Creper Creations

Будівельні матеріали

Необхідні матеріали

• Листи пінопласту
• Скотч
• Клей
• Зубочистки
• Різак коробки

Компоненти моделі

• Нижня дошка для стрижки
• Верхня дошка для стрижки
• Важіль для управління машинками для стрижки
• Частина олівця служить валом
• Клин з пінопласту для кінця, де дошки для стрижки збираються разом (заздалегідь вирізаний вчителем)
• Подвійна опора для ручного важеля
• 8 країв машинки (представляють ріжучі краї справжніх машинок для стрижки)
• 10 зубочисток для формування кінців олівцевого валу

Заздалегідь викладач повинен вирізати пінопласт відповідно до наведеної нижче схеми, надаючи учням заздалегідь вирізані форми. Потім учні збирають дрібні деталі на великі, забезпечені клеєм. Дайте клею висохнути. Наступного дня або уроку учні повинні зібрати модель машинки для стрижки зі стрічкою на краю краю нижньої та верхньої дошок для стрижки. Просуньте зубочистки через отвори в олівці або приклейте їх до олівця.

Матеріали

• Моделі машинки для стрижки нігтів

Процес

• Учні випробовують свої моделі машинок для стрижки нігтів, імітуючи різання нігтів

Design Challenge

Ви - команда інженерів, яким поставлено завдання побудувати робочу модель набору машинок для стрижки нігтів з наданих матеріалів. Після того, як ви завершите створення моделі, протестуйте її, щоб імітувати стрижку нігтів.

Далі перед вами постане завдання скласти план за допомогою простих машин для переміщення телефонної книги з одного боку класу в інший, не торкаючись книги. Ви повинні використовувати принаймні одну просту машину у своєму рішенні ... але можете використовувати скільки завгодно.

Критерії

• Дотримуйтесь інструкцій, викладених на робочому аркуші учнів, щоб побудувати модель

Обмеження

• Використовуйте лише надані матеріали

1. Розбийте клас на команди по 2 особи.
2. Роздайте аркуш Clippers Creations.
3. Обговоріть теми у розділі «Основні поняття». Виділіть типи простих машин, приділяючи пильну увагу «важелю». Попросіть студентів використовувати учнівський аркуш як посібник зі складання своїх моделей машинок для стрижки нігтів.
4. Ознайомтеся з процесом інженерного проектування, викликом проекту, критеріями, обмеженнями та матеріалами.
5. Надайте кожній команді свої матеріали.
6. Поясніть, що учні повинні побудувати робочу модель набору машинок для стрижки нігтів.
7. Повідомте, скільки часу їм потрібно наростити (рекомендується 1 година).
8. Використовуйте таймер або онлайн секундомір (функція зворотного відліку), щоб забезпечити своєчасне виконання. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Давайте студентам регулярні «перевірки часу», щоб вони продовжували виконувати завдання. Якщо вони борються, задайте питання, які приведуть їх до рішення швидше.
9. Учні зустрічаються та будують свої моделі, використовуючи інструкції та схеми, наведені в учнівському робочому аркуші
10. Команди будують свої конструкції.
11. Команди випробовують свої конструкції, імітуючи, як фреза для нігтів ріже їм нігті.
12. Після завершення складання моделі доручіть студентським командам розробити план за допомогою простих машин для переміщення телефонної книги з одного боку класу в інший, не торкаючись книги. Вони повинні використовувати принаймні одну просту машину у своєму рішенні ... але можуть використовувати багато, як їм заманеться. Вони повинні накидати свій план.
13. Під час занять обговоріть запитання студентів щодо роздумів.
14. Щоб отримати додатковий зміст по цій темі, дивіться розділ “Копати глибше”.

Роздуми студентів (інженерний зошит)

1. Що було найефективнішим у вашому дизайні - частиною, яка працювала за планом?
2. Що було найменш ефективним у вашому дизайні - частина, яка викликала найбільше неприємностей або не спрацювала так, як ви планували?
3. Якби ви могли переробити свій початковий план, що б ви змінили?
4. Як ви думаєте, інженерам потрібно проектувати, переробляти та переробляти, щоб придумати найкращий продукт чи процес? Наведіть приклад продукту чи процесу, який змінився з часом (наприклад, телефони чи літаки).

