Колеса и оси. Простые механизмы. Занятия для детей. Изобретатели завтрашнего дня.

Конкурсный проект – Сборка игрушечной машинки

Наши конкурсные проекты разработаны таким образом, чтобы родители и дети могли собрать их вместе. Наши 6-летние дети могут построить его самостоятельно, но нашим 3- и 4-летним детям определенно нужна помощь.

Мы делаем две разные версии. Этот приводится в действие небольшим двигателем и вентилятором. Вы можете найти учебник в Build a Car.

Этот питается от резинки, поэтому стоимость ниже. Посмотрите это обучающее видео или щелкните здесь, чтобы просмотреть полное руководство по созданию автомобиля своими руками.

Мы вытащили всю нашу коллекцию игрушечных поездов и деревянных гусениц и позволили им собрать гусеницы, которые волочились по всей комнате. (Вы также можете поставить машинки и следы машин.) Некоторым детям (в основном мальчикам) понравится это занятие, и они останутся с ним на весь класс…)

У нас есть отличные колеса, которые можно прикрепить к любой картонной коробке. (К сожалению, их больше не производят…) Они действительно хорошо сделаны и удобны для использования маленьким ребенком. И в любое время, когда вы закончите создание коробки, вы можете снять колеса и сохранить их для следующего раза. У нас была одна коробка с колесами и одна коробка такого же размера без колес. Дети могли загрузить их и посмотреть, какой из них легче перемещать.

У нас также были деревянные дюбели и корзина – дети могли нагружать корзину и катать ее туда-сюда по дюбелям.

Водяной стол и сенсорный стол : У нас есть водяные колеса, с которыми они могли играть. Было бы очень здорово построить свои собственные водяные колеса. Вот идеи о том, как это сделать: http://iijuan12.hubpages.com/hub/wheels-and-axles-lesson-plan-in-simple-machines-unit

Building

МНОГИЕ строительные игрушки включают в себя способы сделать и использовать колеса и оси: Duplos/Legos, Tinkertoys, K’NEX и так далее. Некоторые забавные наборы для сборки снаряжения включают Gears! Шестерни! Gears!, Quercetti Kaleido Gears и магниты для холодильника Gearation. Выложите их для бесплатной игры.

Игрушка: мы также выпустили уже собранную классную пусковую установку Duplo , а также инструкции по ее сборке, чтобы у детей была возможность разобрать ее и собрать заново. (Никто не воспользовался этим вариантом. ) Это ДЕЙСТВИТЕЛЬНО крутая игрушка. Но двигательные навыки, необходимые для запуска волчка, были больше, чем многие из наших детей до 5 лет могли действительно справиться.

Наблюдение

Предложите детям найти все колеса, которые они могут найти в классе (игрушечные машинки и поезда, трехколесные велосипеды, дверные ручки и т. д.). Предложите им обратить внимание на то, как работают колеса. Следует отметить, что у некоторых вещей ось прикреплена к колесам и вращается вместе с колесами. Но в других случаях ось неподвижна, а колеса вращаются вокруг нее (например, скейтборд).

Исследование : Этот пост посвящен демонстрации разницы между тем, как катятся шарики и как катятся колеса, путем создания колес и оси из шарика из пенопласта: http://www.littleblastblog.com/2014/09/wheels- center-of-ball.html

Игровые спиннеры

Мы сделали игровые спиннеры. Мы проделали отверстие в центре бумажных тарелок и отверстие в центре палочек от эскимо. Дети украшали тарелки, как хотели. Брали бред (бумажная застежка), продевали через палочку, потом шайбу, потом пластину. Расправляем плечи штифта с другой стороны пластины и приклеиваем их скотчем. Пуф — это спиннер. (Палка — это «колесо», вращающееся на оси штифта.)

Ремесло – Волчки для вращения

Мы сделали волчки с помощью дюбелей и деревянных колес. Если у вас нет деревянных дисков, можно использовать картон. Используйте точилку для карандашей, чтобы заточить один конец дюбеля. Добавьте колесо. Если он не плотно прилегает и отваливается, просто оберните немного ленты вокруг дюбеля под колесом. Дети могут украсить, если захотят, а затем играть с ними столько, сколько захотят. (Должен быть честным… Я не уверен, что волчки считаются простыми машинами — это колеса на осях? Винты? Ни то, ни другое?) Научиться крутить волчок — хороший навык мелкой моторики.

Крафт – Вертушки . В прошлом году мы сделали вертушки — узнайте о них здесь.

Art – Раскрась колесами! Вы можете использовать малярные валики, или массажный инструмент на колесах, или игрушечные машинки, или игрушечные поезда для рисования.

Медиа

Песня : Колеса в автобусе, конечно! Другой вариант — «Подпрыгивая вверх и вниз в моем маленьком красном фургоне», который включает в себя слова «Одно колесо снято, а ось сломана».

