Что понадобится для занятия?
|
 |
Велосипедная наука
Проблемно-ориентированная жизненная ситуация
Проблемный кейс «Как велосипед обогнал эволюцию»
Есть исследование, в котором измерялась эффективность передвижения различных видов на планете. Для перемещения на один километр меньше всех энергии затрачивает кондор. Люди же показывают не сказать, что впечатляющие, результаты — примерно в конце первой трети списка. Для венца творения – это не то достижение, которым можно гордиться. Но автор этой статьи в «Scientific American» проявил проницательность и решил измерить эффективность человека на велосипеде. И оказалось, что велосипедист, человек на велосипеде, скинул кондора с первого места, оставил его далеко позади.
Велосипеды позволяют людям передвигаться с большей скоростью, не отнимая лишнего пространства, энергии или времени. Люди на велосипеде затрачивают меньше времени и при этом проезжают больше километров.
Но иногда такие возможности приводят к большим проблемам. Посмотрите, пожалуйста, на рисунок и подумайте, в чем может быть причина ситуации, показанной на картинках? И что нужно сделать, чтобы ее избежать в будущем?
Интегрированный поиск информации
Инструкция для учителя.
- Определите возможные причины проблем, продумайте пути решения.
Фронтальный диалог.
— Ребята, какие причины дорожного происшествия на картинке вы видите? (нарушение правил дорожного движения, превышение скорости, поломка велосипеда)
— Что нужно предпринять, чтобы избежать этих проблем? (изучить правила дорожного движения для велосипедистов, устройство велосипеда, как управлять велосипедом)
Деление на команды для поиска информации в разных направлениях, можно проговорить правила работы в группе (время 5 минут). Группы изучают кейсы и докладывают информацию всем остальным.
- Ученикам предлагается ознакомиться с кейсами с избыточной информацией
Кейс 1. «Эволюция велосипеда»
Просмотр видео «Эволюция велосипеда»
Как изменялось устройство велосипеда?
Задание 1. Перед вами лежит конверт №1. В нем картинки. Расположите велосипеды в порядке их появления. Выполните самопроверку. На обороте карточек есть цифры, они должны быть расположены в порядке возрастания.
Карточки.
Фронтальный диалог.
— Ребята, скажите, как изменялось устройство велосипеда? (Сначала появились колеса, потом вместо ходьбы, человек начал крутить педали, чтобы увеличить скорость. Далее, с той же целью увеличили размеры колеса, но велосипед стал очень большим и трудно управляемым. И, наконец, в составе велосипеда появился механизм, который называется цепным, потому что в его состав входит цепь.
— Зачем велосипеду цепь?
Кейс 2. «Устройство велосипеда»
Просмотр видео «Ремонт велосипеда»
Задание 2. На рисунке надпишите названия частей велосипеда
Экспериментальное исследование
Рассмотрим цепной механизм.
Этот механизм называется цепная передача. Посмотрите как он устроен, почему двигается и останавливается.
- Рассмотрите конструкцию цепного механизма. Вы видите, что есть две звездочки: одна из них ведущая, та что передает движение, а другая ведомая. Звездочки соединены цепью. Подпишите на рисунке составные части своего механизма, укажите где звездочка ведомая, где ведущая.
- Каким образом передается движении с ведущей звездочки на ведомую? Без изменений или с изменениями? Чтобы это выяснить на каждой звездочке сделаем маркером или карандашом метку, как показано на рисунке выше.
- Посчитаем число оборотов звездочек в минуту у ведущего колеса и у ведомого колеса. В группах распределите роли, кто будет равномерно вращать ручку, кто следить за временем по секундомеру, а кто будет считать число оборотов. Повторите опыт 3 раза. Результаты эксперимента запишите в таблицу:
(округлите до целых)
Ведущая звездочка
Ведомая звездочка
Отношение
Число оборотов за 1 минуту
n1=
n2=
n1 : n2 =
Число зубьев
z1=
z2=
z2 : z1 =
- Сделайте вывод.
Мы получили, что отношение числа оборотов в минуту ведущей звездочки к ведомой примерно равно отношению числа зубьев ведомой звездочки к ведущей. И это отношение называется передаточное число (обозначим его буквой u). Это число характеризует во сколько раз передача увеличивает (u>1) или уменьшает скорость (u<1).
Фронтальный диалог.
— Ребята, сформулируйте, зачем нужна цепная передача в велосипеде? (передать движение от педалей на колеса, увеличить скорость движения, передать движение на несколько звездочек в спортивных велосипедах)
— От чего зависит скорость движения на велосипеде и почему? Как можно регулировать скорость, чтобы не попасть в аварийную ситуацию? (от того, какие звездочки в цепной передаче, от их количества зубьев. Скорость движения зависит от того, с какой частотой вращаются педали, нужно понимать, что реальная скорость колес будет в несколько раз больше)
— Для чего в спортивных велосипедах много разных звездочек (см. рисунок)? 
(звездочки с разным числом зубьев позволяют получать разные передаточные числа, а значит и разную скорость движения, а также мощность)
Проектно-технологическая часть
Цепная передача применяется в самых разных машинах. В робототехнике цепные передачи используются, когда расстояние между ведущим и ведомым валом большое.
Задание 3. Соберите модели машин, в составе которых есть цепная передача из конструктора LEGO. Посчитайте ее передаточное число. Объясните ее назначение и какие функции она выполняет в устройстве.
Групповые отчеты по результатам работы. Демонстрации моделей, объяснения принципов работы цепной передачи в устройстве, ее назначения.
Дополнительная информация