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《能源世界III》教学参考

2020-01-31 16:49 作者:admin

  能源III教学参考 Johnson 研究能源 能源的综合利 单元12. 阳光寻觅者 11. 风向变化 10. 调节速度与能量的输 9.天然健身8.能量消耗 7.西梦的梦想 6.把衣服晾出去 5.温室天窗 4.继续飞行 3.深海垂钓 2.空中平衡 2小时/活动 1.激流勇进 活动名称 活动目录 急流勇进! 机械能源综合使用教学目标: 利用能源的方法综合地解决问题。 通过活动探究到运动,摩擦的相关现象。 关键词汇: 能源,动力,距离 材料准备: 9684,卷尺 联系 有没有玩过游乐场里的激流勇 什么样的激流勇进才够刺激?手不能动小车, 让小车自己上轨 道,然后冲下轨道,看哪组的小 车勇进得最远? 设计一下你的小车和轨道,全班讨论一下,小车是如何上轨道的? 搭建参考方案 小车的设计格外重要!如何借助轨道上坡,建构 搭建参考方案 II 可以采用各种能源方式来传动,让小车上坡。1.比一比,哪组的小车激流勇进得最远? 第一组 第二组 第三组 第四组 第一回合 第二回合 第三回合 2.哪些因素会影响小车激流勇进的距离? 反思 小车的结构(质量) ,它会影响到小车 的运动的负载。 轨道的高度,高度越高,勇进得越远。 TIPS: 其中原理是 E=mgh. 轨道的作用是把小车送上去而已 延续空中平衡! 机械能源综合使用教学目标: 利用能源的方法综合地解决问题。 通过活动探究到运动,重心,平衡的相关现象。 关键词汇: 能源,平衡,重心 材料准备: 9684,轨道 两个轮子的自行车可以安全地在一根很细的轨道上行驶吗? 联系 有没有在科技馆看到空中表演的决技? 如何可以在空中让演员们安全地骑上一辆自行车呢? 设计一个可以安全地在一根很细的轨道上行驶的自行车? 你可以用什么方法来让自行车动起来呢? 搭建参考方案 建构一辆自行车,两个轮子,前后排列 下面挂上重积木,可以降低重心 马达通过链条来传动后轮。 通过标准结构(汉堡堡结构)来固定下面的重积木 1.用什么方式来让自行车在空中动起来? 太阳能能等各种能源方式都可以将自行车动起来! 机械能的传递也是一种! 鼓励孩子们想出自己的方式来自行车在空中自己动起来! 反思 2.如何保证自行车在空中的安全性呢? 重积木挂得越低,越接近地面,自行车的重心也就越低!自行车在空中也就越稳定! 3.如何让自行车空中行驶得更快些呢? 找到最高的能量的效率,使能量转换得更加有效! 调整自行车的传动方式,比如,可以大的齿轮带动小齿轮! 1.比赛,看哪组的控制表演最精彩,能够最快走完全程? 2.调整轨道的坡度?你们的控制自行车能够上坡吗? 延续 深海垂钓! 机械能源综合使用教学目标: 利用能源的方法综合地解决问题。 通过活动探究到结构,能量转换的相关现象。 关键词汇: 能源,能量,钓鱼 材料准备: 9684, 杰克和杰米兄弟俩都特别喜欢钓鱼 但是有些大鱼太重,他们力气太小,钓不上来。 联系 你能帮他们想一个可以轻松钓到大鱼 的办法吗? 设计一个可以轻松钓到大鱼的方法: 搭建参考方案 使用太阳能的和能量存储的方法来钓鱼!建构 鱼钩 利用马达传动齿轮箱来增 大力量! 从太阳获取能量,可以轻 松很多 电容来存储能量 搭建参考方案 II 利用重力的能量(势能)来钓起大鱼1.如果鱼很重,你们用什么方法来保证可以钓起大鱼? 利用棘轮的方法,来缩住鱼钩,打开之后,重物掉下去,可以有效地把大鱼钓上来! (2)或者利用能源存储的方法来保证能源的持久性! (3)利用齿轮箱来增加力量,保证能钓起大鱼! 反思 (1)重量足够地重,而且足够地高。 这样能量就越足,可以把大鱼给钓起来。 在能源 里面就探索到了相关势能的现象(高度越高,重量越大,能量越多) 比赛,看看哪组能够最先钓起大鱼?用重积木来做大鱼! 