乐高《动力机械I》教学参考.pdf

动力机械 前言： 动力机械 I Power Machine I 乐高设计与技术活动包含动力机械、结构与力、能源基础三大部分。各部分又按照探索、研究、 解决问题来划分级别。孩子们在活动中循序渐进地理解相关知识， 并能够将这些知识与现实生活联系 在一起。 动力机械 II研究部分，是孩子续动力机械 I 探索活动的深入。活动以具体研究生活中某些 事物， 学生 先通过设计，然后动手搭建，反复改进来加深对事物的理解，从而学习些机械原理和物理 原理，体会数学的运用。 动力机械 II 活动中还让孩子们调加动力，将原来手动的模型改进成动力的模型，让它按一定的 速度和节奏运行， 从而体验速度、 节奏等概念，为他们进入动力机械 III解决问题，做好知识与 技能上的准备。 动力机械 I 从知识点内容上分为四单元： 齿轮 Gears 杠杆 Levers 滑轮 Pulleys 轮 Wheels 鸟和笼子分别在正反面,预测一下会发生什么? 如果足够转得快, 鸟 好象就在笼子里面. 4.孩子们自己创造一个视觉滞留现象出来. 比如: 两个跳舞的小熊 一边一个，旋转起来就好象两个小熊在一起跳舞！ （学生想象力的发挥！） 小熊的娱乐走廊！ 学习目标: 用齿轮的传送来控制速度达到要求的变化。 理解大齿轮带动小齿轮加速。 理解小齿轮带动大齿轮速度减速。 所需材料： 齿轮迷你组合套装（9610），纸或纸板做耙子， 词汇: 齿轮、加速、减速、传动， 为什么所有的孩子都愿意到小熊的娱乐走廊去呢？玛丽夫人希望在学校的 市场上的娱乐走廊中的靶子可以运动。这样能让人看起来感到非常兴奋。 这个游戏就有点象扔飞标一样。但是有不同的是这个 靶子是可以移动的，而且靶子是一个小雄面具。 Design: 9 制造一个装置，可以使小熊的靶子运动。 9 有一个手柄来控制。 9 用到齿轮传动。 Building: 参考搭建方案： 为了能够快速运动，可以 使用加速系统，要使靶子 的运动变慢，应该使用减 速系统。 靶子 会根据齿轮的 传动而转动。 上下两个叭子会交 替出现。 1测量你靶子的运动速度。比比谁最快？ 惰轮： 只起传动作用，不起 传送比的作用。 主动轮是 40 齿的大 齿轮，从动轮是 8 齿 的小齿轮。 传动比=8/40=1/5 2说说你靶子运动的趣味性在什么地方。 让孩子们表述自己的作品！ 在原来的基础上设计一个可以以两 种速度来运动的齿轮系统！ 小齿轮带动大齿轮： 当小朋友在玩之前让 它转动得慢一些，这样 一来就会有更加多的 小朋友来玩； 大齿轮带动小齿轮： 当他们开始打靶时， 开始加速，这样就会 不容易打到靶。 曲柄： 两种曲柄，半径不一样，可以感受一下 旋转半径的越大就会越省力。 马戏团来了！ 学习目标: 用齿轮的知识来简单地搭建一个广告牌。 学会利用冠状齿轮来让改变转动方向。 会利用曲柄来省力。 所需材料: 齿轮迷你组合套装(9610)，纸或板做标志 词汇: 齿轮、冠状齿轮、广告牌、转动、 本尼托先生希望他的货车上有一个新的标志，告诉别人他的马戏团来了。 我们可以在很多地方看见广告的存在,它的作用就是很容易让我们去注意到它! 乐高积木工厂的广告牌！ Design: 9 制作一个转动的标志牌。 9 用手柄来控制。 9 要用到齿轮来驱动。 Building: 参考搭建方案： 使用冠状齿轮将水 平方向的转动改变 成垂直方向的转动。 广告牌： 转动曲柄，广告 牌也会翻转。 40 齿齿轮： 与冠状齿轮相互啮合。 在动力机械 I 活动中的设 计框旁 边已经给了孩子们设计的提示！ 曲柄： 如果旋转半径增大就可以更 加省力！ 1.为了吸引小朋友来，速度不能 太慢！要有一定的速度 ，但是又不能太快，否则看不清 上面的字。你的广告牌的旋转速度是多少呢？ 2.和小伙伴一起来判断一下各自标 志在转动时候的清晰度。 24 齿冠齿轮为主动轮， 40 齿 齿轮为从动轮。 传动比：40/24=5/3 如果要转动得快一点，可以 使用加速系统！ 其他小朋友可以看清楚你 的广告牌吗？ 1尽可能地是广告牌树立地高一些！但是广 告牌高的同时不能晃动！你可以吗？ 