Тема: Реактивные и ракетные двигатели

План урока

Перейти к поиску

Подготовка Убедитесь, что у каждого ученика есть дневник. Подготовьте практический материал для каждой группы из 2-4 учеников. Покажите источники, на которые ученики могут ссылаться на протяжении всего урока. (Необязательно) Распечатайте один пакет практических заданий  на группу из 4 учеников.
Совет Головы вверх! Пожалуйста, сделайте копию любых документов, которыми вы готовы поделиться с учениками. Для экономии бумаги печатайте две страницы на одной с обеих сторон.
Словарь ...

Повестка дня

• 1. Разминка (10 мин)
  2. Мои технологичные друзья Обзор
  3. Активность (30 мин)
  4. __________________
  5. __________________
  6. Подведение итогов (5 мин)
  7. Деятельность по распространению знаний

Резюме
ДИАПАЗОН ОЦЕНОК
1-2 место

РАЗМЕР ГРУППЫ
2-4 ученика

АКТИВНОЕ ВРЕМЯ
45 минут

ОБЩЕЕ ВРЕМЯ
45 минут

ОБЛАСТЬ НАУКИ
Материаловедение

КЛЮЧЕВЫЕ ПОНЯТИЯ
Материаловедение, свойства материалов

ОБЗОР

 Этот урок посвящен аэрокосмической технике и тому, как космический полет был осуществлен с инженерной точки зрения. Учащиеся строят и запускают модель ракеты и рассматривают силы, действующие на ракету и другие принципы и проблемы реального запуска космического корабля. 

• Узнайте об аэрокосмической технике.
• Узнайте о инженерном проектировании и редизайне.
• Узнайте о космическом полете.
• Узнайте, как инженерия может помочь решить проблемы общества.
• Узнайте о командной работе и решении проблем.

Цели

Ученики будут:

• .

Ожидаемые результаты учащихся

.

Уроки

В конце этого урока проводится очень простая практическая демонстрация принципа работы двигателя переменного тока, который можно собрать в классе. Учитывая, что для двигателей переменного тока требуется более сложный источник питания, чем для двигателей постоянного тока, в настоящее время не считается разумным предлагать что-либо более сложное.

Этот урок фокусируется на следующих аспектах трехмерного обучения:

Научная и инженерная практика	Ключевые дисциплинарные идеи	Сквозные концепции
Планирование и проведение расследований. Планируйте и проводите совместное расследование, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательства, чтобы ответить на вопрос. Участие в аргументации, основанной на доказательствах. Постройте аргумент с доказательствами в поддержку утверждения.	Структура и свойства материи. Существуют различные виды материи, и многие из них могут быть как твердыми, так и жидкими, в зависимости от температуры. Материя может быть описана и классифицирована по ее наблюдаемым свойствам.	Узоры. Можно наблюдать закономерности в мире природы и преобразованном человеком.

Материалы и подготовка

Строительные материалы (для каждой команды) Примечание по безопасности:  Этот урок для учащихся под постоянным наблюдением ответственного учителя или группы учителей, имеющих опыт работы с комплектами для запуска ракет. Всегда соблюдайте правила техники безопасности, принятые в вашей школе. Требуемые материалы Комплект модели ракеты Эстес ( www.estesrockets.com ) Модели ракет ( www.modelrockets.co.uk ) Местные хобби-магазины Дополнительные материалы Доступ в Интернет для изучения www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/rocket/ для исследований и использования онлайн-симулятора ракеты. Соображения безопасности Преподаватели и учащиеся должны знать, что большинство коммерчески доступных ракет выделяют значительное количество тепла. Следует проявлять большую осторожность, чтобы точно следовать инструкциям производителя.  Учащиеся и ответственный преподаватель должны ВНИМАТЕЛЬНО прочитать и следовать инструкциям производителя ракеты. Учителя, которые никогда не руководили запуском ракеты, могут захотеть объединиться с учителем, который провел свой первый запуск. Обязательно соблюдайте правила безопасности вашей школы. Запуск должен производиться на открытом воздухе.  Студенты и другие лица, не участвующие в запуске ракеты, должны находиться на расстоянии не менее 250 футов от места запуска.  Все члены стартовой группы должны носить защитные очки.  Ракеты показанного типа зажигаются электрически парой проводов длиной около 20 футов. Стартовая команда должна стоять за защитным барьером. При необходимости они могли даже сидеть в машине. Обратите внимание, что альтернативой комплектам для запуска ракеты может быть использование ножного насоса и запуск воздушной ракеты (используя пустую бутылку из-под газировки или другой контейнер для ракеты).  Тестовые материалы Ракетная пусковая установка Ракета Защитные очки Защитный барьер, если необходимо Открытое пространство и хороший день

 

 

Тестовые материалы и процесс

goce-bigstock.com Материалы Ракетная пусковая установка Ракета Защитные очки Защитный барьер, если необходимо Открытое пространство и хороший день Процесс Испытайте ракеты, следуя инструкциям по запуску на комплекте ракетной установки, уделяя особое внимание соображениям безопасности.

