akan anda ubah?
- Adakah anda fikir jurutera harus membuat reka bentuk dan reka bentuk semula dan reka bentuk semula untuk menghasilkan produk atau proses terbaik? Berikan contoh produk atau proses yang telah berubah dari masa ke masa (seperti telefon atau kapal terbang).
Terjemahan Rancangan Pelajaran