乐高《动力机械I》教学参考

动力机械Ⅰ前言：动力机械IPowerMachineI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&Axles设计与技术系列:Designandtechnology†动力机械IPowerMachineI†结构与力Structure&Force†能源基础Ie-LABIII†动力机械IIPowerMachineII†能源基础IIe-LABII†动力机械IIIPowerMachineIII†能源基础IIIe-LABIII活动目录序号活动名称活动目标知识点器材齿轮Gears1风扇用齿轮的知识来搭建一台风扇。理解齿轮的传动原理。知道加速系统和减速系统。知道复合式传动。齿轮、传动、加速、减速、链式传动、风扇96102乐高乐园知道齿轮，理解齿轮作为传动装置的功能与作用。了解游乐场及其中的旋转椅或其它游乐设施；会利用齿轮来解决简单的问题，并且表述自己的模型作品。齿轮，传动，速度（大小、方向），游乐场96103小熊的娱乐走廊用齿轮的传动来控制速度达到要求的变化；理解大齿轮带动小齿轮产生加速；理解小齿轮带动大齿轮产生减速。齿轮、加速、减速、传动96104马戏团来了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。齿轮、冠状齿轮、广告牌、转动、9610杠杆Levers5秤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杠杆、平衡、支点、负载、秤96126工具和恐龙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。理解复合式杠杆的基本原理。杠杆、支点、负载、符合式杠杆、工具、恐龙96127奶牛管理系统用杠杆的知识来搭建一个简单的铁路栅栏。能够在栅栏上找到支点和负载的位置。能够将昀省力的杠杆原理应用到栅栏上。熟悉交通管理的规则。杠杆、负载、支点、力、省力96128外婆的拐杖用杠杆的知识搭建一根多功能拐杖。学会利用乐高的标准结构来搭建昀坚固的结构。深刻认识支点、负载和力三者的关系。杠杆、支点、力、负载、拐杖9612滑轮Pulleys9小丑用滑轮的知识来搭建一个小丑。学会利用滑轮来实现加速和减速。理解皮带传滑轮、传动、加速、减速、小丑9614动的基本原理10迷你吊车用滑轮的知识来搭建一辆吊车。能够分辩出动滑轮和定滑轮。知道动滑轮的省力作用。滑轮、动滑轮、定滑轮、吊车961411包裹传送带用滑轮的知识搭建一个邮局包裹传送系统。深刻理解传送的速度。会利用旋转半径较大点的曲柄来省力.滑论、皮带、传送带961412把小船拉上来用滑轮的知识制作一个绞盘。学会利用动滑轮和定滑轮。会利用棘轮来锁住绞盘。滑轮、动滑轮、定滑轮、棘轮、省力9614轮轴Wheels&Axles13会转弯的车区分合并轴与分离轴，并且知道它们的作用。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。轮轴、分离轴、合并轴、轮胎、车961614省力的绞盘用轮轴的知识搭建一个滚桶装置。理解轮轴可以通过减少摩擦力来达到省力的作用。知道绞盘的作用，理解如何利用绞盘来省力。轮轴、滚桶、摩擦、绞盘、曲柄、961615公园搬运用轮轴的知识来搭建一辆可以直线行驶并且能够运送东西的车。学会利用分离轴来让车子转弯。知道独轮车是一种杠杆。轮轴、分离轴、独轮车、平板拖车、搬运961616大力的挤压机用轮轴的知识来制作一个挤压机。学会利用轮轴相切实现挤压。知道如何选择省力的曲柄。轮轴、曲柄、挤压机、相切9616教学过程联系：引导孩子们自己去联系，引导他们的思维兴趣进入活动。建构：初步的常识。