Урок можна зробити лише за 1 клас для старших учнів. Однак, щоб допомогти студентам почуватися поспішно і забезпечити успіх студентів (особливо для молодших школярів), розділіть урок на два періоди, що дає студентам більше часу на мозковий штурм, перевірку ідей та доопрацювання їх дизайну. Проведіть тестування та опис у наступному класі.

Вчительський ресурс

Як правило, машини призначені для зменшення сили, необхідної для переміщення об'єкта. Але в процесі цього відстань збільшується. Пандус для інвалідного крісла - це наочний приклад цих відносин. Хоча кількість зусиль і сили зменшується (сила), фактична відстань значно збільшується. Тому обсяг фактичної роботи однаковий. Хоча типовим застосуванням машин є зменшення зусиль або сили, існують важливі сфери застосування машин, де це не є перевагою - тобто сила не зменшується, або фактично зменшується перевага - тобто сила збільшується. Найкращим прикладом машини, яка не дає жодних переваг, є простий або одиночний шків. Один шків змінює лише напрямок зусилля зусилля. Приклад - завіса.

Машинки для стрижки нігтів є прикладом важелів. Сила, що діє на ручку машинки для стрижки, стискає леза машинок для стрижки, тому леза торкаються і обрізають цвях. У машинці для стрижки цвяхів точка опори є шарнірним з'єднанням між двома частинами машинки для стрижки.

Вступ до простих машин

Прості машини - "прості", тому що більшість мають лише одну рухому частину. Коли ви збираєте прості машини разом, ви отримуєте складну машину, таку як газонокосарка, автомобіль, навіть електричний тример для носа! Пам’ятайте, що машина - це будь -який пристрій, який полегшує роботу. У науці «робота» означає змусити щось рухатися. Важливо знати, що коли ви використовуєте просту машину, ви фактично виконуєте таку ж роботу - це просто здається легшим. Проста машина зменшує кількість зусиль, необхідних для того, щоб щось перемістити, але ви закінчуєте рухати її на більшу відстань, щоб виконати той самий обсяг роботи. Тому пам’ятайте, що при використанні простих машин існує компроміс енергії.

Як правило, машини призначені для зменшення сили, необхідної для переміщення об'єкта. Але в процесі цього відстань збільшується. Пандус для інвалідного крісла - це наочний приклад цих відносин. Хоча кількість зусиль і сили зменшується (сила), фактична відстань значно збільшується. Тому обсяг фактичної роботи однаковий. Хоча типовим застосуванням машин є зменшення зусиль або сили, існують важливі сфери застосування машин, де це не є перевагою - тобто сила не зменшується, або фактично зменшується перевага - тобто сила збільшується. Найкращим прикладом машини, яка не дає жодних переваг, є простий або одиночний шків. Один шків змінює лише напрямок зусилля зусилля. Приклад - завіса.

Машинки для стрижки нігтів є прикладом важелів. Сила, що діє на ручку машинки для стрижки, стискає леза машинок для стрижки, тому леза торкаються і обрізають цвях. У машинці для стрижки цвяхів точка опори є шарнірним з'єднанням між двома частинами машинки для стрижки.

Типи простих машин

Існує чотири типи простих машин, які складають основу для всіх механічних машин:

Важіль

Спробуйте витягнути з землі дійсно впертий бур’ян. Використовуючи лише голі руки, це може бути важко або навіть боляче. Однак за допомогою інструменту, як ручної лопати, ви повинні виграти битву. Будь -який інструмент, який приховує щось вільне, - це важіль. Важіль - це рука, яка «повертається» (або повертається) проти «точки опори» (або точки). Подумайте про кігтярний кінець молотка, який ви використовуєте, щоб вирвати цвяхи. Це важіль. Це вигнута рука, яка спирається на точку на поверхні. Коли ви обертаєте вигнуту руку, вона відриває ніготь від поверхні. І це важка праця! Існує три види важелів:

• Важіль першого класу - Коли точка опори лежить між важелем сили та важелем важеля, важіль описується як важіль першого класу. Насправді багато хто з нас знайомі з цим типом важелів. Це класичний приклад тріщиків-або машинка для стрижки нігтів.
• Важіль другого класу - у важелі другого класу вантажний вантаж лежить між точкою опори та силовим важелем. Хорошим прикладом такого типу важелів є тачка.
• Важіль третього класу - у цьому класі важелів силовий важель лежить між точкою опори та вантажним важелем. Через таке розташування для переміщення вантажу потрібна відносно велика сила. Це компенсується тим, що можна здійснити рух вантажу на велику відстань при відносно невеликому русі силового важеля. Подумайте про вудку!

