Движение – это изменение положения тела в пространстве относительно неподвижного объекта с течением времени (в более подробной форме – изменение координаты положения тела в пространстве относительно начала отсчета с течением времени).
Решите задачи
1. Какое расстояние преодолел робот-пятиминутка, движущийся со скоростью 2 м/с за 4 секунды?
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
2. Определите время прохождения роботом расстояние в 20 метров со скоростью 10 м/с.
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
3. С какой скоростью движется робот если он преодолел расстояние в 30 м за 6 секунд?
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Задание 1. На примере первой задачи переведите задачи №2 и №3 самостоятельно в среду программирования.
ЭКСПЕРИМЕНТ
«Движение прямолинейное»
Задание 1. Соберите конструкцию рис.1
|
|
|
Рис. 1.
Задание 1.
Вычислите скорость перемещения фигуры.
|
Ф.И. обучающегося
|
||||
|
t |
1 с |
3 c |
5 с |
7 с |
|
S |
|
|
|
|
|
υ |
|
|
|
|
|
Подсказка |
υ = S/t |
|
|
|
Давайте установим большие моторы на время, указанное в таблице, а мощность - 10 условных единиц.
Сделай вывод:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 2.
Вычислите время. Занесите данные в таблицу
1 оборот колеса равен S= 17, 54 см
|
Ф.И. обучающегося |
||||
|
t |
|
|
|
|
|
υ |
5 м/с |
10 м/с |
15 м/с |
20 м/с |
|
S |
|
|
|
|
|
Подсказка |
t=S/υ |
|||
Большие моторы установим на количество оборотов
Проведите эксперимент с установкой и докажите, что вычисления верны.
Сделайте вывод:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа
«Параллельное движение»
Параллельность – это когда два объекта не пересекаются (не касаются друг друга (если один не находится внутри другого)).
Путь – это длина траектории, по которой движется тело в течение некоторого промежутка времени.
Если объект вышел из одной точки и обратно вернулся в эту же точку, то перемещение его составило 0 м, а путь это расстояние пройденное объектом за некоторый промежуток времени.
Задание 1.
Запустите программу, так чтобы человечек не попал под гусеницу.
Ответьте устно на вопросы
1. Что произойдет, если запустить мотор в конструкции?
2. Как ведут себя человечки во время запуска установки?
3. Движение только одностороннее?
4. Что меняется во время работы установки?
5. Если два человечка расположить на платформе, они будут двигаться? Если они будут двигаться, то относительно чего?
Задание 2.
Вычислите скорость движения объекта.
Для этого измерьте расстояние, на которое переместился человечек от первоначального положения.
S = υ×t
|
№ п.п. |
Перемещение |
Время |
Скорость |
|
1 опыт |
|
|
|
|
2 опыт |
|
|
|
|
3 опыт |
|
|
|
Сделайте вывод:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 3.
Рассчитайте путь и перемещение объекта согласно представленной программы.
|
Путь |
Перемещение |
|
|
|
Равномерное прямолинейное движение - это движение, при котором за любые равные промежутки времени тело совершает равные перемещения.
При таком движении скорость υ тела не изменяется. Расстояние S, которое за время t проходит тело, связано с величиной скорости υ формулой:
|
S= υ*t υср= S/t |
|
Решите задачи
1. Рассчитайте среднюю скорость человека, если его путь составил 10 метров за 5 секунд.
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
2. Автобус за 10 минут преодолел расстояние в 50 метров. С какой скоростью ехал автобус?
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
3. Средняя скорость мотоциклиста составила 30 м/с. Из пункта А в пункт В он добрался за 5 мин. Какой путь преодолел мотоциклист?
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Задание 1. Составьте программу для задачи №1, №2, №3. Запустите программу на микрокомпьютер. Оцените правильность выполнения решения.
ЭКСПЕРИМЕНТ
«Прямолинейное равномерное движение»
|
Эксперимент |
Перемещение |
Время |
Скорость |
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
1. Использую данные с программы и измерив расстояние, на которое переместился человек относительно своего первоначального положения, вычислите скорость.
2. Измерьте расстояние, пройденное человечком за данное время, и вычислите скорость.
3. Измерьте расстояние, пройденное человечком за данное время, и вычислите скорость.
Сделайте вывод:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа
«Программирование – вывод и смена отображений значений
физических величин»
Задание 1.
