Я преподаю естественные науки в 7 классе. На уроке физики я прошу студентов построить катапульты из рукоделия, чтобы продемонстрировать законы движения Ньютона. Они также используют свои катапульты для создания заявления, проводят эксперимент для проверки своего утверждения и используют доказательства этого эксперимента в своих рассуждениях. Для получения дополнительной информации о лаборатории катапульты вы можете перейти к последнему шагу. Если вы больше не студент, пусть это вас не останавливает!
Если вам нравится это руководство, примите участие в голосовании в конкурсе на клейкую ленту. Спасибо!
А теперь приступим к строительству!
Шаг 1: материалы
Для этого проекта вам понадобятся:
- палочки для рукоделия (8)
- изолента (около 24 дюймов)
- резинки
- индексная карточка
- ножницы
- письменный стол (по желанию)
Шаг 2: База
-
Начните с примерно 24-30 дюймов клейкой ленты.
- Разорвите ленту пополам вдоль.
- Разорвите ленту примерно на двадцать полос по 1,5 дюйма.
- Создайте равносторонний треугольник. Убедитесь, что ближайшая к вам палочка для поделок находится поверх остальных. Угол треугольника, обращенный от вас, должен соприкасаться краями палочек.
- Добавьте клейкую ленту в каждый угол, чтобы закрепить форму.
- Удвойте клейкую ленту, чтобы удвоить прочность.
* Нижняя палка находится сверху, потому что, когда вы оттягиваете руку для метания (после завершения сборки), в этих двух углах будет больше напряжения (по сравнению с остальными суставами).
Шаг 3. Рамка "А"
- Положите две палочки для поделок поверх равностороннего треугольника из первого шага. Убедитесь, что концы ближайших к вам палочек вошли в паз (созданный, когда мы положили палочку поверх двух других на первом этапе).
- Оберните изолентой палочки для поделок в каждом углу, чтобы они оставались на месте.
- Поднимите букву «А» и оберните ленту вокруг трех углов. Буква «А», естественно, останется наверху после того, как лента будет намотана.
Шаг 4: передняя стойка
Приклеивая переднюю стойку, вы заметите, что верхняя часть буквы «А» может быть приклеена в различных положениях. В зависимости от угла передней стойки будет влиять угол остановки метательной руки, тем самым влияя на точку выброса вашего снаряда. Более вертикальная передняя стойка приведет к меньшей траектории. Если верх передней стойки приклеивается к вершине буквы «А» (создавая форму пирамиды), катапульта будет иметь более высокую траекторию. Я обычно приклеиваю катапульту где-нибудь посередине.
Шаг 5: метательная рука
Возьмите две оставшиеся палочки для поделок и склейте их вместе, как показано. Длина метательной руки - это еще одна переменная, влияющая на расстояние, точность и угол траектории вашего снаряда.
Обмотайте конец метательной руки там, где основание встречается с передней стойкой. Бросающая рука должна иметь возможность свободно двигаться вверх и вниз, не падая. Я уверен, что есть несколько способов прикрепить метательную руку, но моя фотография (и видео) стоит 1000 слов.
Обязательно добавьте дополнительный слой ленты вокруг передней стойки, вокруг метательной руки и вокруг базы, чтобы обеспечить безопасность метательной руки.
Шаг 6: корзина для снарядов и резинка
- Нарисуйте квадрат на каталожной карточке.
- Вырежьте свой квадрат и представьте, где должен будет поместиться ваш снаряд (запускаем шарики).
- Мне нравится рисовать сетку крестиков-ноликов с центральным квадратом, размер которого идеально подходит для моего снаряда. Убедитесь, что дно корзины плотно прилегает к снаряду. Слишком много места - и снаряд может катиться и не будет таким точным, слишком мало места - и снаряд не поместится. Можно вернуться и сделать новую корзину, если исходная не работает так, как вы планировали.
- Сложите по пунктирным линиям.
- Отрежьте до складки по сплошным линиям.
- Сложите стороны и закрепите лентой на месте.
- Прикрепите корзину к руке для метания, оставив небольшое количество палки наверху (чтобы натянуть ее).
- Наденьте резиновую ленту (или две, или три) так, чтобы она тянулась за бросающей рукой и поверх передней стойки.
- Готов… Цель…. ОГОНЬ!!!
Шаг 7: Модификации и лабораторная работа
Вариант 1: Некоторые ученики решают прикрепить дополнительную палку к задней части «А» (по горизонтали), чтобы повлиять на точку остановки метательной руки для более высокой траектории.
Вариант 2: Некоторые ученики решают прикрепить липкой лентой две дополнительные палки для поделок к задней части «А» (вертикально) по обе стороны от метательной руки, чтобы предотвратить ее покачивание влево или вправо.
Лабораторная работа: Что все учителя должны стремиться научить своих учеников освоить…
Утверждение, доказательства, доводы
Мои ученики берут один урок, чтобы проверить свои катапульты в турнире по катапультам в стиле «пивной понг». Мы сдвигаем лабораторные столы вместе (конец в конец), чтобы получилась серия длинных столов. Ставим три чашки в конце стола, наполненного песком. Учащиеся работают в парах, ударяя по чашкам (одно очко) или погружая шарик в чашки (3 очка). Первый до 10 побед, но они должны выиграть с преимуществом 2. Команда, которая стреляет второй в начале игры, получает последний выстрел.
Победители играют победителями, проигравшие - проигравшими.
После того, как учащиеся получат возможность проверить свои катапульты, выявить проблемы и внести коррективы, они должны сформировать свое заявление.
Утверждение: Чтобы запустить катапульту на 300 см, ученики должны знать _ и _.
Им разрешено заполнять переменные (включая расстояние, но это длина наших лабораторных таблиц, соединенных вместе). Возможные переменные включают, но не ограничиваются:
- расстояние, на которое отбрасывающая рука отводится назад, в см.
- количество резинок
- масса снаряда
- угол, под которым метательная рука отводится назад
- угол метательной руки в точке остановки
- размер корзины
Доказательства: Затем студенты проводят эксперимент, чтобы проверить свое утверждение. Они собирают данные и создают таблицу данных.
Обоснование: Ожидается, что студенты смогут использовать собранные ими доказательства в поддержку своего утверждения. Например: чтобы запустить катапульту на 300 см, ученики должны знать расстояние, на которое метательная рука отводится назад, в сантиметрах и количество резинок. Сначала наша команда использовала метрическую линейку, чтобы отметить сантиметры 1-6 на корпусе «А» нашей катапульты. Далее собрали 4 резинки. Чтобы масса снаряда не изменилась, мы использовали один и тот же шарик массой 4,5 грамма для всего эксперимента. По нашим данным, использование 3-х резиновых лент и отвод бросающей руки назад на расстояние 4 см привело к дальности броска 300 см. В следующем ближайшем испытании мы использовали две резинки и оттягивали бросающую руку на 6 см, потому что шарик приземлился на расстоянии 315 см. Одна возможная переменная, которую мы не смогли учесть, была…