不断增加重积木,来增加对孩子们的挑战! 第一组 第二组 第三组 第四组 第一次 第二次 第三次 让孩子们反复调整自己的鱼钩,来改进他们的设计,加快钓鱼的速度! 延续 继续飞行! 机械能源综合使用教学目标: 利用能源的方法综合地解决问题。 通过活动探究到结构,能量转换与存储的相关现象。 关键词汇: 能源,能量,存储 飞行材料准备: 9684,碎纸 有一架直升飞机, 在空中出现大容量漏油现象, 但是还是离目的地有很远的距离. 你有什么好办法可以告诉控制台, 让它继续飞行下去吗? 联系 设计一个方法, 让直升飞机可以继续飞行下去: 搭建参考方案 建构1.目的地很远 如何可以保证直升飞机可以飞到目的地?存储更多的能量 反思减轻飞机的重量 ,优化设计的结构 可以让孩子们去比一比,谁的飞机上的零件更少 优化螺旋浆的设计,能够产生更 多的风能 在桌面上放一堆碎纸片来检验风力的大小,是否能把碎 纸吹得更开些 比一比:看看哪组的直升飞机继续飞行的时间最长 延续第一组 第二组 第三组 第四组 第一次 第二次 第三次 第四次 温室天窗! 能源综合使用教学目标: 利用能源的方法综合地解决问题。 通过活动探究到结构,能量转换的相关现象。 关键词汇: 能源,温室,天窗 材料准备: 9684,纸 学校要建一所温室,来给生物小组养花!花需要阳光,能够在有太阳的时候自动打开 天窗让花朵吸收阳光。 联系 在没太阳的时候能够关闭天窗,保护 花朵,不受外界环境的伤害! 你有什么好办法吗? 设计一个可以帮助温室轻松打开天窗的办法: 搭建参考方案 使用机械能的方式来打开天窗。建构 马达的互相传动,来打开天窗。 搭建参考方案 II 也可以使用太阳能来解决问题。通过机械传动,抬起杠杆臂来 打开天窗。 可以借助其它材料来 做天窗顶棚。 或者用塑料带也可以。 直接把太 齿轮箱抬起屋顶,力量大!整个温室需要孩子们去设 计一个结构! 1.温室里面是养花的,所以温室的结构是非常重要的,什么样的一个结构是最好的温室结构? 至少是必须坚固的,不能被风一吹就把里面的花草给压坏! 2.如何让温室里的花朵更有效地吸收到阳光呢? 顶硼的设计一定要能够保证里面所有的花朵都能吸收阳光! 检查顶棚是否能够完全地顺利地打开! 反思 合理地最优化地使用汉堡堡结构! 它是最优化地形成空间结构的方 法!同时又能够坚固! 用到机械的设计方法 你准备在这个温室里面种什么花? 想一想,作为一个温室里面还需要什么才能让花朵在里面健康地成长? 撒水机? 防风网?你会如何来改进你的温室? 延续 把衣服晾出去! 能源综合使用教学目标: 利用能源的方法综合地解决问题。 通过活动探究到结构,能量转换与存储的相关现象。 关键词汇: 能源,能量,晾衣服 材料准备: 9684, 妈妈每次在太阳还的时候要把衣服晾出去,总是感觉很麻烦,要等带有太阳。 你有什么好的方法可以帮帮她吗? 联系 设计一个方法, 可以让衣服在太阳好的时候自动晾出去: 搭建参考方案 设计一个结构。可以让衣服自动地伸出去!加上太阳能的方法,让在有太阳的时候可以伸出去。建构 搭建参考方案 II 1.如何可以让衣服自动地伸出去?反思 让孩子们用机械和结构的方法去解决问题, 比如:四边形的功能,链条的传动方式! 2.如何可以在没太阳的时候可以轻松地把衣服给收回来? 可以使用马达,机械能的传递来把衣服收回来! 3.如果衣服很多,有什么办法可以轻松地把衣服收回来? 使用能量的存储的方法, 后让电容给马达供电,从而转动机构!比一比: 必须晾出去十件衣服 厘米!哪组最先把衣服晾出去,又最先收回来,记录下你们的时间: 延续 第一组 第二组 第三组 第四组 第一次 第二次 第三次 第四次 可能孩子们会有更多的想法 如何知道风从哪里来? 风向与风速教学目标: 探究风的方向。 探究风的速度。 知道风在一段时间内的变化(方向) 风和温度的关系是什么?关键词汇: 风、速度、方向、温度,研究者一 材料准备: 9684、RCX,角度传感器、温度传感器 2.风有没有速度? 