2你可以用什么方法来使你的广告牌可以吸引更多的小朋友呢？ （1 ）高 (2).广告牌的特殊: 大、造型别致、广告内容美观等等！（孩子们的回答是创造性的） 4 你有什么方法可以使你的广告牌可以让四周的小朋友同时看见呢？ 甚至象放立体电影一样！ 在广告牌的轴上多立几个 力的支撑点！就可以保证 不晃了！ 圆桶状的广告牌！ 用纸做，让小朋友自己画！ 秤 学习目标: 用杠杆的知识来搭建称。 知道称当中的杠杆原理和平衡原理。 理解日常生活中的杠杆原理与作用。 所需材料: 杠杆迷你组合套装（9616）， 词汇: 杠杆、平衡、支点、负载、秤 1你有没有看见过生活中的“秤”呢？ 2秤是如何来计算出这个重无有多重的呢？ 3你看见过几种秤？ 4你知道每种秤的作用吗？ 1 搭建一个天平秤： 参考搭建方案： 天平称的两端的 长短必须是相同 的。 中心的支点可以转动，通 过转动后产生的倾斜来告 诉我们什么是重的，什么 是轻的。 称台 两根梁做称杆 更加结实！ 用标准结构搭建的 坚固的底座。 天平称的平衡原理和跷跷板的原理相似。 当一端的物体的重量比另一端重时候，这 重的一端就会下沉。 3. 根据搭建卡来搭建一个台秤！搭到第六步。 1 看看这台称是如何来使用杠杆原理 的呢？指出模型中的杠杆。 一根杠杆连接在一根顶有拖盘的竖直的梁上，其它梁与杠杆平行，并保持拖盘的垂直。 拖盘 用与放重物 2预测一下，如果你把一个小的物品放在拖 盘上，会发生什么情况？并用各种不同积木 来验证你的预测！ 重物，重力向下！ 物体的压力使拖盘 下降。 梁的一端（负 载）就会上升， 物体越重，梁 上升得越高！ 3.改造你的模型，在梁的末端加上一块重积木，并把一个纸做一个量角器， 粘到垂直的梁上去。预测一下，如果你把一个 小积木块放到拖盘上去会发生什么事情？ 用若干积木块来验证你的猜测！ 这个装置仍然具有 以上的功能，但是由 于梁的末端装上了 重积木因此用原先 的那些积木放在拖 盘上就不足以将梁 升到原来的高度。 量角器 负载加重！ 4这个模型有什么作用？ 这个模型可以用来比较物体的重量。可以设计不同的量规来确定物体的重量。 拖盘的面积越大， 可以承载的重物就 越多！ 量规主要是体现在刻度上。 不同的刻度范围和最小测量 单元有着不同的作用。 1 把两个称模型组合在一起，将一把米尺同时放在两个拖盘上面，会发生什么？ 这就有一点象天平称的原理了。 如果尺的末端分别放在两个拖盘上的话，那么两个装 置各承受一半的重量，如果装置往中间移动一些的 话，那么它重量就会增加。 2 一起来玩一个测量游戏！ 3 改造你的模型使它变成一台压榨机。 这台压榨机是如何使用杠杆的呢？造作一边给所有小朋友看看！ 支点 当你压下手柄（压 力） ，竖直的梁随之 向下 （负载）压在基 板上。 基板： 上面可以放被压 榨的东西。 4这台压榨机有什么作用？ 学生能够提出许多的用途，包括把板放到其它的梁上，作为一种搭建时候的工具！ 工具和恐龙 学习目标: 用杠杆的知识来简单地搭建一些日常工具和恐龙。 知道日常工具和动物中也存在着杠杆原理。 理解符合式杠杆的基本原理。 所需材料: 杠杆迷你套装组合（9612 ），纸，彩笔，剪刀 词汇: 杠杆、支点、负载、符合式杠杆、工具、恐龙 1 你有没有使用过工具呢？ 2 你用过哪几种工具？这些工具有什么共同的特点吗？ 3你见过恐 龙吗？你看见过恐龙张开大嘴的时候的样子吗？ 4工具和恐 龙有什么关系吗？ 1搭建一把可以夹东西的钳子。 （比较简单，无需要看搭建卡） 1这把钳子是如何使用杠杆原理的呢？ 支点 负载可以夹在两个 端点上。 力是加在手柄 的末端。 2使用这把钳子夹起一些不同的物体，试一 下要用多大的力？做起来容易吗？ 改变支点的位置，重复操作，有什么不同？ 力夹在中间，负载和支点在两端。 比较费力！ 十分省力！ 力离开支点的距离越远就越省力，负载离开支点距离越近就越省力；反之则费力！ 3制作一把省力的剪刀！螺丝到 用起来怎样才能够省力？ 螺丝刀使用时，手离开螺丝越远就 越省力；手转动，就是给予力的作 用，拧动的螺丝就是负载。 1利用杠杆原理来制作一个伸缩器，用它来 夹物品，看它能伸多远？ 