Инструментарий учителя
этого раздела
Цель раздела «Игра» — дать учащимся возможность протестировать сборку и помочь им изучить преобразование движения с помощью связей. Позвольте учащимся проверить, как движется Граббер. В разделе «Мотивация обсуждения» представлены вопросы, которые помогут учащимся задуматься о том, как ножничные соединения меняют направление силы и как можно улучшить конструкцию Grabber. На второй странице раздела «Игра» будут представлены ножничные соединения, используемые в профессиональных ножничных подъемниках, чтобы обеспечить еще один знакомый контекст для анализа.
При работе в группах можно распределить следующие роли учащихся:
-
Эксперт по сборке: Отвечает за понимание структуры граббера и демонстрацию работы сборки на разных этапах деятельности.
-
Регистратор: Отвечает за документирование отзывов всей команды в инженерном блокноте.
Если группы больше двух, обязанности одной и той же роли могут выполнять более одного учащегося.
Рубрики для командной инженерной тетради доступны, нажав здесь (Google / .docx / .pdf), а рубрики для совместной работы доступны здесь (Google / .docx / .pdf. ). Чтобы получить критерии оценки отдельных инженерных тетрадей, нажмите здесь (Google ).
Шаг 1: Осмотрите граббер
На втором этапе сборки Grabber вы создали связь, соединив две балки вместе в центре с помощью штифта. Это создало ножничную связь. Это должно быть легко запомнить, когда вы думаете о том, как стороны ножниц движутся вокруг центральной точки.
-
Build Expert: возьмите концы двух нижних балок в каждую руку. Закройте и откройте Grabber, разводя руки в стороны и снова вместе, аналогично использованию одной пары ножниц, но двумя руками.
-
Регистратор: нарисуйте и объясните в своей инженерной тетради, как движения Build Expert сравниваются с движениями Grabber. Сравните направление движения каждого луча и определите закономерность.
Подсказка: Посмотрите, как штифты влияют на движение балок.
Инструменты учителя
-
Ответы
Следует отметить, что по мере того, как Build Expert перемещает концы Grabber ближе и дальше друг от друга, штифты действуют как точки поворота, а балки перемещаются внутрь и наружу соответственно.
Шаг 2: возможность расширения граббера
Grabber имеет три ножничных рычага. Добавление большего количества ножничных рычагов позволит захвату подниматься или выдвигаться дальше.
-
Build Expert: поместите Grabber так, чтобы он был наполовину открыт. Подумайте, насколько длиннее был бы Grabber, если бы в сборку были добавлены еще две ножничные связи. Для оценки можно использовать длину двух нижних балок.
-
Recorder: набросайте, как будет выглядеть расширенная сборка Grabber. Объясните, почему добавление еще двух ножничных рычагов может оказаться не лучшим решением. Что может измениться в работе Grabber, если в сборку добавят еще две связи?
Инструменты учителя
-
Ответы
Добавление еще двух ножничных рычагов изменит силу, необходимую для управления Grabber, и снизит стабильность конструкции. Чем длиннее Grabber, для выталкивания или втягивания потребуется больше силы. Дополнительный вес также создаст большую нагрузку на балки и особенно на штифты и, следовательно, снизит их устойчивость.
Мотивировать обсуждение
В: Когда пользователь сводит концы ручек захвата вместе, захватывающий конец смещается ближе друг к другу (сжимается) или расходится дальше (открывается)?
A: Конец захвата приближается друг к другу (сжимает или захватывает), когда пользователь приближает ручки друг к другу.
В: Всегда ли сила, создаваемая толканием или вытягиванием ручек захвата, движется в одном и том же направлении или меняет направление? Если она меняет направление, то где сила меняет направление?
A: Сила, создаваемая толканием или вытягиванием рукояток захвата, меняет направление несколько раз в каждой точке поворота или в закрепленном соединении конструкции.
В: Как можно улучшить конструкцию по мере добавления дополнительных связей, чтобы сделать ее более жесткой и стабильной?
A: Одним из возможных решений является использование более толстых балок для обеспечения большей устойчивости (примером может служить балка 2x4 вместо балки 1x4). Другое возможное решение — использовать более длинные контакты (1x2 или 2x2 вместо контакта разъема 1x1).
Расширьте свое обучение
Чтобы расширить это задание, объясните учащимся, что простой рычаг является примером двухзвенной связи, например ножничной. Заземлением считается одно звено, соединенное с рычагом в шарнире или точке опоры. В ножничном рычаге нет сустава, созданного точкой опоры, а есть точка поворота, созданная штифтом.
Предложите учащимся изучить более сложные взаимосвязи и записать свои конструкции/детали в свои инженерные тетради.
Некоторые примеры более сложных связей:
-
Двоичная ссылка
-
Тройная ссылка
-
Четвертичная ссылка
-
Пятинарная ссылка