Design:培养孩子们先设计后思考的习惯，设计是为更好地搭建，同时也是培养孩子们后面的反思做准备。Building:搭建方法是丰富多彩的,没有一个正确答案。不要低估孩子们的想象力！反思：对初步建构所出现的问题思考，进一步改进。延续给每个学生足够的符合其各自能力的挑战，所以在每个活动中孩子们都会找到适合自己的那个挑战.就象摘苹果一样,让孩子摘到适合自己高度的的那个苹果.活动器材：9610齿轮套装9612杠杆套装9614滑轮套装9616轮轴套装动力机械I的4个单元分别使用乐高迷你套装的4套套装。器材中的零件较少，没有马达等动力配件。主要是是使学生在搭建的时候尽量减少无意注意，把更多的经历可以集中在探索现象上面。组件套装(9649):如果在活动中出现零件缺失或部分活动需要更多的零件,9618中的零件不能满足孩子们的需要,组件套装中的零件足够是老师可以使用.但是活动中我们鼓励学生在一定的零件范围内使用，如果学生使用零件越少可以完成搭建，那么他的搭建就一般比较合理。搭建卡:创新来自于模仿！一定的模仿是必须的。我们在教学中鼓励学生自己去发挥想象力,在教参中我们有提示老师如何来合理地搭建,搭建卡为那些无从下手的同学提供帮助.风扇学习目标:用齿轮的知识来搭建一太风扇。理解齿轮的传动原理。知道加速系统和减速系统。知道符合式传动。所需材料:齿轮迷你组合套装（9616），纸，彩笔词汇:齿轮、传动、加速、减速、链式传动、风扇1．在夏天你们靠什么东西来降暑呢？还记得过去用的扇子吗？2．风扇和扇子相比，你更加喜欢哪个呢？3．风扇是靠什么来给我们清凉？搭建一台手动风扇！（可以参考搭建卡）一定要可以飞快地转动起来！1．风扇靠什么来给我们阵阵凉意？“叶片”！空气的流动使得我们感觉会比较凉快！空气流动越快就越清凉！2．预测一下，风扇的转动速度比你手转动手柄转动的速度是快还是慢？这是一个加速系统，用40齿的主动轮带动8齿的从动轮.加速系统的传动比为1:5.如果学生数不出圈数,让他们在叶片上做出不同的标记.8/40=1/5手柄转动1_圈=叶片转动___5____圈3.把两个齿轮的位置换一下,或把手柄装到小齿轮上.试一试会发生什么?手柄转动__5___圈=叶片转动1圈扇叶转动得慢!这是一个减速系统，用8齿的主动轮带动40齿的从动轮.传动比为5:1.4.你的这台风扇如果是台立式的话,你如何来使得它能够站立得稳固呢?(梁+两层板+梁)昀紧凑的结构可以记为“汉堡堡”可以在风扇的模型的底座采用LEGO积木的标准结构。这样可以保证风扇的稳固。1.想出一个在炎夏让风扇叶转动最快的方法!(不能够看搭建卡)让每个孩子上来展示一下,说出你是如何达到昀快的旋转速度的!说出他们自己的风扇的速度有多快?扇叶转动得又多快?手柄转动1_圈=叶片转动_________圈（如果实在做不出，可以求助于搭建卡）由于采用了链式齿轮加速装置传动,所以风扇的叶片转动速度变得更加快!两组互相啮合的齿轮都是40齿的大齿轮与8齿的小齿轮啮合.传动比为1:5,总的传动比为1:25.是两个传动比的乘积.所以手柄转动一圈,风扇叶片转动25圈.(1/5)*(1/5)=1/252.可以比较一下,两种手柄哪种更加省力?作为手柄,把手的旋转半径越大就越省力!观察，为以后的活动做准备。3.剪一个圆形发给每个学生,并在上面涂上至少四种不同颜色.把这个圆贴到风善上去，让学生预测一下会发生什么事情?叶片会是什么颜色的呢？注意：活动的主要目的是设计与技术，不是美术！美术只是丰富体现活动的一种方式！圆盘的转动速度极快!上面的颜色混为一种单一的颜色.这个模型句告诉学生不同的颜色在“速度“的作用下可以混成一种颜色.4.设计不同的图案圆盘,例如:螺旋线、点以及虚线圆。装到你的模型上去。当你转动手柄时候，会发生什么现象？