Ubunifu wa Clipper
Katika somo hili wanafunzi hujifunza juu ya mashine rahisi. Wanafunzi hutengeneza na kujenga mtindo wa kufanya kazi wa kipiga cha kucha.
- Chunguza kanuni za msingi za uhandisi.
- Jifunze jinsi ya kuunda mfano wa mashine rahisi.
- Chunguza jinsi mashine rahisi kama clipper ya msumari inavyofanya kazi.
Ngazi za Umri: 8-18
Jenga Vifaa
Vifaa vinavyohitajika
- Karatasi za bodi ya povu
- Mkanda wa Scotch
- Glue
- Meno ya meno
- Mkataji wa sanduku
Vipengele vya Mfano
- Bodi ya chini ya clipper
- Bodi ya juu ya clipper
- Lever ya mkono ili kutumia viboko
- Sehemu ya penseli kutumika kama shimoni
- Kabari la bodi ya povu mwisho ambapo bodi za clipper hukutana (kabla ya kukatwa na mwalimu)
- Fulcrum nene-mbili kwa lever ya mkono
- Vipande 8 vya clipper (kuwakilisha kando ya kukata ya clippers halisi)
- Vidole 10 vya meno ili kuunda ncha za shimoni la penseli
Mapema, mwalimu anapaswa kukata bodi ya povu kwa mchoro hapa chini, akiwapa wanafunzi maumbo yaliyokatwa mapema. Wanafunzi kisha hukusanya sehemu ndogo kwa sehemu kubwa zinazotolewa na gundi. Ruhusu gundi kukauka. Siku inayofuata au kipindi cha darasa, wanafunzi wanapaswa kukusanyika mfano wa clipper na mkanda pembeni mwa mwisho wa bodi zote za chini na za juu. Slide viti vya meno kupitia mashimo kwenye penseli, au weka mkanda kwenye penseli.
vifaa
- Mifano ya clipper ya msumari
Mchakato
- Wanafunzi hujaribu mifano yao ya kubonyeza msumari kwa kuwatumia kuiga kucha
Design Challenge
Wewe ni timu ya wahandisi uliopewa changamoto ya kujenga mtindo wa kufanya kazi wa seti ya vibali vya kucha kwa kutumia vifaa vilivyotolewa. Mara tu ukimaliza mfano wako, jaribu muundo wako ili kuiga kukata kucha zako.
Ifuatayo, utakuwa na changamoto ya kubuni mpango kwa kutumia mashine rahisi kuhamisha kitabu cha simu kutoka upande mmoja wa darasa kwenda upande mwingine bila kugusa kitabu. Lazima utumie angalau mashine moja rahisi katika suluhisho lako… lakini unaweza kutumia nyingi upendavyo.
Vigezo
- Fuata maagizo yaliyoainishwa kwenye Karatasi ya Kazi ya Wanafunzi ili kujenga mfano
vikwazo
- Tumia vifaa tu vilivyotolewa
- Vunja darasa kuwa timu za 2.
- Toa karatasi ya kazi ya Clipper Creations.
- Jadili mada kwenye Sehemu ya Dhana za Asili. Angazia aina za mashine rahisi, ukizingatia sana "lever." Agiza wanafunzi watumie Karatasi ya Kazi ya Wanafunzi kama mwongozo wa kukusanya mifano yao ya kucha.
- Pitia Mchakato wa Ubunifu wa Uhandisi, Changamoto ya Kubuni, Vigezo, Vikwazo na Vifaa.
- Wapatie kila timu vifaa vyao.
- Eleza kwamba wanafunzi lazima wajenge mfano wa kufanya kazi wa seti ya vibali vya kucha.
- Tangaza muda ambao wanapaswa kujenga (saa 1 inapendekezwa).
- Tumia kipima muda au saa ya mkondoni (hesabu ya chini) ili kuhakikisha unakaa kwa wakati. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Wape wanafunzi "ukaguzi wa wakati" wa kawaida ili wabaki kazini. Ikiwa wanajitahidi, uliza maswali ambayo yatawaongoza kwenye suluhisho haraka.