 

 

Задача инженерного проектирования

Вызов дизайна Вы являетесь частью команды инженеров, перед которой стоит задача построить модель ракетной установки, а также спроектировать и построить ракету, которая может подняться выше и прямее по сравнению с другими командами в вашем классе. Критерии  Предназначен для подъема на самую высокую и прямую Ограничения Используйте только предоставленные материалы комплекта

 

 

Инструкции и процедуры деятельности

1.     Разбейте класс на команды по 2-4 человека. 2.     Раздайте рабочий лист " ", а также несколько листов бумаги для набросков.  3.     Покажите учащимся «Руководство НАСА по ракетостроению для начинающих» ( www.grc.nasa.gov/www/k-12/rocket/ ) и ознакомьтесь с онлайн-симулятором ракеты. Вы можете спросить учащихся, как, по их мнению, может летать ракета и как инженеры должны учитывать полезную нагрузку, погоду, форму и вес ракеты при разработке новой или модифицированной конструкции ракеты. 4.     Ознакомьтесь с процессом инженерного проектирования, задачей проектирования, критериями, ограничениями и материалами комплекта.  5.     Попросите учащихся начать мозговой штурм и набросать подробную схему того, как их ракета будет выглядеть после завершения. Они также обсудят, как они будут работать вместе, чтобы построить свою ракетную установку. Они должны оценить, на какую высоту, по их мнению, полетит их ракета. Они должны подумать о том, что они могут сделать в своей конструкции, чтобы их ракета летела выше и прямее.  6.     Обеспечьте каждую команду своей экипировкой. 7.     Объясните, что учащиеся должны построить ракету и ракетную установку, используя предоставленный набор.  8.     Объявите, сколько времени у них есть на сборку (рекомендуется 45 мин).  9.     Используйте таймер или онлайн-секундомер (функция обратного отсчета), чтобы следить за временем. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Дайте учащимся регулярные «проверки времени», чтобы они не отвлекались от задания. Если они борются, задавайте вопросы, которые быстрее приведут их к решению.  10.        Команды строят свои ракетные установки.  11.        Проверьте ракеты, следуя инструкциям по запуску на комплекте ракетной установки. 12.        Команды должны наблюдать и документировать схемы полета своей ракеты и ракеты другой команды. 13.        Всем классом обсудите вопросы для размышления учащихся. 14.        Дополнительную информацию по теме см. в разделе «Копаем глубже». Расширение деятельности Предложите учащимся более старшего или более продвинутого уровня использовать альтиметр для измерения ускорения в рамках этого урока и включить обсуждение перегрузки. Младшие учащиеся Для младших школьников можно провести  урок по ракете с водяным давлением под названием «Запуск водяной ракеты».  Рефлексия (тетрадь инженерная) 1.     Насколько высота, которую, по вашим оценкам, достигнет ваша ракета, соотносится с фактической предполагаемой высотой?  2.     Как вы думаете, что могло вызвать разницу в достигнутом вами росте?  3.     Ваша ракета стартовала прямо вверх? Если нет, то почему вы думаете, что он отклонился от курса?  4.     Считаете ли вы, что это задание было более полезным для команды, или вы предпочли бы работать в одиночку? Почему?  5.     Вы вообще регулировали свою модель ракеты? Как? Как вы думаете, это помогло или помешало вашим результатам? 6.     Как, по-вашему, ракета повела бы себя иначе, если бы ее запускали в невесомой атмосфере? 7.     Какие меры безопасности, по вашему мнению, учитывают инженеры при запуске настоящей ракеты? Рассмотрите расположение большинства стартовых площадок как часть вашего ответа. 8.     Когда инженеры проектируют ракету, которая помимо груза будет перевозить людей, как, по вашему мнению, изменится ракета с точки зрения конструкции, функциональности и характеристик? 9.     Считаете ли вы, что конструкции ракет сильно изменятся в ближайшие десять лет? Как? 10.        На какие компромиссы приходится идти инженерам при рассмотрении соотношения объема/веса топлива и веса груза?   Модификация времени Урок можно провести всего за 1 урок для старших школьников. Однако, чтобы помочь учащимся не торопиться и обеспечить их успех (особенно для младших школьников), разделите урок на два периода, чтобы дать учащимся больше времени для мозгового штурма, проверки идей и окончательной доработки своего дизайна. Проведите тестирование и подведите итоги на следующем занятии.