联系 风有没有方向?气象上把风吹来的方向确定为风的方向。因此,风来自北方 叫做北风,风来自南方叫做南风。气象台站预报风时,当风 向在某个方位左右摆动不能肯定时,则加以 “偏”字,如偏北 风。当风力很小时,则采用 “风向不定 ”来说明。 为学校设计一台小小的气象站,可以观测学校里面的风的方向: 搭建参考方案 建构测量风向肯定需要一定的高度, 既然有一定的高度要求之后,就 需要加强它的结构。 用页片的转动来观测风向。 搭建参考方案 II 利用页片的转动,以及角度传感器的反馈,来观察风的方向! 角度传感器可以通过角度转动的方向,通过 数据采集来知道风的方向。 角度传感器不但可以根据旋转角度的正反来观 察风的方向,还可以利用软件的数据分析功能来 判别速度的变化。 一个合格的气象站,还必须是牢固的,经得起风 雨的吹打,所以结构也是至关重要的。 引导孩子们制作牢固的结构! 风向的测量单位,我们用方位来表示。如陆地上,一般用 16 个方位表示,海上多用 36 个方位表 示;在高空则用角度表示。用角度表示风向,是把圆周分成 360 度,北风 90度,南风 180度,西风 270度,其余的风向都可以由此计算出来。 测定风向的仪器之一为风向标,它一般离地面 10-12 米高,如果附近有障碍物,其安置高度至少 要高出障碍物 米以上,并且指北的短棒要正对北方。风向箭头指在哪个方向,就表示当时刮什么方向的风。测风器上还有一块长方形的风压板 重型的重800 克,轻型的重 200 ,风压板旁边装一个弧形框子,框上有长短齿。风压板扬起所过长短齿的数目,表示风力大小。现在,气象 台站普遍采用得是我国自行设计制造的 EIJ 型电接风向风速计。 采集程序: 编写程序,让角度传感器采集数据, 0。05 采集一次,采集 1000 将采集到的数据上传电脑:孩子们可以通过软件的研究者的数据采集界 面来观察角度传感器所记录的角度的转动, 从而观察到这一段时间风的方向的变化。 大雨 的为正方向,小于零的为负方向。再通过数据计算分析界面的分析可以看出风的 速度的变化! 将风转动的角度除以时间就得到的是风速的变 化过程。 时间)1.把气象站拿到教室外面去,观察一段时间的风向的变化。 2.吹风游戏。 全班风两组,一组往一个方向吹,另一组朝另一个方向吹,通过数据的观察,看哪组的掌握风向 的时间最长! 可以通过这种数据类型 从大于零和小于零的面积 来区分出哪组获胜。 风速与温度有关系吗? 假设有关系的话 内某方向风出现的次数和各方向风出现的总次数的百分比,即 风向频率=某风向出现次数/风向的总观测次数 100% 由计算出来的风向频率,可以知道某一地区哪种风向比较多,哪种风向最少。根据观测发现,我 国华北、长江流域、华南及沿海地区的冬季多刮偏北风 (北风、东北风、西北风 ),夏季多刮偏南 风(南风、东南风、西南风 将你的采集的数据分析,编写实验报告并在下次课之前各小组交流自己的实验报告 反思延续 是不是风速快,温度一定低呢? 培养他们的合作意识。 附:ROBOLAB数据采集方法: 在主菜单上单击Investigator ,就可以进入研究者编程菜单。 ROBOLAB 的主菜单 研究者编程菜单 项目保存在不同的主题下面,主题可以与套件有关(例如 eLab) ,也可以是类别 (例如温度、亮度)。你可以在Robolab的管理员(Administrator )中的Robolab设定 (Robolab Settings )中进行主题管理,添加或删除主题,如下图: 主题(Theme )管理 当我们进入了一个项目,我们可以看到如下画面: 导航区和项目工作区 在导航区中,我们可以看到如下图标: 菜单区: Program Area 编程区 1.用来为RCX编写程序。 2.将程序下载到RCX。 Upload Area 上载区 1.将RCX采集的数据上传到计算机中。 2.每次上传的数据集保存在独立的数据页面中。 View CompareArea 比较区1.