- Wanafunzi hukutana na kujenga mifano yao kwa kutumia maagizo na michoro iliyoonyeshwa kwenye Karatasi ya Kazi ya Wanafunzi
- Timu zinaunda miundo yao.
- Timu hujaribu muundo wao kwa kuiga jinsi mkataji wa kucha atakata kucha zao.
- Baada ya kumaliza ujenzi wa mfano, amuru timu za wanafunzi kubuni mpango kwa kutumia mashine rahisi kuhamisha kitabu cha simu kutoka upande mmoja wa darasa kwenda upande mwingine bila kugusa kitabu. Lazima watumie angalau mashine moja rahisi katika suluhisho lao… lakini wanaweza kutumia nyingi kama wanapenda. Wanapaswa kuchora mpango wao.
- Kama darasa, jadili maswali ya tafakari ya mwanafunzi.
- Kwa yaliyomo zaidi kwenye mada, angalia sehemu ya "Kuchimba Kina".
Tafakari ya Wanafunzi (daftari la uhandisi)
- Je! Ni sehemu gani bora zaidi ya muundo wako - sehemu ambayo ilifanya kazi kama ilivyopangwa?
- Je! Ni sehemu gani ndogo ya muundo wako - sehemu ambayo ilisababisha shida zaidi au haikufanya kazi kama ulivyopanga?
- Ikiwa ungeweza kufanya tena mpango wako wa asili, ungebadilisha nini?
- Je! Unadhani wahandisi wanapaswa kubuni na kuunda upya na kuunda upya ili kupata bidhaa bora au mchakato? Toa mfano wa bidhaa au mchakato ambao umebadilika kwa muda (kama simu au ndege).
Marekebisho ya Wakati
Somo linaweza kufanywa kwa kipindi kidogo cha darasa 1 kwa wanafunzi wakubwa. Walakini, kusaidia wanafunzi kutoka kuhisi kukimbilia na kuhakikisha kufaulu kwa mwanafunzi (haswa kwa wanafunzi wadogo), gawanya somo katika vipindi viwili ukiwapa wanafunzi muda zaidi wa kujadiliana, kujaribu maoni na kumaliza muundo wao. Fanya upimaji na majadiliano katika kipindi kijacho cha darasa.
Nyenzo-rejea ya Mwalimu
Mashine rahisi | NI NINI | JINSI INavyosaidia KAZI ZA MAREKANI | MIFANO |
KUINUKA
|
Baa ngumu ambayo hutegemea msaada unaoitwa fulcrum
|
Inainua au inasonga mizigo
|
Clipper ya msumari, koleo, nutcracker, sawaw, kunguru-bar, kiwiko, kibano, kopo la chupa
|
NDEGE INCLINED
|
Uso wa mteremko unaounganisha kiwango cha chini na kiwango cha juu
|
Vitu vinasonga juu au chini
|
Slide, ngazi, barabara panda, eskaleta, mteremko
|
MAGUDU NA SUMU
|
Gurudumu na fimbo, inayoitwa axel, kupitia katikati yake: sehemu zote mbili zinasonga pamoja
|
Inainua au inasonga mizigo
|
Kitasa cha mlango, kunoa penseli, baiskeli
|
PULIA
|
Gurudumu lililopigwa na kamba au kebo kuzunguka
|
Husogeza vitu juu, chini, au kuvuka
|
Fimbo ya pazia, lori la kuvuta, kipofu kidogo, nguzo ya bendera, crane
|
Kwa kawaida, mashine zinalenga kupunguza kiwango cha nguvu zinazohitajika kusonga kitu. Lakini katika mchakato, umbali umeongezeka. Njia panda ya kiti cha magurudumu ni mfano rahisi wa uhusiano huu. Wakati nguvu na nguvu zimepunguzwa (nguvu) umbali halisi umeongezeka sana. Kwa hivyo, kiwango cha kazi halisi ni sawa. Wakati matumizi ya kawaida ya mashine ni kupunguza juhudi au nguvu, kuna matumizi muhimu ya mashine ambapo hii hakuna faida - hiyo ni nguvu haipunguziwi, au kuna faida ya kweli - ambayo ni kwamba, nguvu huongezeka. Mfano bora wa mashine ambayo haitoi faida ni pulley rahisi au moja. Pulley moja hubadilisha tu mwelekeo wa nguvu ya juhudi. Kuvuta pazia ni mfano.