情景： 有一样东西掉在很深的 井中， 用手勾 不着，有什 么好办法吗？ 在伸缩器上，你用了几根杠杆？找出它们的支点！ 让学生认识到杠杆 是可以连接在一起 的！ 复合式杠杆 3生活中还有哪些是符合式杠杆的呢？ 例：雨伞 伸缩衣架 4在伸缩器的基础上，可以利用套装的图片 ，也可以自己设计并做出自己喜欢的动物。 图上颜色，把它贴到模型上去。 自己可以画鳄鱼、长颈鹿、鲨鱼等等。 5预测一下，但恐龙运动时候， ，会发生什么？ 老师可以给学生讲一个朱罗纪公园的故事。 恐龙的上下额和尾巴都会动起来。恐龙从嘴巴到身体都是杠杆组成的。许多动物，甚至人的躯体也是 由杠杆组成的。 6我们用什么来让恐龙站得稳呢？ 梁+ 两块板+ 梁 汉堡堡结构 （LEGO 标准结构） 奶牛管理 学习目标: 用杠杆的知识来简单地搭建一个铁路的栅栏。 能够在栅栏上找到支点和负载。 能够将最省力的杠杆原理应用到栅栏上。 熟悉交通管理的规则。 所需材料: 杠杆迷你组合套装（9612 ），自制场地, 小动物积木 词汇: 杠杆、负载、支点、力、省力 琳达需要一种设施来帮助她管住她的奶牛，使它们不会随便穿过回牛棚 的路上的铁路。 在铁路上的铁轨是需要一跟栅栏的，在有火车的时 候，栅栏就放下来阻挡会过来的人或动物。 Design： 9 设计和制造一个杠杆装置。 9 可以阻止奶牛穿过铁路。 9 可以升起和降下。 9 可以在升起和降下的位置固定住。 Building： 用两根梁来连接在一起, 这样 栅栏就会比较长. 平衡物: (额外的梁和板) 轴固定在栅栏下降 的位置. 也可以固定在栅栏 升起的位置 . 1.找到栅栏上的支点的位置.你如 何在使用的时候可以省力? 力 支点 当你压下平衡物, 你可以把横 梁抬起来. 但是力与支点的距 离比较近, 所以不是最省力的 方式. 栅栏可以固定在升起和降下的位置吗?判断一下如何才易于操作. 当你抬起横梁的左边, 你可以 很轻松地把横梁抬起来. 这时 力与支点的距离比较远, 所以 是一种比较省力的方式. 力与支点的距离越远, 就会越省力 ! 3.你如何保证栅栏可以非常地坚固? 在栅栏的两边都采用了 LEGO 的标准结构, 一种非常紧凑的 结构. （汉堡堡结构） 除了合理地使用结构以外，还可以巧妙使用重积木来稳定重心！ 重心稳定了就不容 易晃动了！ 重积木是在我们以 后的活动中常用的 一种方法！ 1改变你的模型使得它可以在一个模拟交通 的场地上十分地适合. 也可以在场地上放一些 动物, 假设一个情景来让 它们来乱穿铁路. 让学生 学着来管理交通! 2团队游戏：证明“为什么离开支点距离越远，力移动的距离就大呢？” 可能使用积木来证明！ 一个学生把握住支点，另两个把握住两端。用铅笔在纸上画出圆弧可见！ 婶婶的拐杖 学习目标: 用杠杆的知识简单地搭建一根多功能拐杖。 学会搭建最坚固的结构，会利用乐高的基本结构。 深刻认识支点、负载、力三者的关系。 所需材料: 杠杆迷你套装(9612)，额外的橡皮巾和细绳, 分好类饿细小物体 词汇: 杠杆、支点、力、负载、拐杖 莫尼卡婶婶的眼镜掉在地上了，外婆老了 ，身体不方便，她够不到地上 的眼镜。 她需要一样东西来帮帮她！ 拐杖有许多种! 她需要的是一个什么样的拐 杖呢？ Design: 9 只需要一只手来操作； 9 可以捡东西的工具；特别是可以捡起较重的东西。 9 可以给外婆起到拐杖作用。 Building： 参考方案： 解决这个问题需要一系列的杠杆连接在一起才可以完成(复合式杠杆)!所以我们就需要使用更加多的 橡皮巾来是钳子保持张开或者合拢. 你还有什么更加好的想法吗? 1.你制作的拐杖如何保证行动不便的婶婶的安全行走呢? 主体是一根拐杖！ 可以给外婆起到支撑外 婆大身体。 在拐杖的脚和手柄处都可以采用 LEGO 积木搭建的标准结构。 2.你制作的拐杖能够捡起较重的积木快吗? 在捡重积木时候,婶婶是省力还是费力呢? 3.判断一下你为婶婶制作的拐杖用 一只手来操作是否方便? 4.在你制作的拐杖上哪里利用了杠杆原理? （两块板+ 上下个一根梁+ 竖直的梁+ 销） 就象块汉汉包! 标准结构是一个比较牢固紧凑的结构。 