Chuyên đề STEM liên quan: D&T – Thiết kế và Công nghệ, Math – Toán
Đối tượng học: 11 – 14 tuổi
—
Bài học thiết kế mô hình zip line được sử dụng như một bài học thực hành nhằm dạy người học các kiến thức cũng như tác dụng thực tế của trọng lực đối với một vật rơi có kiểm soát, bị ma sát hoặc được ứng dụng trong lĩnh vực của lượng giác.
Thực hành thiết kế mô hình zip line.
Giới thiệu về hoạt động thiết kế mô hình zip line
Mô hình zip line được ứng dụng khá nhiều trong cuộc sống như: cáp treo có cabin, cáp thang máy, cáp treo có ghế ngồi trượt tuyết… hệ thống cáp hoạt động dựa vào trọng lực mà không cần sử dụng động cơ. Bài học thực hành này sẽ hướng dẫn người học tự thiết kế mô hình zip line cho chính mình. Mặt khác, bài học còn có mục đích tạo môi trường cho người học áp dụng các kiến thức đã học trong toán học, thiết kế & công nghệ và kỹ thuật đem áp dụng vào các bài tập thực hành thực tế.
Chương trình học này có thể thực hiện ở trường học ở nhà, các giờ học chính khóa hoặc ngoại khóa. Người dạy có thể tổ chức bài dạy cho cho nhóm từ 2 người nhưng sẽ hiệu quả hơn khi cho từng cá nhân thực hiện từ A – Z hoạt động. Để bài học thực hành diễn ra hiệu quả, người dạy và người học nên chuẩn bị một không gian rộng rãi ở trong nhà hoặc ngoài trời.
Mục tiêu của hoạt động thiết kế mô hình zip line
Giúp người học hiểu được trọng lực và lực ma sát ảnh hưởng như thế nào đến đối tượng rơi có kiểm soát.
Người học có thể tự ghi lại dữ liệu và rút ra kết luận.
Củng cố các kiến thức liên quan đến trọng lực, lượng giác… đã học và tác dụng của chúng trong thực tế cuộc sống.
Vật dụng cho hoạt động thiết kế mô hình zip line
Dây dài tối thiểu 10m.
Kẹp giấy hoặc dây kẽm
Băng dính
Thước dây hoặc thước kẻ
Thước đo góc
Một đối tượng mô hình cho thiết kế mô hình zip line của bạn
Đồng hồ bấm giờ hoặc ứng dụng đồng hồ bấm giờ trên điện thoại.
Một địa điểm phù hợp để tiến hành bài học.
Hướng dẫn thực hành hoạt động thiết kế mô hình zip line
Bước 1: Chế tạo dây nịt/ dây đai an toàn cho hành khách. Sử dụng kẹp giấy hoặc dây kẽm uốn cong thành hình tam giác phù hợp với mô hình hành khách nhằm tránh tình trạng hành khách sẽ bị trượt ngang trong quá trình trượt theo thiết kế mô hình zip line. Sau đó dùng băng dính để cố định chắc chắn mô hình hành khách với dây đai an toàn.
Tiền thưởng chào mừng là một cách tuyệt vời để thu hút người chơi mới đến các sòng bạc trực tuyến. Tiền thưởng chào mừng là một cách tuyệt vời để bắt đầu hành trình đánh bạc trực tuyến của bạn – https://slotogate.com/bonus/welcome-bonus/
Lưu ý: Lực ma sát giữa ròng rọc và dây cáp sẽ là lực cản lớn nhất đối với tốc độ trượt của hành khách.
Bước 2: Thiết lập điểm đầu (điểm neo) của đường zip (dây cáp). Điểm neo của dây zip (dây cáp) cần được buộc chặt và cố định ở vị trí đủ cao để tạo góc dốc tốt cho mô hình zip line, để hành khách có thể trượt theo dây cáp một cách thông thuận chỉ nhờ vào trọng lực mà không cần sử dụng bất kỳ động cơ nào.