Книги : У нас было несколько книг из серии о простых машинах. Мы читаем по кругу «Кот Пит: Колеса в автобусе» Дина и «Поездки» Рейнольдса. Вы также можете посмотреть Rolling Along — Taylor and his Wheelchair от Heelan и Mr. Ferris and his Wheel от Davis.

Видео : Sid the Science Kid: The Broken Wheel. Или вот пара коротких вводных роликов о колесах: https://www.youtube.com/watch?v=YIV9IUHqW3A и https://www.youtube.com/watch?v=vYoWCn5r3rQ

Когда пытаешься толкнуть груз земля, есть много трения, которое затрудняет движение. Вся площадь поверхности груза находится на земле. Когда вы возлагаете нагрузку на колеса, трение возникает только на очень маленькой части колеса, которая касается земли в любой момент времени. Таким образом, намного легче перемещать тяжелый груз на большое расстояние.

Демонстрация Circle Time :

Мы нагрузили корзину мешками с сушеной фасолью для веса. Наш 8-летний ассистент преподавателя толкал его по земле. Затем мы показали всем шероховатую поверхность на дне корзины. Затем мы показали им гладкое дно картонной коробки. Мы поставили корзину в коробку и толкнули ее по земле. Намного легче! Потом мы говорили о трении.

После этого мы разложили на земле несколько коротких отрезков ПВХ-трубы и поставили на них нашу коробку и показали, насколько легче стало двигать коробку вперед-назад. (Просто прокатитесь на очень короткое расстояние вперед и назад.)

Мы говорили о том, что древние египтяне могли использовать подобный метод для перемещения больших каменных блоков, используемых для строительства пирамид, и показали им изображение этого процесса.

Затем мы попытались передвинуть коробку на большое расстояние на дюбелях. Дети обнаружили, что когда вы делаете это, нагрузка скатывается с дюбелей, и вам приходится снова и снова перемещать этот потерянный дюбель обратно в начало ряда.

(Примечание: я получил эту демонстрационную идею из блога Little Blast , но мы работали на ковровом покрытии, а не на деревянном полу, поэтому возникает большое трение. Мы использовали корзину вместо гладкой коробки — опять же, это увеличивает трение. так лучше иллюстрирует пользу дюбелей.там тоже хороший пост здесь об использовании кубика и карандашей, чтобы проиллюстрировать эту концепцию.)

Одному ребенку пришла в голову идея приклеить трубы к дну коробки. Мы сделали это, чтобы показать, почему это не работает. (Колеса трубы больше не вращаются.)

Затем мы рассказали идею о колесах и осях и установке нагрузки на набор колес и осей. Есть много способов сделать это… Мы использовали повозку из нашего набора «Простые механизмы» , но вы можете использовать любую машину или повозку, чтобы показать, что такое колеса и оси.

Затем мы поместили нашу корзину с фасолью в коробку с колесиками (см. выше) и попросили нашего помощника тащить ее по комнате, чтобы показать, насколько ее легче передвигать.

Вот еще одна отличная идея для демонстрации: посадить взрослого на доску. Поставьте доску на два самоката или скейтборда и толкайте взрослых. http://www.littleblastblog.com/2014/09/wheels-make-it-easier-to-push-daddy.html

Для темы колес вы, очевидно, могли бы выполнять МНОГО действий, связанных с автомобилями. Мы же целую неделю просто сосредоточились на автомобилях как на сложных машинах. Вы можете использовать почти любую из этих автомобильных идей в сеансе на колесах.

Здесь есть много других отличных идей для занятий с колесами и осями: http://iijuan12.hubpages.com/hub/wheels-and-axles-lesson-plan-in-simple-machines-unit

Вот так:

Нравится Загрузка…

Дублируйте свои рисунки с помощью самодельного станка

Принесите науку домой

Упражнение по масштабированию от Science Buddies

• Поделиться на Facebook

• Поделиться в Твиттере

• Поделиться на Reddit

• Поделиться на LinkedIn

• Поделиться по электронной почте

• Распечатать

Создайте машину, которая будет копировать ваши рисунки. И используйте немного физики и техники , чтобы сделать их больше или меньше — точно! Авторы и права: Джордж Рецек

Ключевые концепции
Физика
Машины
Машиностроение
Механика
Геометрия

Введение
Вы когда-нибудь хотели скопировать рисунок, но сделать его больше или меньше? Если вы когда-либо пытались создать увеличенную или уменьшенную копию своей работы, вы, вероятно, поняли, что очень сложно правильно передать детали. Однако машина под названием пантограф могла бы помочь. Он делает копии, которые можно увеличивать или уменьшать или делать одинаковыми по размеру. В этом упражнении вы создадите свой собственный пантограф, а затем скопируете свои рисунки. Можете ли вы понять, как он увеличивает, сжимает или переворачивает рисунки вверх ногами?