在这把拐杖上，有两套杠杆。 在手柄上，绳子就是负载。手拉的地方就是力。 在捡物的钳子处，绳子是给力的。捡的物体就是 负载。 支点的地方就是销的地方。 为了可以把掉在地上的东西捡起来，可以利用好几个杠杆。 销的地方 就是支点 力 1.你的拐杖能不能捡起一张薄纸呢？ 吊车 学习目标: 用滑轮的知识来搭建一辆吊车。 能够分别出动滑轮和定滑轮。 知道动滑轮的省力作用。 所需材料: 滑轮迷你组合套装（9614 ）， 词汇: 滑轮、动滑轮、定滑轮、吊车 1你看见过吊车吗？ 2为什么吊车可以将很中重的东西吊起来？ 3在吊车上你有没有看到滑轮呢？它们在吊车上有什么作用呢？ Building： 按照搭建卡来搭建一辆吊车。 1 将一个负载挂到钩子上去；预测一下，当你转 动手柄时，会发生什么？ 负载（重物）会被吊起来！ 2松开手柄会发生什么？ 卷在轴上的绳子会松开，并且负载（重物）会掉下来。 3.你有什么办法吗？ 老师可以采纳学生的建议并加以验证！ 4.教师引导学生将”棘轮 ”安装上去 ,并引导学生认识棘轮的作用. 转动手柄时, 吊车的重物不会掉下来 ,这个装置就叫棘齿制转器 .它只允许齿轮朝一个方向转动. 1 改造你的吊车,在上面再添上一个滑轮( 动滑轮). 预测一下当你转动手柄时 ,会发生什么 ? 滑轮 动滑轮 我们在工厂或码头的一些地方经常看见这种有两个滑轮组合在一起的吊车, 这种车也称为 滑车”! 两个滑轮与一个滑轮相比有什么好的地方呢? 位置不变的滑轮就是定滑轮. 它可以将上升的力改变一个更加方 便的角度. 当拉力时候, 物体也会跟着一起提升起来 . 在旗杆或百叶窗上有 . 动滑轮 定滑轮 位置会变化的滑轮称为动滑轮. 动滑轮与定滑轮一起使用可以比单独使用定滑轮要省力许 多 .(可以节省一半的力 ) 学生通过体验来感受动滑轮与定滑轮的区别！ 2比比皆是谁的吊车能举起最重的重物？ 3你的吊车的头能不能转动方向呢？ 小丑 学习目标: 用滑轮的知识来搭建一个小丑。 学会利用滑轮来加速和减速。 理解皮带传动的基本原理 所需材料: 滑轮迷你组合套装（9614 ）， 词汇: 滑轮、传动、加速、减速、小丑 1你有没有看见过缝纫机？它是如何来传动的呢？ 2你有没有 看见过工厂里面的机床呢？ 3缝纫机和 机床如果加快速度来工作应该如何来进行的呢？ Building： 按照搭建卡来搭建模型。搭到步骤 5 1 步骤 5 的这个模型的手柄是转动得慢还是快呢？ 作为主动轮的轴套 带动作 为从 动轮的 滑轮。 模型顶部的转 动速度比手柄 转动得慢。因 为这是一个减 速装置。 轴套也是一种滑轮 最小的滑轮！ 2 改造这个模型，使顶部的滑轮上移到旁边的轴 套上；预测一下当转动手柄时，会发生 什么？然后验证你的预测。 顶部的转动速度比以前快得多，因为不必再用小的主动轮去驱动 大的从动轮。顶部转动速度与手柄转动速度相同。 会有打滑现象。 3 如步骤 5A 所示改造你的模型， 预测当转动手柄时候会发生什么？然 后验证你的预测。 转动速度与先前的 模型转动速度相同， 因为它们都通过两 个大小一样的滑轮 组成的带传动系统 连接而成。 4 如果将 5A 模型的两个滑轮的皮带交叉连接， 将右边的滑轮以正常的方式来连接。当 你转动手柄会发生什么？验证你的预测。 两个标志的转向 会与手柄的转达 方向相反。 5 将右边的滑轮的皮带交叉，但左边的皮带仍然 按照原来的，预测当转动手柄时会发生 什么？并验证你的预测。 顶部的转动方向与手柄相同，底部的标志转动方向以相反的方向转动。 6如果这是台机床或缝纫机的话，我们是如 何来保证它的稳固呢？ 基础底座我们用了 LEGO 标准的结构。 （汉堡堡结构） 1 有没有去过马戏团？在马戏团有没有看见过小丑呢？ 发给孩子们纸和笔，让他们在纸上，画出脸、眼睛和嘴巴。 （套装中有模型纸，注意要复印，反复利用！） 把自己想象中的马戏团的小丑画出来！ 2并且把画好的小丑的脸、眼睛和嘴贴到模 型上去。完成一个会变脸的小丑。并且每个 孩子都要上台表演一个节目！而且 要结合“变脸”来讲个故事！ 迷你传送带 学习目标: 用滑轮的知识简单地搭建一条邮局包裹传送系统。 