查看所有上传的数据。 2.查看数据的统计(最大值、最小值、平均值) 3.比较不同的数据集。Compute Area 计算区 1.使用运算工具来调整数据,便于进行科学分析。 2.包含5个级别的计算功能,从简单的统计到积分等。 Journal 1.你的实验文档,例如:你可以为实验的每一部分建立一个页面,包括:陈述问题、假设、推算、讨论和结 果、总结。 2.在实验包括上添加你的实验图片。 页面区: New Page 页面例如在程序区,按下按钮后将添加一个程序区的页面。也 就是项目的第二个程序页面,在其它区也可以添加。 Delete Page 定页面选中上面的页面,可以按下此按钮将其删除。 Publish 出版 将整个实验出版,就像将实验做成幻灯片一样。 导航区: Back 返回 返回前一个窗口。 Quit 退出 退出项目,如果你没有保存项目,将出现提示窗口。 Help 帮助 显示帮助窗口。 第一个项目 一个项目包含了多个区域,例如程序区、上传区、计算区等等,为了深刻理解这 些区域的用法,我们先做一个简单的项目。 通过这个项目,我们熟识项目的所有流程, 便于进一步的研究。 这个项目需要一个RCX和一个光传感器,目的是纪录光值在十秒内的变化。 创建一个新项目项目:进入了研究者菜单里,我们就可以创建一个新的项目,例如创建一个名为 Light 编程:由于我们只要使用默认程序就可以完成任务, 所以我们可以直接将默认的程序下 载到RCX中,如下图: 数据采集:在RCX的输入端口1上面安装光感,并运行RCX,此时,RCX就开始进行数据采集, 每隔1秒钟,RCX将纪录一次当前的光值,10秒钟后,采集结束,我们将在RCX的LCD上 面看到数据已被保存在RCX的内存里。 上传数据:保持RCX打开状态,并对准红外发射器,按下上传图标,这时数据将上传到计算 机里。如下图: 按白色箭头将上传数据 数据正在上传 查看数据:我们可以自由选择数据的格式,另外,如果你多次采集和上传,我们也可以查看 任一组数据或全部数据,例如下面的例子就是采集二次的结果。 通过这一个例子, 我们就可以了解整一个流程, 下面就要进一步研究其中的每一 个步骤。 程序(Program Area) 编程等级1 建立一个新项目,或点击 ,你可以看到如下画面: 在这个级别中,我们看到的画面与编程者中的导航者类似。 在这个默认的程序中, 红灯分别代表程序的开始和结束,程序中,安装在输入端口中的光感采集数据,每一 秒钟采集一次,一共采集10次。 输入命令 选择安装的传感器,可以是乐高传感器,也可以是DCP传感器(下左图) 。传感器 必须安装在输入端口1上,如果你选择的是DCP传感器,你可以选择十多种DCP传感器 (下右图),还有一个“Generic”选项,这样得到的是RAW Data ,范围是0-1023。 采集速度: 你可以选择数据采集的速度(如下左图) ,第一个图标为每1秒钟采集一次;第二 个图标为每1分钟采集一次; 第三个图标为每1小时采集一次; 第四个图标为自定义时 间采集一次,如下右图,你可以自己输入采集的时间间距(最小为 0.05秒) ;最后一 个是触动传感器(安装在输入端口2)每触动一次,就采集一次。 等待命令: 这个命令指定了结束采集的条件,可以选择三种条件,如下图: 1.以采集数量作为结束。 可以选择10、100、500或自定义。但是在编程级别1、2、3里不能超过1000个数据 2.以采集的时间作为结束。可以选择6、8、10或自定义。 3.以传感器的变化作为结束。 可以选择乐高4种传感器的变化作为结束条件。 注意:如果在程序中使用了等待传感器的变化,那么传感器不能与数据采集的传感器 安装在同一端口,改变端口的方法如下图。 下载(Download)。 直接模式(Direct Mode) ,下载程序并马上运行,而且将采集的数据立刻 上传到计算机上。 注意:在采集的过程中, RCX必须对准红外发射器。 注意:使用直接模式时,采集的间距可以小于 1秒,但是在上面的画面只能显示每一 秒采集到的数据。 