资源简介

Lesson 16 美妙的八音盒
教学内容
齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递动力的机械元件。齿轮是重要的传动工具，齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。本节课以“如何利用齿轮让八音盒上的“小女孩”旋转起来”为题展开实验，通过设计齿轮组合了解齿轮可以改变运动方向的特点，并利用此特点让八音盒上“小女孩”转动。通过建立推测，制作模型、测试推测，验证结果，得出结论的过程，了解产品设计中机械元件应用过程，培养学生以模型为基础，建立机械结构与物体运动之间的关联，并进一步总结略合齿轮的齿数对运动效果的影响，并将其应用到，生活中的创新思维能力。
教学目标
科学知识：齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮是重要的传动工具。齿轮
通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩，改变运动方向和改变运动形式等功能。
科学探究：以“如何利用齿轮让八音盒上的“小女孩”旋转起来”为题，培养学生以模型为基础，并进一步总结嘴合齿轮的齿数对运动效果的影响，并将其应用到生活中的创新思维能力。
科学应用：电动八音盒。
跨学科内容：技术（T）：Z字钢轴为福动的动作提供稳定便提的抓握。
工程（E）：在八音盒的产品设计中加入八音盒的设计。数学（M）：统计齿轮的齿数运动速度之间的关系。
教学重点
理解齿轮是可以传递动力的机械元件。力的方向是可以通过齿轮的相互作用而改变的。
教学难点
建立齿轮的齿数与运动速度之间的关系，河整齿轮齿数改变运动速度。
教学准备
解决问题所需要的材料：舞者卡纸模型、木棒、Z字钢轴、固定圈、泡沫齿轮、泡沫國盘、八音盒模型。牙签。
工具包：双面胶、剪刀、透明胶带。
安全提示：本实验中牙签、剪刀为尖锐物品，请学生使用时注意尖锐端不要指向自己或其他学生，避免伤害。在非教师示意实验环节，不可资自尝试或吞食任何实验素材，不可在小组中使用实验物品进行打解，更不可将实验用品用于他用，一经发现，老师可没收实验材料，确保学生实验安全。
教学活动流程
一、引入(5min)
师：STEAM科学大课堂开始啦！
让我们看一段爆眼球的视频。。
教师根据爆眼球视频内容，引导学生展开讨论。
* 主题引入
师：视频中八音盒“小王子”是如何转动的？ （提示：这边护发条，围绕某个中心原地自动360度转动）师：根据你的推测，这个转动发生的原理可能是什么？（提示：学生自主推测）
*实验引入
师：联系生活观察结构，哪个结构与物体转动有关？ （提示：见PP图片，齿轮可以让物体转动起来。师：如果要设计一个八音盒，你准备如何利用齿轮结构制作一个八音盒，让“小女孩”转动起来？（提示：学生设想自己的创意）
今天，我们就一起利用齿轮让“小女孩”转起来吧
二、实验过程（30min）
* 认识材料
师：请取出袋子中的材料，看看它们如何帮助你解决实验问题？
教师带领学生从袋子中取出材料，根据学生水平及实验需要，引导学生初步观察，并了解不同实验材料特征及使用方法。
#开始实验
教师引导学生开展探究实验，（注意：探究过程中，应以学生自主探究为主，如果学生遇到操作问题，教师可根据情况选择为学生展示相应的手部视频，带助学生了解操作方法。）
1.建立假设，制作模型
师：观察齿轮结构与普通的轮子比较（提示：结合pPt图片和素材中的PVC材料，注意齿轮的齿数之间，的距离），请描述齿轮有什么特点？生活中大家都知道齿轮有要些应用？（提示：PP当中展示齿轮图片。）学生根据图片比较说明齿轮的特点，举例生活中齿轮的应用场景。
师：如果让你将这个普通的“轮子”改装为一个齿轮，你有什么办法？利用现场材料，尝试改装这个， “轮子”,学生根据手边材料，思考改装的方法。
师：现在有两个齿轮，要如何让它们两个动起来？你的转动遇到什么问题？ （提示：注意齿轮齿与齿之间的距离影响齿轮的转动。）