Фон
Машины — это механические устройства, которые мы используем для выполнения определенных задач. Простые механизмы, такие как рычаги, позволяют нам применять силу для выполнения задачи, которую иначе мы не смогли бы выполнить. (Ученые эпохи Возрождения определили шесть типов простых механизмов: рычаг, клин, шкив, винт, колесо и ось и наклонная плоскость.) Представьте себе качели на детской площадке. Возможно, вы не сможете поднять своего друга с земли самостоятельно, но если каждый из вас сидит по разные стороны качелей, вы, вероятно, сможете двигаться так, чтобы ваш друг поднялся в воздух. Это благодаря работе рычага.

Механизмы работают, имея источник энергии и механическую структуру. Источник питания обеспечивает энергию для движения устройства. Что касается простых машин, то они сначала приводились в движение людьми. Механическая структура управляет движениями и составляет большую часть корпуса машины. В случае рычага механические конструкции включают балку и точку поворота, называемую точкой опоры.

Более сложные машины объединяют несколько простых машин для выполнения задачи. Пантограф — это машина, которая помогает копировать чертежи. Он объединяет два рычага. От того, как вы его используете, зависит, получите ли вы увеличенную, уменьшенную или перевернутую копию. Попробуйте и вы увидите, как необычным образом можно использовать рычаги!

Материалы

• Картон размером не менее 20 на 7,5 см
• Плакатный картон или большой картон
• Ножницы (при необходимости вы можете попросить взрослого помочь разрезать картон)
• Метрическая линейка
• Дырокол
• Маркер
• Карандаш 
• Четыре скобы (круглая головка для бумаги)
• Бумага 
• Лента (дополнительно) 
• Помощник для взрослых (по желанию)

Подготовка

• Аккуратно вырежьте (или попросите взрослого) два картонных прямоугольника размером 20 на 2,5 см. Это будут плечи пантографа.
• Аккуратно вырежьте два картонных прямоугольника размером 10 на 2,5 см, чтобы получилась складная часть пантографа.
• Проделайте отверстия на обоих концах каждого из четырех прямоугольников. Проделайте еще одно отверстие в центре каждого из больших прямоугольников.
• Поместите перед собой более длинный прямоугольник так, чтобы он образовал букву «I» . Используйте другой длинный прямоугольник и короткий прямоугольник, чтобы преобразовать форму «I» в форму «F».
• Используйте последний короткий прямоугольник, чтобы соединить конец короткой горизонтальной линии в форме «F» с серединой верхней линии в форме «F».
• С помощью гвоздя и пробитых отверстий сделайте стык в месте наложения длинных прямоугольников.
• Используйте два стержня и пробитые отверстия, чтобы сделать соединения, в которых короткие прямоугольники перекрываются с серединой длинных прямоугольников.
• Поверните короткие прямоугольники так, чтобы неиспользуемые отверстия на их концах перекрывались. Теперь у вас есть пантограф, который можно опробовать.

Процедура 

• Поместите плакат на стол. Проделайте в нем отверстие рядом с левой границей.
• Поместите пантограф на доску для плакатов так, чтобы одно из неиспользуемых отверстий в его плечах совпадало с новым отверстием в доске. С помощью гвоздя прикрепите конец пантографа к доске.
• Для первой настройки просуньте карандаш через отверстия в перекрывающихся коротких прямоугольниках рядом с центром пантографа. В пантографе теперь есть одно неиспользуемое отверстие. Поместите маркер через это отверстие. Хорошо прикрепите карандаш и маркер (при необходимости используйте ленту). Кончики маркера и карандаша должны лежать на картоне.
• Возьмите неиспользованную ручку или карандаш и нарисуйте квадрат 4 на 4 см на чистом листе бумаги. Поместите бумагу под карандаш и поместите пустую бумагу по центру под маркер. Через мгновение вы обведете квадрат карандашом. Как вы думаете, что произойдет с маркером?
   