能量跑道哪里去了? 能量的消耗教学目标: 探究电能的消耗。 通过观察节奏来观察能量。 理解能量的消耗? 关键词汇: 电,能量,消耗 材料准备: 9684、电池箱 联系 电池里能放多少电? 电池里的电一定都能传输出去吗? 如何来计算电池里的电? 电池里的电会不会消失? 会消失到哪里去呢? 设计一台小仪器来检测电量的多少: 搭建参考方案: 孩子们可以设计出其它方式的能源检验系统,比如;搅拌,风扇。 建构 能源系统: 电池箱 电容(存储电) 马达(能量的输出) 敲鼓器来检验 能量的输出 1.看看电容冲满电之后检验器的节奏。 2.比较一下,去掉电容之后,连接两个马达时候的检验器的节奏。 反思 电池箱的能量分到了敲鼓器和 另外一个马达。 手握住另外一个马达,握紧之后,观 察检验器的节奏的变化! 能量去哪里了呢?消耗成内能了。 延续 设计一台家用电器,能够避免出现电能的消耗的现象。 向大家介绍你的电器,如何来避免出现电能消耗的。 天然健身房 能量的综合使用教学目标: 综合使用各种能源方式来解决问题。 想象设计一个新型的健身设施。 理解能源的作用。 关键词汇: 能量,健身 材料准备: 9684 乔父子两人每周都要去健身房锻炼,但是这周末他们发现健身房停电了! 所有设备都不能正常工作了, 他们很郁闷, 只好跳跳绳…….. 你有什么好方法来 帮帮他们吗? 联系 设计一台健身器,在没有电的情况下也能正常让别人来锻炼: 交流讨论下,你们会设计一套什么样的健身设置呢? 搭建参考方案: 这里强调每组都有不一样的解决问题的方法! 太阳能单杠 建构 太阳能跑步机 太阳能自行车助动器 孩子们会设计出自己的一种健身器! 1.向大家介绍你的健身器,并演示 培养孩子们的交流分享的技能! 2.如果太阳被坏天气遮住了,你还能继续让健身器工作吗? 使用电容来存储电量! 或者使用机械能的方式去存储,比如:橡筋,势能存储等等。 1.看谁设计的健身器能够锻炼的部位最多? 套装中两个马达,让孩子们综合过去的机械,结构,能源的方式去解决问题。 2.介绍你的建设器能锻炼哪些部位? 让孩子们演示并简单介绍,培养他们的表达,交流的能力。反思 延续 调节速度与能量的输出! 能源采集教学目标: 不同装置得到的速度和距离会变化很大,甚至在输入的能量相同的情况下也一样;关键词汇: 能源,采集, 材料准备: 9684,RCX,角度传感器 问题: 电容器能让马达和大转轮转动相同的时间吗?并且速度相同吗?其中哪个转的圈数多一些? 设计一个使用 RCX的系统来控制电容,并且使电容来驱动马达与大转轮转动。 联系 马达小组和转轮小组分别如何来给电容充电。把一个大滑轮加在马达的转轴上来给电容充 电。加一个灰色的销子做手柄。 使用一个细线来连接马达和电容 (如下图所示)。注意连线, 否则, 电容器可能会不正确充电。 顺时针快速转动手柄,直到红灯亮为止,这说明电容器已经完全充满了。使齿轮静止不动, 并且拆掉连接线。 使用马达加上一根延伸轴,角度传感器和用灰色连接线与马达连接的齿轮(如下图所示) ,并且装上 角度传感器。 使用大转轮按照 EALB 9684 套装的搭建手册制作一个大转轮,并且加上一个角度传感器。 加一根轴延伸到马达, 并且用轴套与 之连接,确定两者是否连接紧密。 建构 程序设计: 第一等级的程序能够计量轴转动的次数。使用计量圈数的图标而不是计量角度的图标。 使用一个触动传感器以便来控制程序的数据采集。 同学们可以使用工具 来处理原始数据,将原始数据除以16。得到的图表如下页的图所示。 来测量每一个装置的旋转速度。要做到这些,一开始在程序中要用容器来储存测得的数据,对这些数据求偏导。最后的图表显示了每秒钟的旋转数,这 样能够让你的学生看到在电容器放电时装置的运转速度。 比较两组的数据。哪一个转动的次数多, 哪一个转动的时间长, 哪一个在启动的时候的转速快? 如果使用大转轮来控制电容器的情况会怎样,然后拆掉连接线。