Vipande vya kucha ni mfano wa levers. Nguvu iliyowekwa juu ya mpini wa clippers hukandamiza vile vya clippers ili vile kugusa na kupunguza msumari. Katika kipande cha kucha, fulcrum ni kiungo cha pivot kati ya sehemu mbili za clipper.
Utangulizi wa Mashine Rahisi
Mashine rahisi ni "rahisi" kwa sababu nyingi zina sehemu moja tu ya kusonga. Unapoweka mashine rahisi pamoja, unapata mashine tata, kama mashine ya kukata nyasi, gari, hata umeme wa pua wa umeme! Kumbuka, mashine ni kifaa chochote kinachofanya kazi iwe rahisi. Katika sayansi, "kazi" inamaanisha kufanya kitu kusonga. Ni muhimu kujua kwamba unapotumia mashine rahisi, kwa kweli unafanya kazi sawa - inaonekana ni rahisi tu. Mashine rahisi hupunguza kiwango cha juhudi zinazohitajika kusonga kitu, lakini unamaliza kuhamisha umbali mkubwa kutimiza kazi sawa. Kwa hivyo kumbuka, kuna biashara ya nishati wakati wa kutumia mashine rahisi.
Kwa kawaida, mashine zinalenga kupunguza kiwango cha nguvu zinazohitajika kusonga kitu. Lakini katika mchakato, umbali umeongezeka. Njia panda ya kiti cha magurudumu ni mfano rahisi wa uhusiano huu. Wakati nguvu na nguvu zimepunguzwa (nguvu) umbali halisi umeongezeka sana. Kwa hivyo, kiwango cha kazi halisi ni sawa. Wakati matumizi ya kawaida ya mashine ni kupunguza juhudi au nguvu, kuna matumizi muhimu ya mashine ambapo hii hakuna faida - hiyo ni nguvu haipunguziwi, au kuna faida ya kweli - ambayo ni kwamba, nguvu huongezeka. Mfano bora wa mashine ambayo haitoi faida ni pulley rahisi au moja. Pulley moja hubadilisha tu mwelekeo wa nguvu ya juhudi. Kuvuta pazia ni mfano.
Vipande vya kucha ni mfano wa levers. Nguvu iliyowekwa juu ya mpini wa clippers hukandamiza vile vya clippers ili vile kugusa na kupunguza msumari. Katika kipande cha kucha, fulcrum ni kiungo cha pivot kati ya sehemu mbili za clipper.
Aina za Mashine Rahisi
Kuna aina nne za mashine rahisi ambazo hufanya msingi wa mashine zote za kiufundi:
Lever
Jaribu kuvuta magugu magumu kabisa kutoka ardhini. Kutumia mikono yako tu, inaweza kuwa ngumu au hata chungu. Na chombo, kama koleo la mkono, hata hivyo, unapaswa kushinda vita. Chombo chochote ambacho kinashughulikia kitu huru ni lever. Lever ni mkono ambao "unazunguka" (au unageuka) dhidi ya "fulcrum" (au kumweka). Fikiria mwisho wa kucha ya nyundo unayotumia kupangua kucha. Ni lever. Ni mkono uliopindika ambao unakaa dhidi ya ncha juu ya uso. Unapozungusha mkono uliokunjwa, huung'uta msumari kutoka juu. Na hiyo ni kazi ngumu! Kuna aina tatu za levers:
- Lever ya Darasa la Kwanza - Wakati fulsa iko kati ya mkono wa nguvu na mkono wa lever, lever inaelezewa kama lever ya darasa la kwanza. Kwa kweli wengi wetu tunajua aina hii ya lever. Ni mfano wa kawaida wa kutetemeka - au kipiga cha kucha.