«Запишите экспериментальные показания»
1. Установку №1 подключить к ноутбуку.
2. Откройте среду программирования Lego EV3
3. Во вкладке ФАЙЛ выберите НОВЫЙ ПРОЕКТ – ЭКСПЕРИМЕНТ
4. Внизу на панели должен отобразиться значок подключенного двигателя с наименованием порта подключения и цвета графика.
5. В настройках для мотора измените единицу измерения на мощность (мощность отвечает за скорость)
6. Укажите время эксперимента 3 минуты
7. В самой нижней части панели составьте программу для двигателя.
8. Запустите программу
9. После запуска программы мотор начнет вращение, а на компьютере одновременно начнет строиться график.
Ответить на вопрос:
1. Проанализируйте полученный график. Что вы можете сказать о скорости движения платформы? Что собой представляет полученный график?
2. Используя программу, меняйте количество секунд от 1 до 20 и параллельно измеряйте пройденное расстояние. Составьте таблицу по полученным данным и постройте график зависимости расстояния от времени.
|
L (м) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t (с) |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
Задание 2.
«Создание программы, рассчитывающая количество оборотов двигателя, время движения тела и расстояние»
1. Программа для подсчета секунд от начала процесса и вывод на дисплей компьютера EV3
Для смены вывода информации нажимаем на соответствующие клавиши микрокомпьютера EV3.
Занесите данные в таблицу
|
№ п.п. |
Время движения |
Количество оборотов |
Расстояние |
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
Движение – понятие относительное. Движение изменяет свое положение относительно другого тела. Тел, окружающегося нас, очень много, и все они лежат не на одной плоскости, т.е. располагаются в пространстве. И многие тела движутся относительно других тел. Например, мы движемся относительно машине. Такое движение называется относительное движение. Это понятие исторически присвоено Галилео Галилею.
Относительное движение может быть, как положительным, так и отрицательным.
Схематическое изображение отрицательной и положительной скорости.
Если два тела движутся со скоростями в одном направлении относительно третьего тела, принятого за тела отсчета, то, чтобы вычислить значение скорости одного из движущих тел относительно другого, необходимо вычесть скорости данных тел.
υ12 = υ1- υ2 – скорость первого тела относительно второго
υ21 = υ2- υ1 - скорость второго тела относительно первого
Если два тела движутся со скоростями в разные направления относительно третьего тела, принятого за тело отсчета, то, чтобы вычислить значение скорости одного из движущихся тел относительно другого, необходимо сложить скорости данных тел.
υ12 = υ1+ υ2 – скорость первого тела относительно второго
υ21 = υ2+ υ1 - скорость второго тела относительно первого
Решите задачи
1. Отметьте на прямой число: 2,-5, 7, -3, 3, -7
2. Робот проехал по прямой 10 метров, а затем выполнил разворот и проехал в обратном направлении 33 метра. Отметьте расположение точек на координатной прямой.
3. Робик и РоБО приняли участие в марафоне «Скорость – это важно!». Отметьте где будет находится Робик, если он выполнил следующие действия: прошел пути в 5 шагов, потом остановился и вернулся на 2 шага назад, потом прибавил скорость до 15 шагов, остановился и вернулся на 20 шаг назад. А РоБО прошел путь в 10 шагов, вернулся на 5 шагов назад, а затем прибавил скорость до 15 шагов. Кто из участников марафона окажется впереди всех? Отметьте движение каждого участника на координатной прямой.
Робик
РоБО
Лабораторная работа
«Программирование – одновременное управление работой двух электромоторов»
Задание 1.
Подключите к одному микрокомпьютеру два двигателя к портам В и С. Составьте программу в среде Lego EV3.
Запустите к одному микрокомпьютеру два двигателя к портам В и С. Составьте программу в среде Lego EV3.
Задание 2.
Измерьте расстояние, пройденное человечками, и время, за которое это расстояние прошли. Вычислите их скорости относительно стола и друг друга. Проведите сравнительный анализ.
|
Физические величины |
Первый человек |
Второй человек |
|
Пемещение (м) |
|
|
|
Время (с) |
|
|
|
Скорость относительно стола (м/с) |
|
|
|
Скорость первого человечка относительно второго (м/с) |
|
|
|
Скорость второго человечка относительно первого (м/с) |
|
|
υ12 = υ1+ υ2 – скорость первого тела относительно второго
υ21 = υ2+ υ1 - скорость второго тела относительно первого
Сделайте вывод:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задание 3.