所测得的数据会与用马达的装置相同吗?为什么会或为什么不? 电容驱动两种装置的结论是什么?当在给电容器充电充满时红灯会亮,这样每次储存的能量都差不多。这能量能够驱动马达和 转轮。因为转轮比马达的手柄大得多,故而使马达的运动空间更大。这样使用的能量更多,从而 使转轮运动的时间不长。另外需要说明的是大转轮产生的摩擦力和空气阻力更大。电容器内储存 的能量需要来克服它。 在这个实验中有多种能量形式的转换发生。产生的动能转变为电能,这就是储存在电容器内 的能量。然后,电能又转化为动能使马达或者转轮转动。需要说明的是其中的一部分能量会去用 来克服摩擦力和空气阻力。你可以向学生说明这部分能量。 使用转轮做实验的同学在搭建上比使用转轮的同学复杂得多,同时它的工作量也很大,你可 以使用已经搭建好的转轮来进行实验。同时,也可以让使用马达做实验的同学也做做这个实验, 尽量让学生做每一个实验。 每一个学生交出自己实验的实验报告。在一定的时间内运行分别进行多次实验。同学们能够 找到他们实验的平均值。 反思 利用 9684 套装制作一个风车。 加一个角度传感器。 在你前面的实验的基础上思考一下你的风车在 电容器的作用下能够运转多久?试试。 设计一个纸风车。你能用纸板来做叶片。用马达的装置与用大转轮的装置转动会相差多少?将纸 风车与电容器相连接并测试它。 包括测量机器人的外观图纸、程序、数据表、以及总结过程。 风车实验的结果比较接近转轮实验。 总共转的圈数: 67 运行时间:126 延续如何知道风从哪里来? 风向与风速教学目标: 探究风的方向。 探究风的速度。 知道风在一段时间内的变化(方向) 风和温度的关系是什么?关键词汇: 风、速度、方向、温度,研究者一 材料准备: 9684、RCX,角度传感器、温度传感器 2.风有没有速度? 联系 风有没有方向?气象上把风吹来的方向确定为风的方向。因此,风来自北方 叫做北风,风来自南方叫做南风。气象台站预报风时,当风 向在某个方位左右摆动不能肯定时,则加以 “偏”字,如偏北 风。当风力很小时,则采用 “风向不定 ”来说明。 为学校设计一台小小的气象站,可以观测学校里面的风的方向: 搭建参考方案 建构测量风向肯定需要一定的高度, 既然有一定的高度要求之后,就 需要加强它的结构。 用页片的转动来观测风向。 搭建参考方案 II 利用页片的转动,以及角度传感器的反馈,来观察风的方向! 角度传感器可以通过角度转动的方向,通过 数据采集来知道风的方向。 角度传感器不但可以根据旋转角度的正反来观 察风的方向,还可以利用软件的数据分析功能来 判别速度的变化。 一个合格的气象站,还必须是牢固的,经得起风 雨的吹打,所以结构也是至关重要的。 引导孩子们制作牢固的结构! 风向的测量单位,我们用方位来表示。如陆地上,一般用 16 个方位表示,海上多用 36 个方位表 示;在高空则用角度表示。用角度表示风向,是把圆周分成 360 度,北风 90度,南风 180度,西风 270度,其余的风向都可以由此计算出来。 测定风向的仪器之一为风向标,它一般离地面 10-12 米高,如果附近有障碍物,其安置高度至少 要高出障碍物 米以上,并且指北的短棒要正对北方。风向箭头指在哪个方向,就表示当时刮什么方向的风。测风器上还有一块长方形的风压板 重型的重800 克,轻型的重 200 ,风压板旁边装一个弧形框子,框上有长短齿。风压板扬起所过长短齿的数目,表示风力大小。现在,气象 台站普遍采用得是我国自行设计制造的 EIJ 型电接风向风速计。 采集程序: 编写程序,让角度传感器采集数据, 0。05 采集一次,采集 1000 将采集到的数据上传电脑:孩子们可以通过软件的研究者的数据采集界 面来观察角度传感器所记录的角度的转动, 从而观察到这一段时间风的方向的变化。 大雨 的为正方向,小于零的为负方向。再通过数据计算分析界面的分析可以看出风的 速度的变化! 将风转动的角度除以时间就得到的是风速的变 化过程。 时间)1.