 

 

Процесс инженерного проектирования

 

 

Запас слов

Ограничения: ограничения по материалам, времени, размеру команды и т. д. Критерии: условия, которым должен удовлетворять дизайн, например, его общий размер и т. д. Инженеры: Изобретатели и решатели проблем мира. В инженерии признано двадцать пять основных специальностей. Процесс инженерного проектирования: инженеры-технологи используют для решения проблем.  Инженерные привычки мышления: шесть уникальных способов мышления инженеров. Итерация: тестирование и редизайн — это одна итерация. Повтор (несколько итераций). Полезная нагрузка: количество товаров, перевозимых транспортным средством, самолетом или космическим кораблем. Прототип: рабочая модель тестируемого решения. Ракета: летательный аппарат в форме трубы, который приводится в движение горячими газами, выделяемыми двигателями в его задней части.

 

 

Копать глубже

Интернет-соединения Хронология истории ракет Руководство НАСА для начинающих по ракетам   Virgin Galactic Human Space Flight NASA Parker Solar Probe Рекомендуемое чтение «Иллюстрированная история ракет» ( https://www.nasa.gov/sites/default /files/atoms/files/rockets-guide-20-history.pdf ) Письменная деятельность  Напишите эссе или абзац, описывающий пример ракет, которые могут быть использованы для помощи обществу в мирное время.

 

 

Согласование учебной программы

Учащиеся получат представление о характеристиках и области применения технологий. Учащиеся будут понимать роль общества в развитии и использовании технологий. Учащиеся разовьют понимание влияния технологий на историю. Учащиеся разовьют понимание атрибутов дизайна. Учащиеся разовьют понимание инженерного проектирования. Учащиеся будут лучше понимать роль устранения неполадок, исследований и разработок, изобретений и инноваций, а также экспериментирования в решении проблем. Учащиеся разовьют навыки применения процесса проектирования

 

 

Рабочий лист

Работа в команде инженеров и планирование Вы являетесь частью команды инженеров, перед которой стоит задача построить модель ракеты из комплекта, который может подняться выше и прямее по сравнению с другими командами в вашем классе. Вы будете искать идеи в Интернете (если у вас есть доступ к Интернету), узнавать о конструкции ракет и полетах, а также работать в команде над созданием и испытанием своей ракеты. Вы рассмотрите результаты других команд, заполните лист для размышлений и поделитесь своим опытом с классом. Фаза исследования Прочитайте материалы, предоставленные вам учителем. Если у вас есть доступ в Интернет, посетите также веб-сайт www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/rocket/, чтобы получить дополнительную информацию и воспользоваться онлайн-симулятором ракеты RocketModeler III. Этап планирования и проектирования На отдельном листе бумаги нарисуйте подробную схему того, как будет выглядеть ваша ракета в собранном виде, и оцените, насколько высоко вы поверите своей ракете при движении. Есть ли что-нибудь, что вы можете сделать, чтобы заставить вашу ракету лететь выше и прямее? Сборка и запуск Вместе с командой постройте свою ракету, но всегда под присмотром учителя! Затем вы испытаете ракету. Обязательно наблюдайте, как высоко и как прямо летят ракеты, построенные другими командами. Этап размышления/презентации Заполните прилагаемый бланк для размышлений учащихся и расскажите классу о своем опыте выполнения этого упражнения.   Отражение Ответьте на вопросы для размышления ниже: 1.     Насколько высота, которую, по вашим оценкам, достигнет ваша ракета, соотносится с фактической предполагаемой высотой?     2.     Как вы думаете, что могло вызвать разницу в достигнутом вами росте?     3.     Ваша ракета стартовала прямо вверх? Если нет, то почему вы думаете, что он отклонился от курса?     4.     Считаете ли вы, что это задание было более полезным для команды, или вы предпочли бы работать в одиночку? Почему?     5.     Вы вообще регулировали свою модель ракеты? Как? Как вы думаете, это помогло или помешало вашим результатам?     6.     Как, по-вашему, ракета повела бы себя иначе, если бы ее запускали в невесомой атмосфере?     7.     Какие меры безопасности, по вашему мнению, учитывают инженеры при запуске настоящей ракеты? Рассмотрите расположение большинства стартовых площадок как часть вашего ответа.     8.     Когда инженеры проектируют ракету, которая помимо груза будет перевозить людей, как, по вашему мнению, изменится ракета с точки зрения конструкции, функциональности и характеристик?     9.     Считаете ли вы, что конструкции ракет сильно изменятся в ближайшие десять лет? Как?     10.                       На какие компромиссы приходится идти инженерам при рассмотрении соотношения объема/веса топлива и веса груза?