Подключите к одному микрокомпьютеру два двигателя к портам В и С. Расположите человечков на конструкции так, чтобы на первой ленте человечек находился в начале пути, а на второй – в конец пути. Составьте программу в среде Lego EV3.
Запустите программу. Что вы наблюдаете? Как движутся чеовечки относительно стола и относитеьно друг друга?
|
Физические величины |
Первый человек |
Второй человек |
|
Пемещение (м) |
|
|
|
Время (с) |
|
|
|
Скорость относительно стола (м/с) |
|
|
|
Скорость первого человечка относительно второго (м/с) |
- |
|
|
Скорость второго человечка относительно первого (м/с) |
|
- |
Сделайте вывод:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ускорение — физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела, то есть первая производная от скорости по времени.
Ускорение – векторная физическая величина, численно равная изменению скорости за единицу времени
a =м/с2
Прямолинейное движение — механическое движение, происходящее вдоль прямой линии. То есть, при прямолинейном движении материальной точки траектория представляет собой прямую линию.
Прямолинейное движение бывает: равномерное и неравномерное.
|
1 2 3 4 5 6 7 30км/ч 30км/ч 30км/ч 30км/ч 30 м/ч 30км/ч |
1 2 3 4 5 6 7 20км/ч 40км/ч 50 м/ч 30км/ч 45км/ч 90км/ч |
ЭКСПЕРИМЕНТ
«Программа равноускоренного прямолинейного движения»
Задание 1. Соберите конструкцию рис.2
|
|
|
Задание 2. Составьте программу постепенного увеличения мощности мотора.
Задается переменная а с начальным значением 5. После этого запускается цикл продолжительностью 10 с. В данном цикле к значению переменной а прибавляется 2, и полученное значение присваивается мощности больших моторов, подключенного к порту В и С микрокомпьютера EV3.Полученное значение опять присваивается переменной а. Измененное числовое значение переменной а переводим в строковую переменную и выводим на экран микрокомпьютера EV3. В конце программы ставим временную задержку в одну секунду.
Задание 3. Составьте программу для движения роботов по прямой со скоростью 50 условных едениц вперед, на 2 секунды назад, а затем совершить 2 оборота колеса на месте.
Задание 4. Составьте программу для движения робота по прямой с объездом препятствий и отображением текса «Stop» на микрокомпьютере.
Ускорение свободного падения – это ускорение, которое приобретают все тела при свободном падении вблизи поверхности Земли независимо от их массы. Обозначается буквой g. Ускорение свободного падения на Земле приблизительно равно g = 9,81 м/с2. Если тело падает, то g принимает положительное значение, если поднимается, то g- отрицательное значение.
Свободное падение – это равноускоренное движение. Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли.
Формула для максимальной высоты подъема тела, брошенного вертикально вверх c некоторой начальной скоростью:
Формула для времени подъема и падения тела, брошенного вертикально вверх:
Скорость тела в момент падения с высоты h:
Решите задачи
1. Какое время затратит мяч, брошенного вертикально вниз с высоты 5 м?
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
2. Кубик упал с высоты 40 метров. С какой скоростью летел кубик?
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
3. Зарисуйте графический рисунок движения лифта в верх на высоту 10 метров.
ЭКСПЕРИМЕНТ
«Вычисление ускорение свободного падения»
Задание №1. Соберите конструкцию рис.3
|
Рис.3 |
|
1. Датчики подключаем к 1 (верхний) и 2 (нижний) портам микрокомпьютера.
2. Воспользуемся формулой h=υ0*t+(g*t2/2). Измерим расстояние между датчиками, переведем в единицу измерения метры – это будет значение h. Тело-это небольшой объект, способный свободно падать в шахте. Эксперимент будет проходить при движении тела вертикально вниз, а так как тело в начале движения находится в состоянии покоя, то υ0=0 м/с. Время, за которое падает тело, вычислим с помощью микрокомпьютера и программы. Тогда получим h=(g*t2)/2. Выразим g=(2*h)/t2.
3. Включим микрокомпьютер. После его запуска подключим к компьютеру и запустим Lego EV3. Откроем Эксперимент. Настраиваем время эксперимента. Так как процесс падения недолгий по времени (10 с) – этого достаточно для проведения опыта.