把气象站拿到教室外面去,观察一段时间的风向的变化。 2.吹风游戏。 全班风两组,一组往一个方向吹,另一组朝另一个方向吹,通过数据的观察,看哪组的掌握风向 的时间最长! 可以通过这种数据类型 从大于零和小于零的面积 来区分出哪组获胜。 风速与温度有关系吗? 假设有关系的话 内某方向风出现的次数和各方向风出现的总次数的百分比,即 风向频率=某风向出现次数/风向的总观测次数 100% 由计算出来的风向频率,可以知道某一地区哪种风向比较多,哪种风向最少。根据观测发现,我 国华北、长江流域、华南及沿海地区的冬季多刮偏北风 (北风、东北风、西北风 ),夏季多刮偏南 风(南风、东南风、西南风 将你的采集的数据分析,编写实验报告并在下次课之前各小组交流自己的实验报告 反思 延续 是不是风速快,温度一定低呢? 培养他们的合作意识。 阳光寻觅者! 能源,智能教学目标: 将能源的方式与方法使用在机器人上面。能源世界 如何编写含有传感器的程序。 通过实验,可以优化一个值(例如光线强度) 传感器读到的值为控制一个装置的动作提供一个反馈。关键词汇: 太阳能,电容,机器人 材料准备: 9684,RCX, 设计一辆小车,它可以跟踪光线,并用太阳能电池板产生电能来为电容充电。在电容充电后, 必须能驱动车辆至少几秒钟。当车辆停下来时,需要对电池重新充电,如何保证车辆在任何 时候停下后,太阳能电池板能正对太阳。 联系 这里有一个解决方案,使用了一个触动传感器和一个光线传感器。对车辆进行编程,使它向前运 动,当触动传感器按下时,车辆停止,并慢慢转动来寻找最亮的光线。一旦车辆找到了哪个方向 光线最亮,它将转动到这个方向,然后停下来。 搭建提示: 车辆使用两个装在后轮的马达来驱动, RCX 装在车辆上面。 你的车辆应该可以自由地左右转 动。提示:前面的两个轮子应该安装在不同的轴上,这样可以以不同的速度转动,也可以在前面 只使用一个轮子,就像一辆三轮车。安全地在车辆上面安装太阳能电池板,添加一个触动传感器 来控制车辆停止,添加一个光线传感器来寻找最亮的光线。 这两车可以使用一个或两个马达,但必须保证车辆可以向前和转弯。 这是一辆使用一个马达的车辆: 如果有多余的马达,学生可以设计他们自己的双马达车,下面给出一个例子。 建构 编程提示 在编程时,你需要给你的车辆一系列的指令让它能侦测到哪个方向的光线最亮,并且在最亮 时停下来。用于完成一个任务的一系列的指令成为一个算法。 这里提供了一个可行的算法:让车辆一直随着光线传感器的值增加而转动(也就是光线一直 在变亮),一旦光线传感器的值减小, 车辆转到先前的位置并停下来。 这个算法的优点的非常简单, 但也有缺点,你能想出它的缺点吗? 你能想出其它用来找出最亮光线并停在哪里的算法吗? 在你编程之前,集体讨论在车辆转动时能用来测定哪个方向的光线最强的方法,在转动整整 一圈时,控制车辆回到光线最强的地方。 为你的计算机程序选择算法。你可以使用上述简单的算法或你自己的算法。 1.光照条件在车辆转动时保持不变的情况下, 这个复杂的算法能在很大范围的光线下工作得非常 好。而简单的算法则容易受到外界的干扰,例如影子、眩目光线和其它光线问题都会影响其正确 性。在一个暗淡的房间里,只在车辆附近使用单一的光源(例如阅读台灯,大功率射灯等)的情 况下,车辆也可以很好工作。 2.在上传数据画面了添加以新的页面,上传这个初学者程序( Pilot program )收集到的数据。分 析这些数据,检查车辆是否找到最亮的光线。 注意:如果你使用如下算法:让车辆转动整整一圈,然后回到最亮的位置。那么,你只需要比较 第一和第二次转动采集到的数据就可以看出是否找到最亮的光线。 你的车辆找出了最亮的光线吗?反思 一天中,太阳的位置不停在变化。更改车辆的设计,在停车期间如果光线改变,车辆可以旋转并 找到新的最亮地方。 延续

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