深刻理解传送的速度。 会利用旋转半径大点的曲柄. 所需材料: 滑轮迷你套装(9614) ， 词汇: 滑论、皮带、传送带、 珊蒂的工作是在邮递局在包裹 上盖上邮戳，并且将包裹从 桌子上推过去。但是邮递 局的包裹实在太多了；邮局又有 他一个人，相对她盖上邮戳 的速度，包裹传送的速度实 在是太慢了。 她需要有某种东西来帮帮她！ 传送带通常是最好的传送装置。传送带有两种, 轮轴式和滑轮式； 传送带我们经常在工厂里看见。 它可以提高工作的速度 ,从而提高了工作效率。 Design: 9 需要一个可以将邮包传送过去的装置。 9 包裹能够在装置上一个接一个传送过去。 9 只需要珊蒂一个人就可以控制整个包裹传送的过程。 Building: 轴套也可以成为一种滑轮。 相皮巾与滑轮组合成为滑轮传动装置。 传送带一般运用两个大小一样的滑轮，转动一边的滑轮，会驱动皮带的运动，皮带上的摩擦力就会使 包裹向前传送。 （注意：皮带不能够太松） 1用积木充当包裹，你能否传送这些包裹呢？ 曲柄： 转动曲柄，传送带 会传送包裹。 邮件包裹向前传送 2测量包裹移动的速度。 在一分钟内，你可以传诵多少个积木块？与手搬运的进行比较。 比比谁的传送带最快？ 判断传送带的操作性能！ 将学生们的几条传送带首尾相连，组合在一起；学生能够在上面传 送吗 ?能传送多远 ? 比较传送的速度如何 ? 把小船拉上来！ 学习目标: 用滑轮的知识来简单地制作一个绞盘。 学会利用动滑轮和定滑轮。 会利用棘轮来锁住绞盘。 所需材料: 滑轮迷你组合套装(9614) ， 词汇: 滑轮、动滑轮、定滑轮、棘轮、省力 克里斯要把小船从水里拉出来，然后放到仓库里。有没有什么简单的办法？ 当我们在日常工作中需要从远处拉什么重物的时候, 我们就会用到“绞盘” ！ Design: 9 设计和制造一个可以移动小船的装置； 9 可以将一个小船绞到岸上去。 9 不会因为意外而使轮毂上的绳子松掉。 Building: 参考搭建方案: 1.在你的模型中哪里应用到了滑轮装置? 用于拉东西的钩子的轴上就是一个“ 动滑轮 ”. 用于卷绳子的那根轴就是一个定滑轮. 注意: 轴套是套装中最小的滑轮元件 . 2.你如何防止万一松手,船再滑下去呢? 使用棘轮来防止绞盘反转, 使绳子松开; 棘爪是一种卡在齿轮两齿之间的契子或块。带有棘爪 的齿轮称为棘轮。 3.你有什么好的办法可以来让克里斯更加省力吗? 换一个旋转半径 更加大的曲柄. 1 在老师的自制斜面上模拟地拖拉一下自制小 船.当你转动了手柄十圈后,小船移动了多 少?判断一下从水中把船拉上来的难易程度. 2.让学生们各自用各自的模型绞盘,同时拉同样的小船,比比看谁的速度快?并且将几个 绞盘组合在一起,观察到底能够移动多重的物体? 3想想看，有什么办法可以在拉船的时候更加省力呢？ 除了改进绞盘以外，还有其它方法吗？ 改用更加大一点的滑轮. 在船下面铺上一排轴，再试试看？ 省力吗？为什么？ （为下个单元轮轴做个铺垫！） 会转弯的车 学习目标: 会区分合并轴与分离轴，并且知道它们的作用。 会利用轮轴的知识来搭建一辆会转弯的车，并理解真实的汽车。 知道大轮子与小轮子的区别与作用。 所需材料: 轮轴迷你组合套装（9616 ）， 词汇: 轮轴、分离轴、合并轴、轮胎、车 1你知道为什么汽车可以打弯吗？ 2你知道方 向盘的原理吗？ 3车子轮胎的作用你说得出吗？ 4车子的造 型有讲究吗？ 1认识套装中的轮子与轮胎。 橡胶的我们称为轮胎。 这个黄色滑轮我们称为轮毂。 轮胎加上轮毂，我们就称为轮子！ 2.按照一辆四个轮子的小车(底盘) 不需要看搭建卡! 测试小车的前进性能! 1.你知道轮子的作用吗： 没有轮子: 在不同的粗糙程度的表面上（桌面，地毯），推动模型。 可以 感受不同的表面的滑动难易程度 。 两个轮子: 再推动，有何不同？ 不必花很大的力气就可以推动模型移动，轮 子减少了摩擦。 有轮子的物体比没有轮子的物体要少花力。 四个大小一样的轮子，又会发生什么？ 更加不必花费很大的力气就可以使模型沿着 轮子的方向前进。 注意：推动模型的侧面时，模型是滑动，不 是滚动。 