4. Настраиваем датчики на снятие яркости внешнего освещения. Как только мимо датчика будет пролетать тело, то яркость внешнего освещения резко удавится и это отобразится на графике в режиме реального времени.
5. Поменяем настройки датчиков на снятие яркости внешнего освещения.
Запустим эксперимент.
6. По истечении 10 с эксперимент заканчивается. За это время необходимо отправить тело в свободное падение. После завершение эксперимента необходимо открыть вкладку Записи данных эксперимента в табличном виде.
7. Перед нами графики изменения яркости освещения с двух датчиков. Значение 1-го датчика? Значение 2-го датчика? Найдите интервал времени движения тела между датчиками.
8. Рассчитаем ускорение свободного падения = расстояние между датчиками разделить на (разность между показателями времени)2. Запишите пример:
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа
«Вычисление высоты, с которой упало тело»
Вычислите высоту, с которой упало тело:
1. Подключите датчики к 1-му и 2-му портам микрокомпьютера. Воспользуйтесь формулой h=υ0*t+(g*t2/2). Так ка по умолчанию υ0= 0 м/с, то высота: h= g*t2/2.
2. Составьте программу, которая позволит посчитать время перемещения тела и длину перемещения.
Возьмите за основу переменные t1 и t2 – датчики цвета, переменные k1 и k2 – значение времени работы, переменная T- время перемещения тела, переменная h – расстояние, пройденное тело в метрах.
Криволинейное движение – движения, траектории которых представляют собой не прямые, а кривые линии.
Решите задачи
1. Автобус с точки А до точки B проехал расстояние по криволинейной дороге 20 км, а мотоциклист с точки А до точки B по прямой 17 км. На сколько километров оказался путь мотоциклиста короче автобуса?
|
Дано:
|
Найти:
|
Решение: |
Ответ:
2. Мяч находился в подвешенном состоянии, и длина его нити составляла 40 см. Сколько сантиметров будет нить в не подвешенном состоянии?
ЭКСПЕРИМЕНТ
«Криволинейное движение через гироскопический датчик»
1. Установите гироскопический датчик на микрокомпьютер.
2. Запустите Эксперимент в программе Lego Mindstorms EV3.
3. Настройте датчик гироскопа на угол поворота.
4. Подключите установку к компьютеру посредством шнура или Bluetooth – соединения.
5. Запустите эксперимент, возьмите в руки установку и начните совершать прямолинейное перемещение на расстояние, которое вы определите сами.
6. При проведении эксперимента будет строится график изменения угла с течением времени. Нас интересует участок графика, фиксирующий непосредственно изменение угла во время «прямолинейного движения».
7. На графике видно изменение угла (амплитуда изменения 5-10 С), что говорит о том, что движение не было идеально прямолинейным.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Задание 1. Составьте программу с применением гироскопического датчика для объезда препятствий, стоящих на прямой.
Движение по окружности – это частный случай криволинейного движения. Различают два вида движения по окружности: с постоянной скоростью и с переменной.
Как мы уже знаем, постоянной скорости в природе не бывает, поэтому мы берем среднее значение скорости движения.
Движение по окружности – это вращательное движение материальной точки или тела, когда ось вращения в выбранной системе отсчета неподвижна и не проходит через центр тела.
R-радиус окружности (м);
Δφ- угол поворота (рад/с);
ω - угловая скорость (рад/с);
υ- скорость вращения (м/с);
Т-период вращения (с);
ν – частота вращения (1/с или Гц);
an- нормальное ускорение (центростремительное ускорение)(м/с2)
at- тангенциальное ускорение (касательное ускорение) (м/с2)
Решите задачи:
1. Определите угловую скорость и частоту обращения кабины карусели, если ее период обращения Т=5 с.
|
Дано: Т= 5 с.
|
Найти: υ = ? ν = ? |
Решение: |
Ответ:
2. Колесо имеет диаметр 10 м и вращается с частотой 5 об/мин. Каково центростремительное ускорение?
|
Дано: d= 10 м ν= 5 об/мин |
Найти: aц = ?
|
Решение:
|
|
Ответ: |
||
Эксперимент
«Движение по окружности»
Задание 1. Соберите конструкцию рис.4
|
Рис.4 |
|
Подложите под собранную установку лист бумаги А3. Проверьте свободу вращения подвижной части конструкции. Прикрепите к концу вращающей части установки карандаш, так чтобы рисующая часть касалась листа. Большой мотор подключите к микрокомпьютеру через порт В.