Bước 3: Thiết lập điểm cuối của đường zip (dây cáp). Luồn dây cáp qua dây nịt/ dây đai an toàn trên người của mô hình hành khách. Sau đó hãy tìm một nơi nào đó để gắn đầu cuối của đường dây cáp.
Điểm cố định đầu cuối dây cáp phải được căn đó sao cho tạo một góc tốt với điểm đầu dây cáp để hành khách của người học có thể trượt xuống dưới tác dụng của trọng lực – nhưng không quá dốc, nếu không hành khách sẽ rơi xuống dây và va chạm. Người học sẽ cần điều chỉnh phần cuối của dây cáp cho đủ chắc chắn mà không bị đung đưa bởi vận tốc trượt và trọng lượng của hành khách.
Bước 4: Tiến hành chạy thử thiết kế mô hình zip line. Bằng cách đưa mô hình hành khách lên ở đầu dây cáp (điểm neo) và thả cho mô hình hành khách trượt tự do. Người học có thể điều chỉnh độ căng của dây cáp hoặc tăng/ giảm độ dốc của dây cáp sao cho mô hình khách hàng trượt theo dây cáp từ điểm đầu đến điểm cuối mà không bị “dừng lại” giữa chừng hoặc bị lung lay quá nhiều.
Bước 5: Kiểm tra. Đo góc (độ dốc) của đường zip (dây cáp) bằng thước đo góc. Sau đó, đưa mô hình hành khách lên đầu đường dây cáp. Sử dụng đồng hồ bấm giờ để đo xem thời gian mà hành khách phải mất để đi từ điểm đầu đến điểm cuối dây cáp. Người học nên lập một bảng để ghi chú thời gian, góc (độ dốc) vào bảng cho dễ theo dõi và dễ dàng so sánh, điều chỉnh bài kiểm tra với các góc khác nhau.
| Mô hình | Góc/ độ dốc (độ) | Thời gian (s) |
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 |
Bảng ghi chú mẫu
Hoạt động mở rộng
Người học có thể thử thiết kế mô hình zip line sao cho hành khách trượt từ điểm đầu đến điểm cuối trong 15 giây.
Người học có thể thiết kế mô hình zip line có khả năng nâng đỡ trọng lượng khách hàng lớn (nặng) hơn. Sau đó, đưa ra kết quả trọng lượng của hành khách ảnh hưởng như thế nào đến thời gian trượt từ điểm đầu đến điểm cuối của Zip line? Và trọng lượng hành khách nặng nhất mà mô hình zip line của bạn có thể nâng đỡ được là bao nhiêu?
Người học có thể thử tính góc (độ dốc) mô hình zip line dựa trên dữ liệu chiều cao và chiều dài của mô hình mà không cần thước đo góc.
Công thức đo góc thông qua kiến thức lượng giác:
Sin (x) = Chiều cao/ chiều dài
Lưu ý khi thực hành hoạt động thiết kế mô hình zip line
Hoạt động này có thể được thực hiện riêng lẻ hoặc theo cặp, tiến hành trong nhà hoặc ngoài trời.
Ở bước 1, việc lựa chọn trọng lượng hành khách không quan trọng đối với thử nghiệm nhưng việc sử dụng các số liệu nhỏ sẽ làm tăng thêm cảm giác thực tế.
Ở bước 2 và 3, đường dây cáp chạy càng lâu thì càng tốt. Nó không chỉ cho phép hành khách trượt trên dây cáp tốt hơn mà còn giúp tính thời gian chính xác, dễ dàng hơn. Điều đặc biệt độ căng dây cáp có tác động rất lớn đối với kết quả thử nghiệm.
Qua bài học thiết kế mô hình zip line này, người học sẽ có cái nhìn trực quan hơn về tác dụng của trọng lực trong thực tế. Đây cũng là chương trình học giúp học sinh áp dụng được kiến thức đã học về lượng giác, trọng lượng vào thực tế.