给模型装上两个大轮子，看看它的前进速度？ 比先前的都要开得快，开得远！ 轮子越大，转动的时间就更长，前进距离就越远！ 2.什么的轮子可以打弯？ 会滑行得更加远，因为圆形大，那么 它的周长就长，滚动一圈，移动的距 离也就长了。 用一根轴连接两个轮子合并轴。 向前推动模型，它能转弯吗？ 因为用一根轴连接，所以一个轮字转动，另一个也 会跟着一起转，不容易转弯。 注意：滑动不是严格地打弯！ 将两个轮字分别用两根轴连接 分离轴。 再试一下，它能打弯吗？ 两个轮字彼此独立，很方便就可以 打弯。 在轨道上试验一下，哪种轮子转弯更加方便！ 在一条轨迹上转弯的两个轮子，在外侧的轮子肯定要运 动更加多的距离，内侧的轮子运动的距离就稍少一点。 由于合并轴的两个轮子用一根轴连接，所以运动的速度 一定是 一样 的。而分离轴的两个轮字彼此独立，它们可 以根据需要来转动，外侧的轮子稍快，内侧的会稍慢。 用其它的零件来代替，你更加喜欢哪种? 3.驾驶员靠什么方法来控制轮子转弯呢? 方向盘! 转动方向盘,前轮转动方向! 1.搭建一辆由方向盘控制转弯的小赛车! (不能看搭建卡, 前面已经将知识点” 分割”, 一般学生可以基与上面的反思内容, 可以搭建出一辆小车) 方向盘 车灯 这个模型的转弯不够灵活，因为它的前轮是装在一根轴上的（合并轴）。 2.测试它的转弯性能! 你能否将小车自己推进竖立在垂直角一侧的门里面呢 ? 可以改进你的车! (可以在方向盘上加重轮子 ,那么车子的转弯弧度将一定 ) 3给学生一个斜面，让学生把车放在斜面上 ，比比谁的赛车开得远，开得快！ 不断地改变斜面的倾斜角度，再试试看！ 将你模型车的后轮换成大轮子，再在斜面上让它滚下来，再测试运动的距离。 4.为什么车的造型要设计得有点流线型？ 尤其是车尾，使得整辆车的造 型成为流线型的。 因为车是高速行驶的交通工具，所以它的安全很 重要。 当车告诉行驶时候，相对的风速是和车速一样 的，所以流线型的造型可以将风力转变为压力， 这样就可以在高速行驶时候， 更加 贴近地面，保 证车的安全性，不容易翻车。如：F1 赛车。 改造你的模型车,把它改装成一辆能在场地跑道上开得飞快的 F1 赛车. 省力的绞盘 学习目标: 用轮轴的知识来搭建一个滚桶装置。 理解轮轴可以减少摩擦力，有省力作用。 知道绞盘的作用，理解如何利用绞盘来省力。 所需材料: 轮轴迷你组合套装（9616）， 词汇: 轮轴、滚桶、摩擦、绞盘、曲柄、 1你有没有玩过滑滑梯呢？你觉得滑下来方便吗？ 2你去过工厂吗？那里是用什么东西来传送货物的呢？ 3如果我要 把东西拉上来，应该用什么呢？ 搭建一个滑滑梯！ 1将负载放在地板上，从一端移动到令一端；然后再在搭建好的滚桶上移动，比较一下， 哪种方法更加方便？为什么？ 当然是在滚桶上移动起来更加方便； 滚桶也就是我们通常所说的“轮轴”。 滚桶具有减少摩擦力的作用。 地板上有摩擦，可以让学生用手掌贴在桌面上向前移 动，体验一下！ 2 将滚桶调节到一定的角度，然后，把负载放在 上面，让它从上面。会发生什么？ 负载会自然地下滑，因为重力是向下的， 而且有一个倾斜角度。 工厂里面的许多的传送装置不 就是这样倾斜的吗，这样便于 负载的移动。 3将模型下面的红色的梁拿走，然后再抬高模型，让负 载滑下为止，计算抬高的高度。 4既然滚桶有助于减少摩擦，那么你可以在 模型原来的基础上，搭建出一条传送带吗？ 1改造模型，使用手柄来把下滑下来的负载 拉上去！当转动了手柄时会发生什么？ 高度越高，下滑得越快！ 因为高度，也就是斜面的角度，决定了负载 下滑的加速度。 负载被拉近，并且最终停止！ 2这个模型在实际的生活中，哪里可以用到呢？ 答案有许多，拖车等等。 3在这个模型上什么装置是最重要的呢？ 把手，我们称之为“曲柄”！ 4那么曲柄转动的轨迹是个什么形状呢？ 把手（曲柄）转动，在空中的运动轨迹是一个圆形。 我们经常在农村打井水的地方可以看见。 5在你的模型上该用旋转半径更加大一些的 曲柄试一下！省力吗？ 当曲柄转动的半径越大时，那么就会越省力！ 情景： 你如何让一个老太太也 能够将水井 中的水桶提 起来呢？ 6.