4. «Скорость» (8 часов)

Исследование.

Вступительный ролик

Автомобили позволяют нам быстрее добраться из одной точки в другую. Но когда-то автомобили передвигались медленнее, чем лошади. Чтобы улучшить конструкцию, разработчики автомобилей искали элементы, которые могли бы повлиять на скорость автомобиля. Инженеры изучали все компоненты автомобиля, чтобы спроектировать более мощные двигатели и механизмы. Инженеры улучшали колеса и шины и изменяли их размеры и материалы. Сегодня автомобили могут двигаться быстрее 400 км/ч.

Вопросы для обсуждения

1. Какие улучшения были сделаны, чтобы заставить автомобили ездить быстрее?

Есть много факторов, которые могут повлиять на скорость автомобиля. Размер колес, мощность двигателя, шестерни, аэродинамика и вес — наиболее распространенные из них.

Какие элементы могут влиять на время, необходимое для наиболее быстрого перемещения автомобиля на некоторое расстояние?

Ответ на этот вопрос должен обеспечить предварительное представление о понимании обучающимися содержания задания. Это означает, что в начале урока ответы обучающихся могут быть неверными. Тем не менее, к концу урока учащиеся должны дать точный ответ на этот вопрос.

Создание.

Построить гоночный автомобиль.

В качестве модуля привода в данном проекте используется шкив. Систему шкивов можно собрать в двух различных положениях: положение для снижения скорости (маленький шкив и большой шкив) или положение для нормальной скорости (два больших шкива). Запрограммировать гоночный автомобиль для расчета времени. Обучающимся необходимо держать руку перед гоночным автомобилем до запуска программы. Программа начинается с отображения знака «0» и ожидания стартового сигнала. Когда обучающиеся уберут руки, программа запустит двигатель, разгонит до максимальной мощности, затем повторит цикл, добавив «1» на экране. Цикл будет повторяться до окончания гонки. Затем двигатель будет отключен.

Исследование факторов, влияющих на скорость

На этой модели обучающиеся должны проверять различные факторы по одному. Они должны использовать расстояние более 2 метров, чтобы получить значимые результаты. Начать гонку с НЕБОЛЬШИМИ колесами на мощности двигателя «10». При выполнении этого испытания обучающиеся должны записать число, показанное на экране. Они должны повторить тест трижды, чтобы убедиться в согласованности результатов. Если значение в одном из трех испытаний не соответствует остальным, повторите испытание в четвертый раз. Это значение — приблизительное время в секундах, которое потребовалось гоночному автомобилю, чтобы пройти данное расстояние. Начните гонку с БОЛЬШИМИ колесами на мощности двигателя «10». После замены колёс гоночный автомобиль должен потратить меньше времени, чтобы пройти то же расстояние, и, следовательно, развить большую скорость. Повторите испытание трижды, чтобы убедиться в согласованности результатов. Если значение в одном из трех испытаний не соответствует остальным, повторите испытание в четвертый раз. Спрогнозируйте время, которое потребуется, чтобы пройти вдвое большее расстояние. Если расстояние удваивается, а уровень мощности двигателя и размер шин остаются такими же, как и в предыдущем испытании, то время в секундах также должно удвоиться.

Дополнительное исследование для старших или более подготовленных обучающихся.

Исследуйте другие факторы, влияющие на скорость. Используя эту же модель гоночного автомобиля и те же настройки, обучающиеся могут предположить и проверить другие факторы, которые могут повлиять на скорость автомобиля. Измените мощность двигателя. Изменение уровня мощности двигателя с «10» до «5» приведёт к тому, что гоночный автомобиль затратит больше времени, чтобы пройти то же расстояние. Измените механизм привода (конфигурацию шкивов). Изменение механизма привода из нормального положения в положение пониженной скорости заставит гоночный автомобиль потратить больше времени, чтобы пройти то же расстояние. Исследуйте другой фактор. Попросить обучающихся провести исследование на основании еще одного фактора, который, по их мнению, может повлиять на скорость гоночного автомобиля: ширина, длина, высота, вес или любой другой фактор по их выбору.

Предложение для совместной работы

Предоставить обучающимся время, чтобы спроектировать и построить собственные гоночные автомобили, применить свои выводы и сделать автомобили более быстрыми. Предложите группам организовать совместную гонку и посмотреть, чья машина окажется самой быстрой.

Обмен результатами.

Попросить обучающихся документировать свой проект различными способами.

· попросите их сделать снимок экрана с результатами;

· предложите обучающимся сравнить эти изображения с реальными;

· попросите обучающихся записать видео, описывающее их проект, и представить его в классе.

Представление результатов

По окончании этого проекта обучающиеся должны продемонстрировать, какие факторы влияют на скорость автомобиля. Выводы должны отражать тот факт, что большие шины и более мощные двигатели позволяют достичь гораздо более высокой скорости.