- Lever ya Hatari ya Pili - Katika lever ya darasa la pili, mkono wa mzigo uko kati ya fulcrum na mkono wa nguvu. Mfano mzuri wa aina hii ya lever ni toroli.
- Lever ya Hatari ya Tatu - Katika darasa hili la levers, mkono wa nguvu umelala kati ya fulcrum na mkono wa mzigo. Kwa sababu ya mpangilio huu, nguvu kubwa inahitajika kusonga mzigo. Hii inakabiliwa na ukweli kwamba inawezekana kutoa harakati za mzigo kwa umbali mrefu na harakati ndogo ndogo ya mkono wa nguvu. Fikiria fimbo ya uvuvi!
Ndege iliyoelekezwa
Ndege ni uso gorofa. Kwa mfano, bodi laini ni ndege. Sasa, ikiwa ndege imelala chini, haiwezekani kukusaidia kufanya kazi. Walakini, wakati ndege hiyo inaelekezwa, au imepandikizwa, inaweza kukusaidia kusogeza vitu kwa umbali. Na, hiyo ni kazi! Ndege inayotegemea kawaida ni barabara panda. Kuinua sanduku zito kwenye kizimbani cha kupakia ni rahisi zaidi ikiwa utateleza sanduku juu ya barabara-mashine rahisi.
Kabari
- Badala ya kutumia upande laini wa ndege iliyoelekea, unaweza pia kutumia kingo zilizoelekezwa kufanya aina nyingine ya kazi. Kwa mfano, unaweza kutumia makali kushinikiza vitu mbali. Basi, ndege iliyoelekea ni kabari. Kwa hivyo, kabari ni kweli aina ya ndege inayopendelea. Shaba ni kabari. Fikiria makali ya blade. Ni ukingo wa uso laini uliopangwa. Hiyo ni kabari!
screw
- Sasa, chukua ndege iliyoelekea na kuifunga kwenye silinda. Makali yake makali huwa chombo kingine rahisi: screw. Weka screw ya chuma kando ya njia panda na ni ngumu kuona kufanana, lakini kwa kweli screw ni aina nyingine tu ya ndege inayopendelea. Je! Screw inakusaidiaje kufanya kazi? Kila zamu ya bisibisi ya chuma inakusaidia kusogeza kipande cha chuma kupitia nafasi ya mbao.
Gurudumu na ekseli
Gurudumu ni diski ya duara iliyoambatanishwa na fimbo kuu, inayoitwa axle. Usukani wa gari ni gurudumu na ekseli. Sehemu ambayo tunaweka mikono yetu na kutumia nguvu (torque) inaitwa gurudumu, ambayo inageuza axle ndogo. Bisibisi ni mfano mwingine wa gurudumu na ekseli. Kufungua screw kali na mikono wazi inaweza kuwa haiwezekani. Ushughulikiaji mnene ni gurudumu, na shimoni la chuma ni ekseli. Kushughulikia kubwa, nguvu ndogo inahitajika kugeuza screw.
Pulley
Badala ya axle, gurudumu pia inaweza kuzunguka kamba au kamba. Tofauti hii ya gurudumu na axle ni pulley. Katika pulley, kamba huzunguka gurudumu. Wakati gurudumu linapozunguka, kamba huenda kwa upande wowote. Sasa, ambatanisha ndoano kwenye kamba, na unaweza kutumia mzunguko wa gurudumu kuinua na kupunguza vitu. Kwenye bomba, kwa mfano, kamba imeambatishwa na pulley. Kwenye kamba, kawaida kuna ndoano mbili. Kamba huzunguka karibu na pulley na hupunguza ndoano ambapo unaweza kushikamana na bendera. Kisha, zungusha kamba na bendera inainua juu juu ya nguzo.