Загрузите программу пуск - большой мотор на количество оборотов 5 со скоростью 10 условных единиц.
Карандаш нарисует окружность на листе, на котором располагается данная конструкция.
Докажите, что во время движения относительно некоторой точки и неизменном расстоянии от нее тело начинает совершать круговые движения, иными словами – движение по окружности.
Лабораторная работа
«Нахождение длины пройденного пути»
Задание 1. Дополните конструкцию рис.5
Рис.5
1. Измерьте радиус (расстояние от центра вращения до карандаша) и запишите в сантиметрах.
2. Составьте программу, которая будет отсчитывать время прохождения одного оборота карандашом вокруг центра окружности, и вычислите линейную скорость движения. Для фиксации прохождения пути выступает датчик расстояния.
Задание 2. Составьте программу.
1. В программе есть три подпрограммы, которые запускаются параллельно друг другу.
- первая программа отвечает за подсчет времени движения тела.
Значение времени будет записываться в переменную t каждую 0,1 с.
Как только тело совершит полный оборот, цикл прервется и запустится следующий этап программы – вычисление пути.
Можно заранее подсчитать длину окружности. Длина окружности будет присвоена переменной s. Значение s поделим на значение t и получим значение скорости (см/с). Значение скорости выведется на экран дисплея микрокомпьютера и будет отображаться, пока мы не нажмем на центральную кнопку компьютера.
- вторая программа запустит мотор с мощностью 10.
- третья программа будет ждать, пока не сработает ультразвуковой датчик расстояния, после чего прервет циклы.
Задание 3. Проведите ряд экспериментов с разными значениями мощности мотора и составьте сравнительную таблицу.
|
Мощность |
|
|
|
|
|
|
Скорость |
|
|
|
|
|
Постройте график функции (зависимость мощности от скорости)
Задание 4. Проведите ряд экспериментов с разными значениями расстояния от центра (с разным радиусом) при постоянной мощности мотора и составьте сравнительную таблицу радиуса и времени прохождения пути. Создайте программу, которая бы выводила значения времени и радиус на экран микрокомпьютера.
|
Радиус |
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|
|
Постройте график функции (зависимость мощности от скорости)
Движение, при котором изменяется только направление скорости, а её модуль сохраняется постоянным, называется равномерным движением тела по окружности.
Период обращения тела по окружности T — время, в течение которого тело совершает один полный оборот. Единица периода — [T] = 1 с.
Частота обращения (n) — число полных оборотов тела за одну секунду: n=N/t.
Единица частоты обращения — [n] = 1 с-1 = 1 Гц (герц).
Один герц — это такая частота, при которой тело совершает один оборот за одну секунду.
Связь между частотой и периодом обращения выражается формулой: n=1/T.
Угловая скорость ω — физическая величина, равная отношению угла поворота φ радиуса-вектора к промежутку времени, за которое этот поворот произошел: ω=φ/t.
Единица угловой скорости — радиан в секунду, т.е. [ω] = 1 рад/с.
За время, равное периоду обращения, угол поворота радиуса-вектора равен 2π. Поэтому ω=2π/T.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Задание 1. Составьте программу для отображения на экране угла поворота конструкции на месте.
Лабораторная работа
«Вычисление периода и частоты обращения тела»
Задание 1. Соберите конструкцию рис.6
|
|
|
Найдите с какой частотой вращается прикрепленная синяя балка.
Откройте в программе Эксперимент. Настройте датчик цвета на снятие степени отраженного света от поверхности. В панели настроек – панель программирования графиков, создайте программу.
Большой мотор подключите к D, датчик цвета к 3 порту. Настройте в панели конфигурации эксперимента его длительность – 30 с. Запустите эксперимент.
График демонстрирует время прохождения тела по окружности. Если скорость вращения постоянна, то время прохождения будет одинаково, с небольшой долей погрешности.
|
Время |
Показания с графика (пик) |
|
t1 |
|
|
t2 |
|
|
t3 |
|
|
t4 |
|
|
Время полного оборота |
T = t1+t2+t3+t4 |
Время полного оборота составила n = T/10
N = 3 оборота
n = N/T,
где N – количество обращений за промежуток времени
Т – время всего процесса обращения
За один оборот затрачивается … с.
n = 1/ … = … Гц.