观察由于速度所产生的视觉游戏。可以让学生自己来表现一个视觉魔术，来当一会小魔术师！一个点可以变成一个圆！乐高乐园学习目标:知道齿轮，理解齿轮作为传动装置的功能与作用。了解游乐场及其中的旋转椅或其它游乐设施。会利用齿轮来解决简单的问题，并且表述自己的模型作品。所需材料:齿轮迷你组合套装（9610），一些可以布置游乐场的简单装饰品或场地。词汇:齿轮，传动，速度（大小、方向），游乐场1.同学们一定都很喜欢到游乐场去吧！那么哪家游乐场是你所钟爱的呢？2.你有没有去过乐高乐园呢?3.如果你到一家游乐场去，你昀喜欢什么游乐设施呢？4.小朋友们有没有想过旋转木马为何可以这样飞快地旋转呢？带着这个问题，我们就先在我们自己的“乐高乐园”里面就先来造一座我们都昀钟爱的“乐高旋转飞椅”！Building:可以让孩子们按照搭建卡来搭建一座乐高乐园里的乐高转椅，并能够让它能转动。手柄冠状齿轮昀小的八齿齿轮(顺便介绍零件):认识齿轮：齿轮就是边缘带有齿的轮子。器材中有各种不同类型的齿轮。让学生在搭建好的模型中找到齿轮。象皇冠一样的齿轮就是冠齿轮。1.为什么手转动手柄以后飞椅子也就会跟着一起转动呢？因为有齿轮可以传动。如果两个齿轮没有象手指交叉在一起，而是分离的话，飞椅还会跟着手转动吗？齿轮与齿轮必须互相啮合在一起才可以带动。2.让学生估计一下飞椅转动的速度与手转动的手柄相比，是快还是慢？你需要转动手柄多少圈，才能够使顶部的飞椅转动一圈？飞椅转动一圈=手柄转_______圈飞椅比手柄转动得:()慢()快3.飞快旋转的飞椅就是要快！那么我们有什么办法来让转椅旋转得飞快呢？手转动3圈椅子才可以转一圈。小齿轮带动大齿轮（冠齿轮），减速度装置。传送比：24/8=3飞椅转动3圈=手柄转_______圈飞椅比手柄转动得:()慢()快大齿轮带动小齿轮，加速装置40齿传动24齿（冠齿轮），8齿只是惰轮。传送比：24/40=3/5手转动3圈，飞椅转动5圈。4.作为迷你乐高乐园的设计者，我们要让小伙伴们体验到在空中飞的感觉。不过，随着危险性的增加，安全保护措施也必须得到加强。你有办法了吗？我们可以在自己的模型上试一下！小齿轮带动大齿轮，减速链式传动，小齿轮带动大齿轮，减速装置8齿带40齿，传送比=58齿带24齿（冠齿轮）传送比=3整个飞椅与手柄的传动比=3*5=15飞椅转动1圈=手柄转_______圈飞椅比手柄转动得:()慢()快5.是不是感觉太慢了，在乐高乐园里面玩的小朋友会不高兴的，但是我们又要保证他们的安全，怎么办呢？我们可以换一种齿轮的组合，用中等大小（24齿）来与大齿轮（40齿）。24齿的齿轮带动40齿齿轮传送比：40/24=5/3整个飞椅与手柄的传送比=5飞椅转动1圈=手柄转_______圈与上次相比是：（）快（）慢现在是不是即快又安全了呢？6.为什么总是小的齿轮的速度快呢？齿轮是一个带牙齿的圆形,大齿轮圆的周长比小齿轮的周长大.两个齿轮相互啮合,一起转动,方向相反,但在同一时间内转过的角度是相同的.所以大齿轮转动一圈,小齿轮要转动好几圈,所以速度上总是小齿轮快!1．生活中还有哪些是利用齿轮来加速的？例如自行车。能够找到自行车上的大齿轮和小齿轮。知道自行车前轮与后轮的作用:自行车的前轮只是起到了方向转动的作用.没有齿轮与它相关.自行车的脚踏板的部位有一个大齿轮,轴与角踏板相连,踩动脚踏板,同时带动大齿轮.在自行车的后轮的轴上,有一个小齿轮.通过链条与大齿轮传动.从而以大齿轮带动小齿轮,加速.山地车的角踏板和后轮处有许多的齿轮,可以产2.使你的旋转椅增加点趣味性,让小朋友玩起来会觉得更好玩!比如:可以增加两个椅子之间的距离(使用梁)3.做一魔术鸟笼;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