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能源

做一个Rube Goldberg设备

结合科学、创造力和乐趣来设计一台使用不同形式能量的机器。

  • 4级
  • 手在
  • 45分钟

概述

用你的想象力把日常材料变成一个复杂的机器来完成一个简单的任务。尝试包含尽可能多的不同的能量转换。

你需要什么

日常用品的分类:

  • 建筑材料-建筑纸,铅笔,胶带,剪刀,线
  • 滚动的东西——弹珠、球和玩具汽车
  • 会倒下的东西——多米诺骨牌和积木
  • 平坦的东西,比如斜坡和轨道
  • 像乐高积木
  • 工艺材料,如建筑纸,木制工艺棒,回形针和橡皮筋
  • 回收材料-纸巾管,卫生纸卷,杯子,容器

指令

  1. 演示一个简单的能量转换(比如丢东西或开灯),并询问学生能量的表现形式。
    • 必要时回顾能量的转换和形式。
  2. 向学生展示他们必须使用的材料来设计和建造一个可以完成简单任务的复杂设备。分成小组。
  3. 回顾设计过程中涉及的步骤:
    • 集体头脑风暴
      • 在你的设计中包含尽可能多的能量转换
      • 在纸上勾画想法
    • 构建机器的第一个版本(原型)
    • 一起努力做出改变,用不同的材料来改进你的设计
    • 制造你的最终机器
  4. 每个小组向全班展示他们的设备,识别所涉及的能量形式。
  5. 讨论一下哪些方法行得通,以及下次他们会采取哪些不同的做法。

额外的信息

  • 在演示过程中,评估学生对能量转换的理解。
  • 评估学生在小组工作中的参与和沟通。
  • 如果时间允许,引导“能源连锁反应”首先活动,就像视频中展示的那样,可能会激发他们在制作设备时更有创造力。
  • 学生们在家里创造一种设备,尽可能多地转换能量。制作一个视频,解释发生的能量转换。
  • 去健身房,用这些设备制造一个大型的Rube Goldberg机器。

简单事情复杂化的

Rube Goldberg(1883-1970)是美国漫画家、发明家和工程师,他画出了用来完成简单任务的复杂机器。这些机器包括不同形式的能量和能量转换。网上有很多Rube Goldberg机器的例子。

形式的能量

能量无处不在。下面列出了10种能量形式:

  1. 电能是由电荷流动产生的。我们看到或听到这种能量的结果,作为某种东西打开、点亮或变暖。
  2. 光能量以波的形式传播,对我们可见。光能是由太阳、火或灯泡等来源产生的。
  3. 声音的能量是由振动的物体产生的,以声波的形式传播。我们在音乐、鸟儿歌唱或烟火表演中听到声音能量。
  4. 热(热)的能量是由许多来源产生的,如太阳,篝火和烤箱。我们感觉这种能量就是温暖。
  5. 核能源储存在原子核中,当一个重核分裂成两个较轻的核(裂变)或当两个轻核结合成一个较大的核(聚变)时,可以释放。太阳通过核聚变产生能量。这种能量也可以用来发电。
  6. 弹性能量存储在可拉伸或压缩的对象中。当物体弹跳或被拉伸时,我们会感受到张力。
  7. 化学能储存在分子键中。化学能存在于食物、电池、汽油和木材中。当能量被释放时,它就转变成另一种形式的能量。电池中的化学能可以在手电筒中转化为光能。
  8. 磁性能量储存在磁场中,使金属相互吸引或排斥。
  9. 动能是运动的能量。当物体移动和改变位置时,我们可以看到这种能量,比如滑板者、下坡的滑雪者或行走的人。
  10. 引力的能量是由于物体的高度而被储存起来的,是由于地心引力的拉动而引起的。当我们从跳水板上跳下来的时候,我们看到了这种能量的结果,或者感觉到它。

能量输入和输出

能量守恒定律指出,能量不能被创造或毁灭,但可以被改变。当某事发生时,能量从一种形式转化为另一种形式。能量输入是进入一个物体或系统的能量,而能量输出是输出的能量。

科学四年级-内容
  • 能量有多种形式
  • 转换能量的装置
四年级科学-课程能力

计划和执行

  • 建议计划和进行调查的方法,以找到他们的问题的答案

应用和创新

  • 合作设计项目
  • 迁移和应用学习到新的情况

沟通

  • 用不同的方式交流想法和发现


四年级应用设计,技能和技术-课程能力

定义

  • 确定设计的主要目标

形成概念

  • 产生潜在的想法,并补充别人的想法
  • 选择一个想法去追求

原型设计

  • 构建产品的第一个版本,根据需要进行更改

测试

  • 测试产品
  • 做出更改并再次测试

使

  • 构建最终产品

分享

  • 演示他们的产品和描述他们的过程

这个活动是课程的一部分

转换能量的装置

视图的教训
转变能源支持形象的设备

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