Вывод: частота с которой обращается тело при мощности мотора, равной 10, составляет n =…Гц.
Маятник – система, подвешенная в поле тяжести и совершающая механические колебания. В основном различают три вида маятника: математический, пружинный и физический.
Амплитуда – это наибольшее отклонение колеблющегося тела от положения равновесия. Другими словами – это максимально возможное отклонение тела от положения равновесия. А положение равновесие - это точка, в которой сумма всех сил равна нулю, т.е. тело находится в состоянии покоя. И со временем тело стремится к данному состоянию.
Колебанием называют движение, при котором тело отклоняется то одну, то в другую сторону от положения равновесия.
Решите задачи
1. Нить имеет длину 10, 20, 30 см. Подумайте и ответьте на вопрос у какой нити будет происходить наибольшая амплитуда.
2. Отобразите схематично амплитуду и период колебания, если известно, что амплитуда составляет от 4 до -4 см, а период колебания 10 см.
ЭКСПЕРИМЕНТ
«Математический маятник»
Задание 1. Соберите конструкцию рис. 7
|
Рис.7
|
|
Откройте программу среду программирования Эксперимент и настройте показания ультразвукового датчика расстояния на снятие расстояния по сантиметрам. Отодвиньте подвощённое тело от положения равновесия и отпустите, параллельно запустив эксперимент в среде лего.
Как видно из опыта и по графику, колебания тела начинают постепенно затухать. Одной из основных характеристик колебательного движения маятников является амплитуда.
Лабораторная работа
«Вынужденные колебания»
Задание 1. Соберите конструкцию рис.8
|
Рис.8
|
|
Мотор будет играть роль вынуждающей силы, которая не дает затухнуть колебанию.
На графике происходит изменения расстояния с течением времени и изменения количества оборотов с течением времени.
Нижние пики будут показывать прохождение тела непосредственно вблизи ультразвукового датчика.
Найдем период колебания и частоту. Период – это промежуток времени между ближайшими пиками. Изменяя показания мощности мотора, можем наблюдать изменение периода колебания.
Практическая работа
«Сборка робота маятник»
Задание 1. Соберите конструкцию рис.9
|
|
|
За поддержание колебания отвечает электромотор, который с течением времени изменяет положение тела относительно положения равновесия в симметричные друг другу точки пространства.
Подключите ультразвуковой датчик расстояния к одному микрокомпьютеру, а электромотор с установкой – ко второму микрокомпьютеру. Запустите программу на втором микрокомпьютере для совершения мотором колебательных движений. Подключите первый микрокомпьютер к компьютеру и откройте вкладку Эксперимент в среде программирования. Настройте длительность эксперимента и запустите.
Для лучшего построения графика рекомендуется прикрепить к маятнику достаточно широкое тело, сравнимое с размером ультразвукового датчика расстояния или больше его размера. Экспериментальным путем подберите мощность и длину маятника. От этого зависит период и частота колебания.
Во время эксперимента могут возникнуть погрешности измерения, обусловленные самой точностью работы датчика и мотора. Вычислите период и частоту колебательной системы, используя показания графика.
Зубчатая передача. Инерция и момент инерции. Законы Ньютона.
Мерой инертности тела в прямолинейном движении выступает его масса. Больше масса – больше инертность тела.
Решите задачи
1. Почему груз, сброшенный с транспортного самолета не падает вниз вертикально? На какой картинке правильно изображено падение груза с самолета.
2. Какое ускорение приобретает груз массой 20 кг под действием силы 0,2 Н?
|
Дано: |
Найти:
|
Решение:
|
|
Ответ: |
||
Практическая работа
«Сборка устройства для измерения инерции»
Задание 1. Соберите конструкции согласно представленным рисункам 10.
Рис. 10
Таблица 1
|
|
Эксперимент 1 (без маховика) |
Эксперимент 2 |
Эксперимент 3 |
|
Попытка 1 |
|
|
|
|
Попытка 2 |
|
|
|
|
Попытка 3 |
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
1. Запустите машинку параллельно ленте рулетки.