Reading Ilipendekeza
- Kufanya Maajabu ya Mitambo Katika Mbao (ISBN: 978-1626548862)
- Majaribio ya Sayansi na Mashine Rahisi (Majaribio ya Sayansi) na Sally Nankivell-Aston, Dorothy Jackson (ISBN: 978-0531154458)
Shughuli ya Kuandika
Tambua mifano ya miundo mingine ya vipande vya kucha. Andika insha (au aya kulingana na umri) juu ya jinsi miundo inavyotofautiana, na jinsi miundo tofauti inaweza kuathiri kazi ya clipper.
Uwezeshaji kwa Mfumo wa Kimuundo
Kumbuka: Mipango yote ya masomo katika safu hii imewekwa sawa na Viwango vya Kitaifa vya Elimu ya Sayansi ambazo zilitengenezwa na Baraza la kitaifa la Utafiti na kupitishwa na Chama cha Walimu cha Sayansi ya Kitaifa, na ikiwezekana, pia kwa Viwango vya Jumuiya ya Elimu ya Teknolojia ya Kimataifa ya Usomaji wa Teknolojia au Baraza la Kitaifa la Walimu wa Kanuni na Viwango vya Hisabati za Shule.
Viwango vya Kitaifa vya Elimu ya Sayansi Madarasa K-4 (miaka 4 - 9)
KIWANGO CHA MAUDHUI A: Sayansi kama Uchunguzi
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza
- Uwezo muhimu wa kufanya uchunguzi wa kisayansi
- Kuelewa juu ya uchunguzi wa kisayansi
KIWANGO CHA MAUDHA E: Sayansi na Teknolojia
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza
- Uwezo wa muundo wa kiteknolojia
KIWANGO CHA MAUDHUI F: Sayansi katika Mitazamo ya Kibinafsi na Jamii
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza uelewa wa
- Sayansi na teknolojia katika changamoto za mitaa
KIWANGO CHA MAUDHUI G: Historia na Hali ya Sayansi
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza uelewa wa
- Sayansi kama jaribio la mwanadamu
Viwango vya Kitaifa vya Elimu ya Sayansi Madarasa 5-8 (miaka 10 hadi 14)
KIWANGO CHA MAUDHUI A: Sayansi kama Uchunguzi
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza
- Uwezo muhimu wa kufanya uchunguzi wa kisayansi
- Uelewa juu ya uchunguzi wa kisayansi
KIWANGO CHA MAUDHA E: Sayansi na Teknolojia
Kama matokeo ya shughuli katika darasa la 5-8, wanafunzi wote wanapaswa kukuza
- Uwezo wa muundo wa kiteknolojia
- Uelewa kuhusu sayansi na teknolojia
KIWANGO CHA MAUDHUI F: Sayansi katika Mitazamo ya Kibinafsi na Jamii
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza uelewa wa
- Hatari na faida
- Sayansi na teknolojia katika jamii
KIWANGO CHA MAUDHUI G: Historia na Hali ya Sayansi
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza uelewa wa
- Sayansi kama jaribio la mwanadamu
- Historia ya sayansi
Viwango vya Kitaifa vya Elimu ya Sayansi Madarasa 9-12 (miaka 14-18)
KIWANGO CHA MAUDHUI A: Sayansi kama Uchunguzi
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza
- Uwezo muhimu wa kufanya uchunguzi wa kisayansi
- Uelewa juu ya uchunguzi wa kisayansi
KIWANGO CHA MAUDHA E: Sayansi na Teknolojia
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza
- Uwezo wa muundo wa kiteknolojia
- Uelewa kuhusu sayansi na teknolojia
KIWANGO CHA MAUDHUI F: Sayansi katika Mitazamo ya Kibinafsi na Jamii
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza uelewa wa
- Afya ya kibinafsi na ya jamii
- Sayansi na teknolojia katika changamoto za mitaa, kitaifa, na ulimwengu
KIWANGO CHA MAUDHUI G: Historia na Hali ya Sayansi
Kama matokeo ya shughuli, wanafunzi wote wanapaswa kukuza uelewa wa
- Hali ya maarifa ya kisayansi
- Mitazamo ya kihistoria
Viwango vya Usomi wa Teknolojia - Zama zote
Hali ya Teknolojia
- Kiwango cha 1: Wanafunzi wataendeleza uelewa wa sifa na upeo wa teknolojia.
