Урок
Цель проекта:
- Понять устройство эскалатора и продемонстрировать принцип его работы через модель.
- На практике увидеть преобразование механического движения (из вращательного в поступательное).
Межпредметные связи:
- Физика: механическое движение, сила, момент вращения, трение.
- Технология: работа с картоном, сборка, ручной труд.
- Инженерия: понимание логики механизма, моделирование.
- Математика: расчёт размеров, соблюдение пропорций.
Инструкция для учителя:
Разделите учащихся на группы по 4-5 человек.
В начале урока задайте учащимся вводные вопросы:
- Как инженеры проектируют машины, которые безопасно перевозят людей между этажами?
- Как, используя простые физические законы (сила, движение, передача энергии), можно сделать модель эскалатора?
- Каким образом в будущем эскалаторы можно сделать более экологичными, эффективными и безопасными?
Объясните по иллюстрации основные части эскалатора и правила безопасности (ступени, поручень, цепь, двигатель).
Проведите краткий инструктаж по технике безопасности во время работы
Теоретическая часть
Каждый день тысячи людей в торговых центрах передвигаются между этажами с помощью эскалатора. Но что произойдёт, если эскалатор внезапно выйдет из строя? Как инженеры делают такие устройства безопасными и эффективными? Сегодня вы попробуете себя в роли инженера и создадите работающую модель эскалатора!
Эскалатор — это система движущихся ступеней, предназначенная для транспортировки людей вверх и вниз. Он состоит из ступеней, цепного механизма, двигателя, поручня и защитного каркаса.
Принцип работы эскалатора:
Ступени:
- Каждая ступень соединена в бесконечную цепь.
- При движении верхняя часть образует ровную лестницу, а нижняя часть скрывается внутри механизма.
Цепная система:
- Двигает ступени по замкнутому кругу.
- Похожа на велосипедную цепь, но более сложная.
Двигатель:
- Основной источник энергии.
- Преобразует электрическую энергию в механическую и приводит всю систему в движение.
Редуктор:
Преобразует скорость вращения двигателя в удобное движение ступеней.
Поручень:
- Двигается с той же скоростью, что и ступени.
- Помогает пассажирам сохранять равновесие.
С физической точки зрения:
Работа эскалатора основана на преобразовании вращательного движения в поступательное. Здесь применяются второй закон Ньютона, сила трения, момент вращения и преобразование энергии (электрической → механической).
В реальности эскалаторы используют двойную цепную систему: одна приводит в движение ступени, другая — поручни.
Практическая часть
Работа эскалатора основана на преобразовании вращательного движения в поступательное. Здесь применяются второй закон Ньютона, сила трения, крутящий момент и преобразование энергии (из электрической в механическую).
В настоящих эскалаторах используется двойная цепная система: одна приводит в движение ступени, другая — поручень.
Шаг 1. Вырежьте две картонные втулки длиной 6 см.
Шаг 2. Обведите их на гофрокартоне и вырежьте 6 кругов. Четырьмя кругами закройте торцы втулки и склейте.
Шаг 3. Вставьте шпажку в центр, оставив снаружи небольшой отрезок. Лишнее отрежьте.
Шаг 4. Вырежьте из картона прямоугольники: 15*3 см (6 шт.) и 6*3 см (6 шт.). Склейте их по 3, чтобы получились 2 утолщенных прямоугольника 15*3 см и 2 — 6*3 см.
Шаг 5. На поверхность втулки нанесите полоски термоклея, чтобы ремень не скользил.
Шаг 6. Прикрепите к одной втулке прямоугольники 15*3 см, к другой — 6*3 см. Это будут опоры.
Шаг 7. Вырежьте 3 прямоугольника 15*30 см из картона.
Шаг 8. Приклейте втулки с опорами на основание так, чтобы между ними оставалось место для ремня.
Шаг 9. Из А4 бумаги сделайте полосы шириной 6 см, склейте их в один длинный ремень. Оберните вокруг втулок и склейте края.
Шаг 10. Из пенополиэтилена вырежьте бруски 6*2 см, разделите их по диагонали на треугольники.
Шаг 11. Приклейте треугольники к бумажному ремню — это будут ступени.
Шаг 12. Сделайте боковые каркасы из картона и прикрепите к эскалатору.
Шаг 13. Закройте боковые щели дополнительным картоном.
Шаг 14. На чёрном картоне нарисуйте и вырежьте декоративные элементы (панели и поручни).
Шаг 15. Приклейте их к бокам конструкции.
Шаг 16. Склейте 2 круга из картона, сделайте в них отверстия. В одно вставьте шпажку длиной 2-3 см — это будет ручка.
Шаг 17. Установите ручку сверху конструкции и закрепите. При вращении ручки ремень будет двигаться, а ступени подниматься и опускаться.
Презентация проектов
Ученики демонстрируют свои готовые модели. При вращении ручки движение ремня вызывает подъем и спуск ступеней, имитируя работу настоящего эскалатора.
Заключение
В результате проекта учащиеся:
- Понимают устройство и принцип работы эскалатора.
- Видят, что из простых материалов можно собрать сложный механизм.
- Развивают инженерное мышление, командную работу и творческие способности.
- Убеждаются в связи теории с практикой: физические законы применяются в реальной жизни.
Итоговая модель картонного эскалатора — это не только поделка, но и наглядный пример механики и инженерии.
Оценивание
Критерии оценки по PBL (обучение на основе проблем):
Problem-Based Learning — это метод обучения, при котором учащиеся осваивают знания и навыки, работая над проектом и решая реальные, интересные и сложные вопросы или проблемы.
Для оценки проекта дайте ученикам этот материал (PBL rubrics — ссылка):
- учащиеся могут объективно оценить работу своих одноклассников.
- учащиеся заранее понимают критерии подготовки,