2. Расстояние измерьте относительно передних или задних колес автомобиля, выставив их во время запуска напротив нулевой отметки. Полученные данные занесите в таблицу 1.
3. Измерения удобно проводить в команде - один устанавливает и запускает, второй измеряет расстояние.
4. Чтобы машинка не наезжала на рулетку, запускайте ее на некотором от нее расстоянии (10-15 см).
5. Рассчитайте среднее значение.
Сделайте вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Сила упругости - сила, возникающая в теле в результате деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение. Сила упругости направлена в обратную сторону от направления деформации.
Растяжение резинки - это упругая деформация. Упругими называют деформации, при которых тело возвращает свою изначальную форму при прекращении действия на него внешней силы. Пример упругих деформаций - работа рессор или пружин в подвеске автомобилей.
Также в природе есть деформации, при которых тело не восстанавливает свою изначальную форму. Они называются пластическими деформациями.
Передаточное отношение i - это передаточное отношение (или передаточное число), которое показывает, во сколько раз уменьшается скорость вращения; z1- количество зубчиков первого (ведущего) зубчатого колеса, а z2 – количество зубчиков второго (ведомого) зубчатого колеса. Передаточное отношение находиться по формуле:
i= z2/ z1
Если i < 1 – передача повышающая, т.е. скорость вращения на выходе будет увеличена.
Если i > 1 – передача понижающая, т.е. скорость вращения на выходе будет уменьшена.
Если i = 1 – скорость не изменилась.
Решите задачи
1. Число зубьев ведущего колеса 20, а ведомого 10. Какая будет передача?
|
Дано: |
Найти:
|
Решение:
|
|
Ответ: |
||
2. Соберите повышающую передачу из конструктора лего. Рассчитайте его передаточное отношение.
|
Дано: |
Найти:
|
Решение:
|
|
Ответ: |
||
Практическая работа
«Машинка на резиномоторе»
Задание 1. Соберите конструкцию рис. 11
|
Рис.11 |
|
2. Соберите машинку на резиномоторе.
3. Закрепите резинку первым способом (петелькой).
4. Заведите и запустите собранную машинку, затем сними шины с задних колес и запусти повторно. Что изменилось в движении машинки и почему?
5. Установите шины обратно. Закрепите резинку вторым способом (на крючок) и запустите машинку. Какая машинка проехала дальше – с первым способом крепления или со вторым?
6. Проведите эксперименты и заполни таблицу 1. Используйте первый способ крепления резинки (петелькой). Необходимо с помощью рулетки измерить максимальное расстояние, на которое уезжает машинка. Расстояние после её полной остановки измерять не нужно.
7. Рассчитайте передаточное число.
Сделайте вывод:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Таблица 1
Робот должен пробить два пенальти. Вратаря позвали домой, и он убежал. Успей забить мячи в пустые ворота за 60 секунд, пока вратарь отсутствует. Пересекать линию перед воротами нельзя. Порядок проведения игры.
Задание 1. Собрать робота для игры робот-петальти.
Рис.12
1) Участник команды устанавливает робота в зоне старта по команде судьи. Ни одна часть робота не должна выходить за ограничительную линию.
2) После команды «Старт» участник команды запускает программу. Все действия робот совершает автоматически без вмешательства извне.
3) Робот по очереди подъезжает к мячам (порядок не важен) и бьет по ним в сторону ворот. Мяч, забитый не в свои ворота, не засчитывается.
4) Попытка завершается досрочно с максимальным временем при выезде робота за линию или за пределы поля, а также если участник взял робота в руки.
5) Попытка завершается с фиксированным временем, если робот попал по двум мячам с помощью робо-ноги и сдвинул их с места, после чего остановился и подал звуковой сигнал о завершении попытки.
6) Попытка завершается с максимальным временем, если истекло время, если робот не издал звуковой сигнал о завершении попытки, а также если робот промахнулся при пробитии пенальти и не попал по мячу.
Правила. Время выполнения одной попытки 60 секунд. Всего дается две зачётные попытки. Баллы суммируются. Если у нескольких команд баллов одинаковое количество, победитель определяется по сумме времени двух попыток - чем меньше время, тем лучше. Максимальный размер робота на старте - не более 25х25х25 см. Колёсами или другой опорой пересекать линию перед воротами нельзя. Изменять положение робота во время попытки также запрещено.
