Zestaw narzędzi dla nauczyciela - Cel tej sekcji
Celem sekcji „Zagraj” jest umożliwienie uczniom przetestowania konstrukcji i pomoc w poznaniu ruchu przekształcającego za pomocą połączeń. Pozwól uczniom sprawdzić, jak porusza się chwytak. Sekcja Motywowanie do dyskusji zawiera pytania, które mają skłonić uczniów do zastanowienia się nad tym, w jaki sposób połączenia nożycowe zmieniają kierunek siły i w jaki sposób można ulepszyć konstrukcję chwytaka. Druga strona sekcji Play przedstawia połączenia nożycowe stosowane w profesjonalnych podnośnikach nożycowych, aby zapewnić kolejny znajomy kontekst do analizy.
Podczas pracy w grupach można przypisać uczniom następujące role:
-
Ekspert ds. budowy: Odpowiedzialny za zrozumienie struktury chwytaka i zademonstrowanie działania konstrukcji w różnych momentach działania.
-
Rejestrator: Odpowiedzialny za dokumentowanie informacji zwrotnych od całego zespołu w notatniku inżynierskim.
Jeśli grupy są większe niż dwie, więcej niż jeden uczeń może dzielić obowiązki związane z tą samą rolą.
Rubrykę dotyczącą notatnika inżynieryjnego opartego na zespołach można znaleźć klikając tutaj (Google / .docx / .pdf), natomiast rubrykę dotyczącą współpracy można znaleźć klikając tutaj (Google / .docx / .pdf). Aby zapoznać się z rubryką oceniania poszczególnych notatników inżynierskich, kliknij tutaj (Google / .docx / .pdf).
Krok 1: Zbadaj chwytak
W kroku 2 konstrukcji Grabbera utworzono połączenie, łącząc dwie belki w środku za pomocą sworznia. W ten sposób powstało połączenie nożycowe. Powinno to być łatwe do zapamiętania, gdy pomyślisz o tym, jak boki nożyczek poruszają się wokół punktu środkowego.
-
Ekspert budowania: trzymaj końce dwóch dolnych belek w każdej ręce. Zamykaj i otwieraj chwytak, rozsuwając i ponownie łącząc dłonie, podobnie jak przy użyciu jednej pary nożyczek, ale używając dwóch rąk.
-
Rejestrator: naszkicuj i wyjaśnij w swoim notatniku inżynierskim, w jaki sposób ruchy Eksperta Budowy porównują się z ruchami Chwytaka. Porównaj kierunek ruchu każdej belki i zidentyfikuj wzór.
Wskazówka: Przyjrzyj się, jak kołki wpływają na ruchy belek.
Zestaw narzędzi dla nauczycieli - Odpowiedzi
Warto zauważyć, że gdy Ekspert ds. Budowy przybliża i oddala końce Chwytaka, sworznie działają jak punkty obrotowe, a belki poruszają się odpowiednio do wewnątrz i na zewnątrz.
Krok 2: Rozważ przedłużenie chwytaka
Chwytak ma trzy połączenia nożycowe. Dodanie większej liczby połączeń nożycowych umożliwiłoby chwytakowi dalsze podnoszenie lub wysuwanie.
-
Ekspert budowania: połóż chwytak tak, aby był do połowy otwarty. Zastanów się, o ile dłuższy byłby chwytak, gdyby do zestawu dodano jeszcze dwa połączenia nożycowe. Do oszacowania można użyć długości dwóch dolnych belek.
-
Rejestrator: naszkicuj, jak wyglądałaby rozszerzona wersja Grabbera. Wyjaśnij, dlaczego dodanie dwóch kolejnych połączeń nożycowych może nie być dobrym planem projektowym. Co mogłoby się zmienić w działaniu Grabbera, gdyby do kompilacji dodano dwa kolejne połączenia?
Zestaw narzędzi dla nauczycieli - Odpowiedzi
Dodanie dwóch kolejnych połączeń nożycowych zmieniłoby siłę potrzebną do kontrolowania chwytaka i zmniejszyłoby stabilność konstrukcji. Dłuższy Grabber wymagałby większej siły do wypchnięcia lub wciągnięcia. Dodatkowa waga spowodowałaby również większe obciążenie belek, a zwłaszcza sworzni, i w związku z tym zmniejszyłaby ich stabilność.
Motywuj dyskusję
P: Kiedy użytkownik popycha razem końce uchwytów chwytaka, czy koniec chwytający zbliża się do siebie (szczypie), czy też oddala (otwiera)?
A: Końcówka chwytająca zbliża się do siebie (szczypie lub chwyta), gdy użytkownik przybliża do siebie uchwyty.
P: Czy siła wytworzona przez pchanie lub ciągnięcie uchwytów chwytaka zawsze porusza się w tym samym kierunku, czy też zmienia kierunek? Jeśli zmienia kierunek, gdzie siła zmienia kierunek?
A: Siła wytworzona przez pchanie lub ciągnięcie uchwytów chwytaka zmienia kierunek kilka razy, każdorazowo w punkcie obrotu lub połączeniu przegubowym w konstrukcji.
P: W jaki sposób po dodaniu kolejnych połączeń można ulepszyć konstrukcję, aby była sztywniejsza i stabilniejsza?
A: Jednym z możliwych rozwiązań jest użycie grubszych belek w celu zapewnienia większej stabilności (przykładem byłaby belka 2x4 zamiast belki 1x4). Innym możliwym rozwiązaniem jest użycie dłuższych pinów (1x2 lub 2x2 zamiast pinu złącza 1x1).
Rozszerz swoją naukę
Aby rozszerzyć to ćwiczenie, wyjaśnij uczniom, że prosta dźwignia jest przykładem połączenia dwuprętowego, takiego jak połączenie nożycowe. Podłoże uważa się za jedno ogniwo połączone przegubem lub punktem podparcia z dźwignią. W połączeniu nożycowym nie ma połączenia utworzonego przez punkt podparcia, ale punkt obrotu utworzony przez sworzeń.
Poproś uczniów, aby zbadali bardziej złożone powiązania i zapisali swoje projekty/szczegóły w swoich notatnikach inżynierskich.
Oto kilka przykładów bardziej złożonych powiązań:
-
Link binarny
-
Połączenie trójskładnikowe
-
Łącze czwartorzędowe
-
Link pięciornikowy