• Попробуйте! Если бумаги соскользнут, приклейте их к доске для плакатов и повторите попытку. Ваш прогноз был верным?  
• Удалите рисунки с квадратами. Возьмите новый лист бумаги и начертите прямоугольник размером 4 на 8 см. Поместите прямоугольник под карандаш и новый чистый лист бумаги под маркер. (При необходимости прикрепите листы к плакату скотчем.) Как вы думаете, что нарисует пантограф, если вы обведете прямоугольник карандашом?
• Обведите прямоугольник.
• Удалите новый рисунок и тот, который вы обвели, и сравните их. Это точная копия? Чем копия похожа и чем отличается?
• Поместите новую бумагу под карандаш и маркер. (При необходимости прикрепите бумагу к картону скотчем.) Через мгновение вы будете использовать карандаш, подключенный к пантографу, чтобы сделать небольшой рисунок по вашему выбору.
  Как вы думаете, какой рисунок будет создавать маркер, прикрепленный к пантографу, пока вы рисуете свой собственный рисунок?
• Попробуйте. Ваш прогноз был верным?  
• Попробуйте другую конфигурацию пантографа. Поменяйте положение карандаша и маркера. Карандаш, который вы будете использовать для обводки или рисования, теперь подключен к длинному плечу пантографа, тогда как маркер теперь помещается там, где соединяются два коротких прямоугольника. Как вы думаете, это изменение повлияет на рисунки, создаваемые пантографом?
• Повторите шаги с четвертого по десятый. Теперь у вас есть три рисунка с такой настройкой пантографа. Чем они похожи и чем отличаются от вашего первого набора рисунков? Можете ли вы определить, какое значение имеет положение карандаша и маркера? Как вы думаете, почему это так?
• Как вы думаете, что составляет механическую структуру этой машины? Что заставляет его двигаться? Что это дает?
• Extra : Сможете ли вы найти два рычага в этой машине? Можете ли вы понять, как они используются нетрадиционным способом?
• Extra : Вы проверили две установки пантографа. Попробуйте третью настройку, соединив среднюю точку пантографа (точка, которая соединяет два более коротких прямоугольника пантографа) с вашим плакатом с помощью штифта. Поместите карандаш на конец одного длинного плеча и маркер на конец другого длинного плеча. Можете ли вы предсказать, какой рисунок получится в результате этой настройки? Попробуйте!
• Extra : В геометрии две фигуры подобны, когда они имеют одинаковую форму, но не обязательно одинаковый размер. Отношение длин соответствующих сторон называется масштабным коэффициентом. Пантографы — это простой способ создания похожих фигур. Можете ли вы найти коэффициент, с которым ваш пантограф масштабирует чертежи для каждой из протестированных установок? Как связаны эти два фактора? Если бы вы попробовали третью настройку, какой масштабный коэффициент вы бы назвали?
• Дополнительно: Можете ли вы сделать пантограф, который масштабирует рисунок с определенным коэффициентом, например, 1/3 или 3, 1/5 или 5 и т. д.?
• Extra : Внимательно изучите детали всех ваших рисунков. Сможете ли вы определить, какая установка пантографа уменьшает мелкие дефекты рисунка, а какая делает их более заметными?

Наблюдения и результаты
Пантограф должен был увеличивать ваши рисунки при использовании в первой настройке и уменьшать их при использовании во второй настройке.

Механическая конструкция, удерживающая карандаш и маркер, предназначена именно для этого.

Пантограф, который вы сделали, — это машина. Четыре куска картона и штифты представляют собой механическую конструкцию. Его приводил в действие человек: ты! Вы толкали и тянули пантограф, когда рисовали или обводили карандашом. Механическая конструкция обеспечивала синхронное движение маркера и карандаша.

Когда конец одного плеча пантографа зафиксирован в пространстве, точки, к которым были прикреплены карандаш и маркер, всегда движутся в одном направлении: когда одна движется вверх, другая тоже движется вверх и так далее. Величина их перемещения масштабируется, потому что точка, находящаяся дальше от фиксированной точки, всегда перемещается больше. Это позволяет сделать увеличенную или уменьшенную копию.

Третья установка, если вы пробовали ее, фиксирует стык, соединяющий два меньших прямоугольника. Это заставляет два конца пантографа (места, где были прикреплены карандаш и маркер) двигаться в противоположных направлениях: когда один движется вверх, другой движется вниз и так далее. Поскольку и маркер, и карандаш находились на одинаковом расстоянии от фиксированной точки, они перемещались на одинаковую величину, создавая перевернутую (или перевернутую) копию.

Если вы внимательно присмотрелись, то могли заметить, что пантограф использует два рычага. Каждый более длинный кусок картона служит жесткой балкой рычага, который вращается вокруг шарнира, расположенного на конце балки. Когда вы рисовали карандашом, вы нажимали и тянули за рычаги, заставляя весь пантограф двигаться гармошкой. Однако, в отличие от детских качелей, эти рычаги не поднимают и не опускают вес — они контролируют расстояние, на которое перемещается объект (в данном случае маркер).

Еще для изучения
Ножничный подъемник для механики, от Science Buddies 
The Mighty Mathematics of the Lever, от TED-Ed
Подъем тяжестей с помощью рычага, от Scientific American
Задания STEM для детей, от Science Buddies  900 03

Это задание проводится совместно с Science Buddies

ОБ АВТОРАХ

Читать дальше

Информационный бюллетень

Будьте умнее.