Таблица 1. Оценивание попытки.
|
№ п.п. |
|
Баллы |
|
1 |
Робот забил первый мяч в ворота напротив |
+20 |
|
2 |
Робот забил второй мяч в ворота напротив |
+ 50 |
|
3 |
Робот забил мяч не в свои ворота |
0 |
Таблица 2. Досрочное завершение попытки и штрафные баллы
|
№ п.п. |
|
Баллы |
|
1 |
Участник взял робота во время его движения |
- 10 |
|
2 |
Робот пересёк центральную ограничительную линию |
- 10 |
|
3 |
Робот полностью выехал за пределы поля |
- 10 |
|
4 |
Участник преднамеренно помешал роботу других участников во время заезда |
- 50 |
Таблица 3. Показание участников игры.
Что такое параллелограмм? Это плоская фигура, у которой противоположные стороны равны и параллельны, а также равны противоположные углы.
Если посмотреть на рисунок и на модель манипулятора в данной инструкции, то сторона AB будет неподвижна относительно тележки, сторона BC поворачивается большим мотором относительно вершины B, а к стороне CD жестко крепится захват на среднем моторе.
Решите задачи
1. Собери из деталей конструктора параллелограмм и пронаблюдай, как изменяется его форма, если двигать одну из сторон. При соединении балок нельзя допускать изгиба штифтов в конструкции.
2. Представь, что сторону AB и ВС закрепили неподвижно. Что произойдет с конструкцией?
3. Нарисуйте параллелограмм АВСD со сторонами 10 см и 15 см, так чтобы угол А был тупой.
4. Чему равна сумма внутренних углов параллелограмма?
Практическая работа
«Сборка конструкции с параллелограммным механизмом»
Задание 1. Соберите конструкцию рис.13
Рис.13
Задание 2. По центру отметьте квадрат размером 25*25 см. От каждого угла отложите по 1,5 м и расставьте банки. Задача робота выехать с квадрат и привезти банки по очереди в квадрат.
Условие: банка не должна упасть; запрещается толкать банку; максимальное время выполнения задания 3 минуты; управление происходит только дистанционно.
Для выполнения миссии необходимо сконструировать робота с механизмом, способного поднять детали на высоту 20 см.
На выполнение задания дается время не более 5 минут. Робот с линии старт доезжает до объекта, поднимает его на высоту, устанавливает его и возвращается обратно. Все движение робот выполняет автономно. Участникам конкурса дается три попытки. Выбирается лучшее время отличное от 0. Робот не выполнивший задание за установленное время получает 0 минут.
Сборка конструкции и программирование осуществляется самостоятельно.
Все результаты заносятся в таблицу 1.
Таблица №1
|
№ п.п. |
1 попытка |
2 попытка |
3 попытка |
Лучшее время |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Емельянова, Е.Н. Интерактивный подход в организации учебного процесса с использованием технологии образовательной робототехники / Е.Н.Емельянова // Педагогическая информатика. - 2018. - № 1. - С. 22-32.
2. Злаказов, А. С. Уроки Лего-конструирования в школе : методическое пособие / А. С. Злаказов, Г. А. Горшков, С. Г. Шевалдина. – Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 120 с. : ил. – (ИКТ в работе учителя)
3. Щербина, Е. И. LEGO-технологии на уроках и во внеурочной деятельности в начальной школе / Е. И. Щербина // Мастер-класс (прил. к журн. "Методист"). – 2015. – № 9. – С. 7–22.
4. Корягин А.В., Смольянинова Н.М. Физические эксперименты и опыты с LEGO MINDSTOMS EV3. – М.: ДМК Пресс, 2020.-182 с.: ил.
5. Филиппов, С. А. Робототехника для детей и родителей / С.А. Филиппов. - Л.: Наука, 2013. - 320 c.
6. Полезные ресурсы | РобоФинист (robofinist.ru)
7. Lego_Mindstorms_EV3.pdf (mir-kubikov.ru)
8. Как вычислить движение робота на заданное расстояние (legoteacher.ru)
9. Движение и повороты EV3 » робот из lego MINDSTORMS EV3 (prorobot.ru)
10. https://youtu.be/gkszh4ap4pI - сборка захват
11. https://youtu.be/PQI66KsRsqM - сборка подъемного механизма
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
6 672 605 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Кузнецова Ольга Петровна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс повышения квалификации
72/180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.