学生转动齿轮，观察齿轮齿之间的夹角影响齿轮的转动。
师：根据手部视频（示范用牙签改装，注意提示齿与齿之间的一致），按照老师的示范改装好齿轮。比对你与老师改造的差别，它们有几种组合方式？当两个齿轮动起来，它们的运动方向是如何的？ （提示：A.两个齿轮在同一个平面中，齿轮以相反的方向运动B.两个齿轮相互便直，两个齿轮转动面相互重直）学生2人一组，用两个齿轮进行尝试，观察有几种运动方式，并陈述自己观察到的现象。
师：如果要利用这个机械结构制作一个可以让“小女孩”旋转的八音盒，你认为哪一种更适合？为什么？（提示：用B）
学生2人一组讨论并说明选择的依据。
师：接下来根据手部视肠中老师的操作，组装八音盒框架。（提示；拿出方形纸板，观察其四壁上的孔，选择孔在中央位置的任何一面朝上放置，同时将2字钢轴穿过侧面的孔，穿入一个固定图，并穿过制作好的四盘泡沫齿轮的中部孔，再次穿入一个固定圈将其固定，并将7.字钢触穿过对面的侧面纸板上的孔，使用固定圈固定；将木棍自上而下穿过方形纸食，并穿入泡沫齿轮，用同样的方法进行固定；将各个部，位调整合适，检查活动是否顺利。）
学生组装八音盒模型，并选择齿轮的组合方式。
2.验证推测，确定最优模型
师：你的八音盒的“小女孩”转起来了吗？她转动的速度如何？你认为你选择的齿轮组方式有什么优点？
（提示：这样组合相比较并排放置的齿轮更节约空间。）学生根据设计的小女孩转动情况，陈述现象。
师：两个齿轮垂直转动还有哪些可能？根据实验记录单中展示，你的两个齿轮是如何组合在一起的？阿样是相互重直的转动，哪种方式更好？并将实验结果记录在实验记录单上。
学生测试并说明两个齿轮如何排放，并将实验结果记录在实验记录单上。
3.优化方案，再次测试
师：根据称的测试，两个齿轮涯直组合时需要注意什么？ （啮合要紧密）学生根据测试，说明齿轮重直组合时的注意事项。
师：你认为齿轮转动过程中，如果齿数发生了变化，可能对小女孩转动带来什么影响？ （提示：齿轮上齿数对小女孩转动带来影响）
学生建立推测，并说明可能会带来什么影响。
师：观察你设计的齿轮和另一个齿轮各是几个齿的？缓缓转动，观察靠近手边的齿轮转动的速度与小女孩转动的速度之间有什么关系？ （提示：手转动的齿轮的齿数与小女孩转动的速度之间有关系。）
学生统计两个齿轮的齿数的不同，观察手播动的齿轮与连动转动齿轮的速度。
师：人手摇动多快，它转多快。如果我们让它们转动速度不一样，例如少摇一点（慢慢摇动把手），她转动不变，让我们更省力，你要如何去做呢？ （提示：与齿数有关）我们来分析一下，生活中哪个机械，设计是符合我们少转，它多转的（提示：自行车， ppt中展示自行车大小齿轮的位置和关系，联系生活。帮助学生分析，齿轮的齿数不同，两个相连接后效果不同。）
学生2人一组讨论思考并陈述思考结果。
4.改变实验条件，设置实验变量，收集数据。
师：如果要让它们转动速度不一样，你要如何去做？”学生思考并测试自己的设想。
师：根据手部视频（调整圆盘上牙签的数量，增加齿数为12齿，调整齿数为4齿，分别测试）学生根据手部视频，测试。
师：你让两个转动速度不一样了吗？是怎么实现的？这说明什么？ （提示：齿轮组两个齿轮齿数不同）「学生总结并说明实验结果。
5.拓展活动
师：根据实验记录单上记录的情况，说一说，八音盒上的小女孩是如何转起来的？哪种齿轮的组合作用，效果最好？齿轮有什么作用和特点。
学生根据实验记录单上的记录结果，分析实验数据得出结论，
三、讨论与分享（5min）
教师引导学生对以下问题展开讨论，分享自己的观点。
八音盒中的齿轮是那种组合方式？
2.齿轮的转动有什么特点？
3.如果“小女孩的转动”速度和手摇的速度不同，你有什么办法？
四、实验结论（2min）
师：通过这个实验，请陈述一下你所看到的现象，并解释这个实验现象背后的科学原理。（教师可根据学生分享与讨论的内容，结合以下信息做简要总结。）
总结：