设计并制作一个可以打井水的装置。 比比谁能掉起来的“水桶”最重！最快! 公园搬运 学习目标: 用轮轴的知识来搭建一辆可以直线运行并且能够拖运东西的车。 学会利用分离轴来让车子打弯。 知道独轮车是一种杠杆，并且理解它的杠杆原理。 所需材料: 轮轴迷你组合套装（9616）,用纸或纸板或工艺帖来制作垃圾袋, 词汇: 轮轴、分离轴、独轮车、平板拖车、搬运 乔喜欢保持公园的整洁，并且喜 欢保证花和灌木都得到良好的照顾。因此他 必须带着垃圾袋和工具在公园里巡视。 我们可以设计一辆独轮手推车，来帮助乔；我们也可以设计一辆平板的拖车来帮助乔。哪种车更加好 呢？ Design: 9 设计制造一个装置来帮助乔。 9 可以运载他的袋子和工具。 9 容易控制。 Building: 独轮车： 独轮车就只有一个 轮子，转弯的时候 只要人转动方向就 会跟着一起转弯！ 非常方便！ 人向上抬起独轮 车，并且向前推进， 就会在远离支点的 地方给予力！越远 就越省力！ 独轮车其实就是 一种杠杆，轮子 与地面的接触点 就是支点。 平板拖车： 用轴与前轮连接，并 用轴套固定。 平板可以放更加多 的货物！ 我们可以利用分离 轴来使得拖车增加 转弯的容易程度。 大轮子加快前 进的速度！ 还记得分离轴与合并轴吗？ 用于于前面的交通 工具连接，增加运输 效率。 1. 你的搬运车，结构坚固吗？可以承受很重的重物吗？ 让学生测试，改进！ 2 你的搬运车可以方便地水平地放上物体来运输吗？ 不是水平的话，很容易掉下东西来。 可以通过轮子的大小和用梁来调节！ 3 你是如何来在你的搬运车上实现搬运更加多的东西的? 必须有一个平台或封闭的区域来摆放垃圾和工具. 独轮车很容易就可以做到. 然而, 你必须推着它才行. 四轮的平板推车是一种典型的可行方案. 在它的 前轮应当有 一根可以很容易自由转动的轴, 这样就很容 易控制, 当然三轮车也可以. 4 你的搬运车可以装下所有的垃圾袋和工具吗? 5 公园里的路是弯弯曲曲的,所以必须控制你的 车能够沿着黑线的轨迹来行走,难易程 度如何? 测试转弯性能！ 1.改变你的搬运车,让乔可以在累的时候能够坐在上面休息一下. 2.公园在下雨天的时候,乔也要到公园去工作,搬运垃圾! 你能为他做一个顶棚吗?要保证 乔在雨天也可以照常工作,不会被雨淋湿. 大力的挤压机 学习目标: 用轮轴的知识来简单地制作一个挤压机。 学会利用轮轴相切来挤压。 知道如何去选择一种可以省力的曲柄。 所需材料: 轮轴迷你套装（9616） ，浸过水的海绵或布（先挤掉大部分的水） 词汇: 轮轴、曲柄、挤压机、相切 萨姆，萨拉，以及他们的朋友正在通过替 人洗车来赚钱取外快。对于他 们而言如何将海绵和抹布中的水拧干却成为一道难题。 毛巾或布如果是浸水后就会是湿的。用手挤就容易皱，而且水呀不一定能挤干净。有什么办法可以把 水挤干净而且让毛巾变得扁平呢？ Design: 9 制造一个装置来帮助萨姆和萨拉。 9 这个装置可以用轮子来挤出海绵和抹步中的水滴。 9 装置要容易操作。 Building: 搭建参考方案： 插入口 轮轴 一次挤压的面积就 是轮轴 上轮 子的一 侧厚度. 站立式的结构, 要求结构要稳固. 所以 底座的基础 可以大些 或重些 . 1.这个挤压机可以将海绵和布上的水挤出来吗? 可以用湿的纸巾来试验一下! 或者使用湿的棉花. 2.它为什么可以将水从毛巾上挤出来呢? 3.有什么办法可以让他们在挤压的时候可以更加省力呢? 旋转半径较大的曲 柄就可以省力. 毛巾或布从轮轴的缝隙中穿过. 轮轴的侧面是个圆形. 两个圆形相互接触就相切! 是非常紧密的 . 把轮轴中大圆形轮子 改用较大半径的. 注意单元的匹配! 1. 改造的模型,使得它能够在毛巾和 布上挤出更加多的水份来. 2.如果萨姆， 萨拉， 以及他们的朋友的身高都不高的话,你 有什么办法让他们更加省力吗? 可以采用台式的 结构样式 ,这样 就可以低一点. 用三排轮轴可以增 加挤压的面积. 选用旋转半径较 大的曲柄. 3.如何来提高积压的效率呢? 三个挤压入口, 同时工作, 可以提高工 作效率( 速度) 或者多个转动的手柄可以提高工作 的速度 ! 