Похила площина

Літак - це рівна поверхня. Наприклад, гладка дошка - це площина. Тепер, якщо літак лежить рівно на землі, це навряд чи допоможе вам виконати роботу. Однак, коли ця площина нахилена або похила, це може допомогти вам переміщати предмети на відстань. І це робота! Загальною похилою площиною є пандус. Підняти важку коробку на завантажувальний причал набагато простіше, якщо посунути коробку вгору по пандусу - простою машиною.

Клин

• Замість того, щоб використовувати гладку сторону похилої площини, ви також можете використовувати загострені краї для виконання інших видів робіт. Наприклад, ви можете використовувати край, щоб розсунути речі. Тоді похила площина - клин. Отже, клин насправді є своєрідною похилою площиною. Клинок - це клин. Подумайте про край леза. Це край гладкої косої поверхні. Це клин!

гвинт

• Тепер візьміть похилу площину і оберніть її навколо циліндра. Його гострий край стає ще одним простим інструментом: гвинтом. Покладіть металевий гвинт поруч з пандусом, і схожість важко побачити, але гвинт насправді є лише іншим видом похилої площини. Як гвинт допомагає вам працювати? Кожен поворот металевого гвинта допомагає переміщати шматок металу через дерев’яний простір.

Колесо і вісь

Колесо - це круговий диск, прикріплений до центрального стрижня, який називається віссю. Кермо автомобіля - це колесо і вісь. Ділянка, на яку ми кладемо руки і прикладаємо силу (крутний момент), називається колесом, яке повертає меншу вісь. Викрутка - ще один приклад колеса та осі. Відкрутити міцний гвинт голими руками може бути неможливим. Товста ручка - це колесо, а металевий вал - ось вісь. Чим більша ручка, тим менше зусилля потрібно для повороту гвинта.

Шків

Замість осі, колесо також могло обертати мотузку або шнур. Ця зміна колеса та осі є шківом. У шківі шнур обертається навколо колеса. При обертанні колеса шнур рухається в будь -якому напрямку. Тепер прикріпіть гачок до шнура, і за допомогою обертання колеса можна піднімати та опускати предмети. На флагштоку, наприклад, мотузка прикріплена до шківа. На мотузці зазвичай є два гачка. Шнур обертається навколо шківа і опускає гачки, куди можна прикріпити прапор. Потім поверніть шнур, і прапор підніметься високо на стовпі.

Рекомендована література

• Створення механічних чудес з дерева (ISBN: 978-1626548862)
• Наукові експерименти з простими машинами (Наукові експерименти) Саллі Нанківелл-Астон, Дороті Джексон (ISBN: 978-0531154458)

Письмова діяльність

Визначте приклади інших конструкцій машинок для стрижки нігтів. Напишіть есе (або абзац залежно від віку) про те, як конструкції відрізняються, і як різні конструкції можуть вплинути на функцію машинки для стрижки.

Вирівнювання навчальних програм

Примітка: Усі плани уроків у цій серії узгоджуються з Національні стандарти наукової освіти які були вироблені  Національна наукова рада та затверджена Національною асоціацією викладачів наук, а за необхідності - також стандартами Міжнародної асоціації технологічної освіти для технологічної грамотності або Національною радою принципів та стандартів викладачів математики для шкільної математики.

Національні стандарти наукової освіти Класи K-4 (віком 4 - 9) 

ЗМІСТ СТАНДАРТ А: Наука як запит

В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися

• Здатності, необхідні для наукового дослідження
• Розуміння наукового дослідження

ЗМІСТ СТАНДАРТ E: Наука і техніка

В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися

• Здібності технологічного проектування

ЗМІСТ СТАНДАРТ F: Наука в особистих та соціальних перспективах

В результаті діяльності всі студенти повинні розвинути розуміння

• Наука і технології в місцевих викликах

ЗМІСТ СТАНДАРТ G: Історія та природа науки

В результаті діяльності всі студенти повинні розвинути розуміння

• Наука як зусилля людини

Національні стандарти наукової освіти 5-8 класи (10-14 років) 

ЗМІСТ СТАНДАРТ А: Наука як запит

В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися

• Здатності, необхідні для наукового дослідження
• Розуміння щодо наукового дослідження

