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大家好,这个部分是基础原理部分,机械入门部分,乐高给机械结构划分了四个部分:齿轮,轮轴,杠杆,滑轮。上次,我们说完了杠杆;这次,我们来说zui后一个部分—“滑轮”。
滑轮:
滑轮通常指带缠绕皮带或绳子用的凹边的轮。连接滑轮的皮带可能会“滑移”,这意味着作用力没能得到有效利用。当滑轮皮带太松或者滑轮尺寸不同时,这种情况就会发生。
另一方面,如果滑轮皮带太紧,皮带会在滑轮上制造无用的摩擦力。(滑轮传动主要靠摩擦力。)
滑轮有以下几个作用效果:
几个作用
1、改变拉力的方向。
2、改变旋转方向。
3、改变旋转运动的方向。
4、增加拉力。
5、增加或降低旋转速度。
6、增加旋转力,也称作力矩。
(第1点即是定滑轮的作用,第4点即是动滑轮的作用。剩下的作用和齿轮传动差不多。)
学会以上几种作用,发现其中有哪些转动秘密,我们需要从以下三个模型入手:
1、原理模型
2、主要模型
3、问题解决模型
1
建立概念
初识简单机械,举出一些滑轮在日常生活中运用的例子。
比如:风扇皮带、电梯、蒸汽铲、旗杆、晾衣绳滑轮、起重机、老式水井、滑轮组、卷扬机、拉线机和软百叶窗。
2
提供词汇
1、驱动轮:由外力转动的滑轮。
2、从动轮:当驱动轮通过皮带转动至少一个其他滑轮时,则被驱动的滑轮被称为从动轮。
3
原理模型
1、搭建(皮筋“0”字型传动):
结论
两皮筋“0”字型传动,两滑轮转向相同。
两滑轮的转速相同,因为两滑轮的大小相同。
2、搭建(皮筋“8”字型传动):
结论
“8”字型皮筋传动,会让两滑轮的转向变得不同。转速的话还是只跟驱动轮和从动轮的大小有关。
3、搭建(增加转速):
结论
依旧记住“大带小加速,小带大减速”。图中,我们转动的是大滑轮,所以大滑轮作为主动轮,大滑轮转得较慢,而小半轴套则转动很快。
4、搭建(降低转速)
结论
这次,就是转动小轴套,带动大滑轮,那么小轴套转动的快一点,而大滑轮会转动得慢一点,整个过程是一个减速过程。
5、搭建(定滑轮)
结论
当我转动收线器的时候,重物就会向上移动,这就是所谓转变了移动方向。
具体原理明白了,我们在教小朋友的过程当中,或者在家里带着孩子玩的时候,肯定不能给孩子这么干巴巴的原理。
而乐高的教育理念就好在这里,兴趣为本,以孩子为中心。具体实施就是“4C”办法:联系(connect)、建构(construct)、反思(contemplate)、延续(continue)。
我们搭建带着孩子搭建主要模型的时候就要按这个步骤进行:
1、降低转速;
2、增加转速;
3、旋转方向;
4、改变旋转方向。
让孩子能够认出以下与杠杆相关的词汇:
1、驱动轮;
2、从动轮;
3、滑移。
疯狂地板
1
联系
山姆和莎莉喜欢去赶集。那里有一个有趣的游戏,需要玩的人掌握好平衡。旋转板很疯狂!它们会以不同的速度和方向移动。随着旋转板转动并试着不被转晕或掉下去非常有趣。
你能很好地保持平衡吗?
你见过移动的地板吗?
要使疯狂地板工作需要哪些简单机械?
让我们一起搭建疯狂地板!
2
建构
可以带着孩子做这么一个简单的旋转模型,皮筋传动不够稳定。我自己做了一个,用马达带动,只有使用“减速”装置才能带得动。
so sad。。。
3
反思
注意,这部分就要拿原理模型里的“滑轮皮筋传动”的知识拿来实验了。
调整这两个滑轮的不同安放位置,可以得到“大带小,小带大,还有大带大”的各种运动方式。让孩子自己亲自感受一下,转动过程中的感觉。
一、两边小人转速相同,且转向相同:
二、两边小人转速不同(自己观察一下,应该能发现小男孩快很多,但是容易转脱皮筋):
三、两边小人转速相同(同样的都是平速传动):
四、两小人转速相同(不过,这次,都是减速传动)
4
延续
鼓励孩子测试多次。鼓励孩子多问为什么。尝试滑轮的不同用法。
鼓励学生用自己的语言讨论滑轮装置对疯狂地板的影响,提出问题来给他们提示,比如:
•描述转动把手时会发生什么情况。
•要使疯狂地板转动一圈,需要摇动多少圈把手?你是怎么想的?
•描述模型的工作原理。
•你如何确保观察结果准确无误?
问题解决模型
如果孩子借由“疯狂底板”已经掌握住了基本原理模型里面的一些滑轮知识,那么他就可以带着这些知识去解决一些问题。
当把集市清理出小镇时,山姆和莎莉喜欢看大型起重机吊一些很重的东西。山姆和莎莉想要自己搭建一辆起重机,假装他们是集市的工作人员。
让我们来帮助山姆和莎莉吧!
搭建一个如图所示的起重机。
设计概要如下:
•搭建一个平衡性良好的起重机。
•在起重机上使用定滑轮。
•搭建一个可以让绕线机构保持锁定的机构。
完成后,测试你的起重机。锁定系统的性能如何?你的起重机可以提起多重的阻力点?评估起重机移动阻力点的难易程度,以及起重机的稳定性。影响阻力点移动难易程度的因素是什么?
如果是家长带着孩子玩的时候,这个时候就要放手让孩子自己动了。让他做出一个令自己十分满意的作品。
家长在其中扮演引导者的角色:
鼓励孩子对他们要着手解决的现实生活中的问题和/或他们准备使用的简单机械类型做一些研究:
•确定需求或问题:
•利用观察结果作出解释
•测试、评估和重新设计模型
设计过程中需要仔细掌握住起重机的特点。比如高柱子,长机械臂这些都是它zui显著的特点,抓住了这个特点,那么做出来的,别人就能够认出这是起重机了。
模型给个参考,zui好不要按下面做:
ertert
今天的简单机械“滑轮部分”,我们就说到这,掌握住基本原理之后,带着孩子玩的时候,就能够给他解决很多问题。请注意,是孩子带着问题来探索,并非我们强行把知识灌输给孩子。
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