4.挤压完以后,该怎么办呢? 布置条传送带把挤压好的干 毛巾立刻传送出来! 附录 1: 零件专用名词 附录 2: 专用词汇 滑轮的转动方向 由皮带连接的两个滑轮以相同方向转动。 我们看到由一根皮带连接的两个轮子。当转动主动轮时，皮带带动从动轮转动。这是一个滑轮系统。按这种方式连接 的两个滑轮将以相同方向转动，因为在任何一个滑轮装置中，皮带都会产生打滑，以保证滑轮卡住时，皮带不会断。 改变滑轮的转动方向 两个用交叉皮带连接的滑轮以相反方向运动。 两个用平行皮带连接的滑轮以相同方向运动，如果滑轮要以相反方向运动。需要交叉皮带做成八字形。在此模型中， 皮带被交叉，这样主动轮和从动轮就反向转动。在任何滑轮机构中，皮带都会有打滑现象，当出现轮子卡死时，可以 防止皮带断裂。 滑轮加速装置 如果用大滑轮驱动小滑轮，小的将转动地更快。 在该滑轮装置中，有一个大的主动轮和一个小的从动轮，我们可以用手快速的转动小轮，但采用滑轮的加速装置可以 更快。加速装置增加了速度，但减小了力，大滑轮使得小的从动轮转动更快，然而，不像齿轮，在该装置中，滑轮的 转动方向相同。 滑轮减速装置 如果小的滑轮轮驱动大的滑轮，那么大滑轮转速将变慢。 该模型有一个小的驱动滑轮和大的从动滑轮，其实手动很难让大轮转动，因为需要很大的力。但是使用小轮，可以实 现减速的作用，减速装置减小了速度，但增加了力量。因为可以快速转动小轮，因此利用它来带动大轮。小的驱动轮 使的大的从动轮转动得更慢。因为这是一个滑轮装置，因此两个滑轮的转动方向相同。 成角度滑轮装置 带传动可以将转动的方向改变 90 度。 如果需要改变轴的正对方向，可以将滑轮成角度放置。在这个模型中，主动齿轮与从动轮成 90 度，当主动轮转动时， 旋转方向改变 90 度，主动滑轮和从动滑轮同向转动，该模型也是减速装置，因为主动滑轮比从动轮小。 复合带轮传动系统 同一根轴上的两个尺寸不同的滑轮和其它的滑轮连在一起，组成效果更明显的减速（和加速）装置。 如果你想获得比两个滑轮组成的机构更大的力，需要将多个滑轮和皮带装置连接一起，组成一个更大的传动比装置。 在这个模型中，我们可以看到在减速装置中又增加了一级减速传动。第一个从动轮转动比较慢，第二个从动轮转动地 更慢。你还可以设计加速传动装置。 转动方向 两个互相啮合的齿轮转动方向相反。 我们可以看到两个啮合在一起的齿轮，当啮合齿轮时，转动主动轮时，从动轮反方向转动。 加速 如果大齿轮驱动小齿轮，小齿轮的转速变快。 我们可以看到大的驱动齿轮和小的从动齿轮。我们可以手动转动小齿轮，但是可以通过加速装置更快的驱动小齿轮， 加速装置增加速度，但减小了速度。在现实生活中一个非常好的加速系统就是 10 速自行车，当你换到第 10 个齿轮上， 用脚踏板带动大齿轮，从而大齿轮带动后轮的小齿轮。在这个模型中，40 齿齿轮带动 8 齿齿轮，加速传动比为 1：5 减速 如果用小齿轮带动大齿轮，大齿轮将降低转速。 我们可以看到小的主动齿轮和大的从动齿轮。 其实转动大齿轮比较困难-因为需要很大的力。但是使用小齿轮，降低 速度可以解决这个问题。虽然这个传动装置降低了速度，但同时增加了力。因为很容易转动小齿轮，所以利用它来驱 动大齿轮。小齿轮带动大齿轮，会降低大齿轮的转速。在这个装置中， 8 齿齿轮转动 5 周带动 40 齿齿轮转动一周。减 速传动比为 5：1。 惰轮 惰轮的作用就是让主动轮和从动轮以相同的方向转动。 有时，需要齿轮同向转动，因为主动轮和从动轮反向转动，在两个齿轮间加入一个惰轮，惰轮转动方向与主动轮方向 相反，从动轮与惰轮的转动方向相反，这样，两个齿轮的转动方向就相同了。 多级齿轮传动装置 同一根轴上的两个尺寸不同的齿轮和其它的齿轮连在一起，组成效果更加明显的减速（加速）装置。 复合传动装置可以产生更大的力，在同一根轴上连接更多的齿轮能组成更复杂的装置，在这个模型中，我们看到两个 独立的 5： 1 的减速传动装置，通过一端连有 40 齿齿轮，另一端连有 8 齿齿轮的轴连接。该轴上 40 齿齿轮转动较慢， 后一个 40 齿齿轮转动得更慢，此装置的减速传动比为 25：1。