Teknolojia na Jamii
- Kiwango cha 4: Wanafunzi wataendeleza uelewa wa athari za kitamaduni, kijamii, kiuchumi, na kisiasa za teknolojia.
- Kiwango cha 6: Wanafunzi wataendeleza uelewa wa jukumu la jamii katika ukuzaji na matumizi ya teknolojia.
- Kiwango cha 7: Wanafunzi wataendeleza uelewa wa ushawishi wa teknolojia kwenye historia.
Kubuni
- Kiwango cha 8: Wanafunzi wataendeleza uelewa wa sifa za muundo.
- Kiwango cha 9: Wanafunzi wataendeleza uelewa wa muundo wa uhandisi.
- Kiwango cha 10: Wanafunzi wataendeleza uelewa wa jukumu la utatuzi, utafiti na maendeleo, uvumbuzi na uvumbuzi, na majaribio ya utatuzi wa shida.
Uwezo wa Ulimwengu wa Teknolojia
- Kiwango cha 13: Wanafunzi wataendeleza uwezo wa kutathmini athari za bidhaa na mifumo.
Ulimwengu Iliyoundwa
Kiwango cha 17: Wanafunzi wataendeleza uelewa na kuweza kuchagua na kutumia teknolojia za habari na mawasiliano.
Jenga Mfano wa Clipper ya Msumari
Orodha ya vifaa
- bodi ya povu
- mkanda wa scotch
- vidole vya meno
Sehemu za Mfano
- Bodi ya chini ya clipper
- Bodi ya juu ya clipper
- Lever ya mkono ili kutumia viboko
- Sehemu ya penseli kutumika kama shimoni
- Kabari la bodi ya povu mwisho ambapo bodi za clipper hukutana (precut na mwalimu)
- Fulcrum nene-mbili kwa lever ya mkono
- Vipande 8 vya clipper (kuwakilisha kando ya kukata ya clippers halisi)
- Vidole 10 vya meno ili kuunda ncha za shimoni la penseli
Maelekezo
Kufanya kazi katika timu, chunguza kielelezo kifuatacho, na kukusanya sehemu ndogo kwa sehemu kubwa zilizotolewa na gundi. Ruhusu gundi kukauka. Ifuatayo, unganisha mtindo wa clipper na mkanda pembeni mwa mwisho wa bodi zote za chini na za juu. Slide viti vya meno kupitia mashimo kwenye penseli, au weka mkanda kwenye penseli. Mtihani clippers yako!
Wewe ndiye mhandisi! Fanya kazi katika timu na panga mpango kwa kutumia mashine rahisi kuhamisha kitabu cha simu kutoka upande mmoja wa darasa kwenda upande mwingine bila kugusa kitabu. Lazima utumie angalau mashine moja rahisi katika suluhisho lako… lakini unaweza kutumia nyingi ukipenda.
Hatua ya Kwanza:
Chora mashine au suluhisho la timu yako kwenye kisanduku hapo chini.
|
Hatua ya Pili:
Jaribu mpango wa timu yako na uone ikiwa inafanya kazi!
Maswali:
- Je! Ni sehemu gani bora zaidi ya muundo wako - sehemu ambayo ilifanya kazi kama ilivyopangwa?
- Je! Ni sehemu gani ndogo ya muundo wako - sehemu ambayo ilisababisha shida zaidi au haikufanya kazi kama ulivyopanga?
- Ikiwa ungeweza kufanya tena mpango wako wa asili, ungebadilisha nini?
- Je! Unadhani wahandisi wanapaswa kubuni na kuunda upya na kuunda upya ili kupata bidhaa bora au mchakato? Toa mfano wa bidhaa au mchakato ambao umebadilika kwa muda (kama simu au ndege).
Tafsiri ya Mpango wa Somo