ЗМІСТ СТАНДАРТ E: Наука і техніка

В результаті діяльності в 5-8 класах всі учні повинні розвиватися

• Здібності технологічного проектування
• Розуміння про науку і техніку

ЗМІСТ СТАНДАРТ F: Наука в особистих та соціальних перспективах

В результаті діяльності всі студенти повинні розвинути розуміння

• Ризики та переваги
• Наука і техніка в суспільстві

ЗМІСТ СТАНДАРТ G: Історія та природа науки

В результаті діяльності всі студенти повинні розвинути розуміння

• Наука як зусилля людини
• Історія науки

Національні стандарти наукової освіти 9-12 класи (14-18 років)

ЗМІСТ СТАНДАРТ А: Наука як запит

В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися

• Здатності, необхідні для наукового дослідження
• Розуміння щодо наукового дослідження

ЗМІСТ СТАНДАРТ E: Наука і техніка

В результаті діяльності всі студенти повинні розвиватися

• Здібності технологічного проектування
• Розуміння про науку і техніку 

ЗМІСТ СТАНДАРТ F: Наука в особистих та соціальних перспективах

В результаті діяльності всі студенти повинні розвинути розуміння

• Особисте та громадське здоров’я
• Наука та технології у місцевих, національних та глобальних викликах

ЗМІСТ СТАНДАРТ G: Історія та природа науки

В результаті діяльності всі студенти повинні розвинути розуміння

• Природа наукових знань
• Історичні перспективи

Стандарти технологічної грамотності - всі віки

Природа технологій

• Стандарт 1: Студенти розвинуть розуміння характеристик та обсягу технології.

Технологія та суспільство

• Стандарт 4: Студенти розвинуть розуміння культурних, соціальних, економічних та політичних наслідків технології.
• Стандарт 6: Студенти розвинуть розуміння ролі суспільства у розвитку та використанні технологій.
• Стандарт 7: Студенти розвинуть розуміння впливу технології на історію.

дизайн

• Стандарт 8: Студенти розвинуть розуміння атрибутів дизайну.
• Стандарт 9: Студенти розвинуть розуміння інженерного проектування.
• Стандарт 10: Студенти розвинуть розуміння ролі усунення несправностей, досліджень та розробок, винаходів та інновацій та експериментів у вирішенні проблем.

Здібності для технологічного світу

• Стандарт 13: Студенти розвиватимуть здібності оцінювати вплив продуктів та систем. 

Створений світ

Стандарт 17: Студенти розвинуть розуміння та зможуть обирати та використовувати інформаційно-комунікаційні технології.

Побудуйте модель машинки для стрижки нігтів

Список матеріалів

• пінопласт
• скотч
• зубочистки

Частини моделі

• Нижня дошка для стрижки
• Верхня дошка для стрижки
• Важіль для управління машинками для стрижки
• Частина олівця служить валом
• Клин з пінопласту для кінця, де дошки для стрижки збираються разом (заздалегідь вирізаний вчителем)
• Подвійна опора для ручного важеля
• 8 країв машинки (представляють ріжучі краї справжніх машинок для стрижки)
• 10 зубочисток для формування кінців олівцевого валу

інструкції

Працюючи в командах, ознайомтесь із наведеною нижче ілюстрацією та складіть дрібні деталі на великі, забезпечені клеєм. Дайте клею висохнути. Далі збираємо модель машинки для стрижки зі стрічкою на краю краю нижньої та верхньої дошок для стрижки. Просуньте зубочистки через отвори в олівці або приклейте їх до олівця. Перевірте свої машинки для стрижки!

Ви інженер! Працюйте в команді та складайте план за допомогою простих машин, щоб перемістити телефонну книгу з одного боку класу в інший, не торкаючись книги. Ви повинні використовувати принаймні одну просту машину у своєму рішенні ... але можете використовувати багато, якщо хочете.

Крок перший:

Намалюйте машину або рішення вашої команди у полі нижче.

Крок другий:

Спробуйте план вашої команди і подивіться, чи він спрацює!

питання:

1. Що було найефективнішим у вашому дизайні - частиною, яка працювала за планом?

2. Що було найменш ефективним у вашому дизайні - частина, яка викликала найбільше неприємностей або не спрацювала так, як ви планували?

3. Якби ви могли переробити свій початковий план, що б ви змінили?

4. Як ви думаєте, інженерам потрібно проектувати, переробляти та переробляти, щоб придумати найкращий продукт чи процес? Наведіть приклад продукту чи процесу, який змінився з часом (наприклад, телефони чи літаки).