师：齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递动力的机械元件。两个齿轮有两种组合方式，在同一个平面或者相互垂直；其中八音盒选择的是相互垂直的啮合方式，最终实现了让八音盒上的小女孩旋转起来。齿轮的转动是因为啮合的作用，通过A转动可以带动B转动，力是可以传动的，齿轮的机械作用与两个相，互啮合的齿轮的齿数是有关的，当改变两个相互嗜合的齿轮的齿数时，可以改变被传动的齿轮的转动速度。
（提示：根据师训视频中的实验总结部分，了解本次实验的原理。）
五、拓展与迁移（2min）
科学大讲堂
教师可利用“科学大讲堂”视频，希助学生拓展本节课相关知识。
师：科学大讲堂中发生了哪些有意思的事情和有趣的实脸呢？让我们一起去看看吧，播放科学大讲堂视频。
六、回顾与总结（Imin）
教师请学生拿出活动单页，引导学生完成自我反思与评价。
师：经过本节课的学习，你得到哪些收获和成长？请将你本节课的实验收获和心得以及还雷提高和优化[的部分记录在《回顾与总结>表中，并对自己本堂课在科学兴趣、科学实践。科学思维方面的成长给子评价。(共24张PPT)
美妙八音盒
1.八音盒“小王子”是如何转动的？
2.根据你的推测，这个转动发生的原理可能是什么？
1.联系生活观察结构，哪个结构与物体转动有关？
2.如果要设计一个八音盒，你准备如何利用齿轮结构制作一个八音盒，让“小女孩”转动起来？
今天，我们就一起来利用齿轮，让八音盒的“小女孩”转起来吧！
舞者卡片
八音盒框架
齿轮
圆盘
木棍
Z字轴
固定圈
牙签
提示：其中透明胶带，剪刀来自工具包，使用完毕后放回工具包。
透明胶带
剪刀
1.普通轮子与齿轮有什么不同？
请描述齿轮有什么特点？生活中大家都知道齿轮有哪些应用？
如果让你将这个普通的”轮子“改装为一个齿轮，你有什么办法？利用现场材料，尝试改装这个”轮子”。
现在有两个齿轮，要如何让它们两个动起来？你的转动遇到什么问题？
2.制作齿轮模型
按照老师的示范改装好齿轮。比对你与老师改造的差别，它们有几种组合方式？当两个齿轮动起来，它们的运动方向是如何的？
3. 制作八音盒
如果要利用这个机械结构制作一个可以让“小女孩”旋转的八音盒，你认为哪一种更适合？为什么？
根据的操作，组装八音盒框架。
你的八音盒的“小女孩”转起来了吗？ 她转动的速度如何？你认为你选择的齿轮组着方式有什么优点？
两个齿轮垂直转动还有哪些可能？根据实验记录单中展示，你的两个齿轮是如何组合在一起的？同样是相互垂直的转动，哪种方式更好？并将实验结果记录在实验记录单上。
5.优化八音盒
根据你的测试，两个齿轮垂直组合时需要注意什么？
齿轮转动过程中，如果齿数发生了变化，可能对小女孩转动带来什么影响？
观察你设计的齿轮和另一个齿轮各是几个齿的？缓缓转动，观察靠近手边的齿轮转动的速度与小女孩转动的速度之间有什么关系？
人手摇动多快，它转多快。如果我们让它们转动速度不一样，例如慢慢摇动把手，她转动不变，让我们更省力，你要如何去做呢？
生活中哪个机械设计是符合我们少转，它多转的
6.如果要让它们转动速度不一样，你要如何去做？
根据手部视频，调整圆盘上牙签的数量，增加齿数为12齿，调整齿数为4齿，分别测试。
两个转动速度还一样吗？是怎么实现的？这说明什么？
7. 分析数据，得出结论
根据实验记录单上记录的情况。
说一说，八音盒上的小女孩是如何转起来的？哪种齿轮的组合作用效果最好？ 齿轮有什么作用和特点？
1.八音盒中的齿轮是哪种组合方式？
2.齿轮的转动有什么特点？
3.如果“小女孩的转动”速度和手摇的速度不同，你有什么办法？
齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。两个齿轮有两种组合方式，在同一个平面或者相互垂直；其中八音盒选择的是相互垂直的啮合方式，最终实现了让八音盒上的小女孩旋转起来。齿轮的转动是因为啮合的作用，通过A转动可以带动B转动，力是可以传动的，齿轮的机械作用与两个相互啮合的齿轮的齿数是有关的，当改变两个相互啮合的齿轮的齿数时，可以改变被传动的齿轮的转动速度。
请你回顾本堂课的学习过程
用心记录下自己的成长与收获吧！

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