《【STEAM课堂】如何设计建造过山车？》公开课.docx

《《【STEAM课堂】如何设计建造过山车？》公开课.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《【STEAM课堂】如何设计建造过山车？》公开课.docx（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【STEAM课堂】如何设计建造过山车？你坐过过山车吗?你曾经想过自己设计吗?有很多昂贵的玩具，甚至视频游戏 可以让你建造自己的过山车但在这个工程中，你将用纸和胶带制作一个过 山车，并在这个过程中学习过山车的物理知识！L材料：纸、磁带、剪刀、尺子、铅笔、瓦楞纸板、大理石。2、前期工作：在你尝试建造一个完整的过山车之前，练习建造单独的轨道局部。你可以把这个模板打印出来，然后剪下来，或者按照说明用铅笔和尺子画出你自 己的。为了建立一个直线段:剪出一条7.5厘米（3英寸）宽的纸条。画两条平行线，将其分成3条2.5厘米宽的条状。将两边沿这些线向上折叠90度，形成墙壁。STEAM在线造一个圈或一座山:剪出

2、一条7.5厘米（3英寸）宽的纸条。画两条平行线，将其 分成3条2.5厘米宽的条状。在纸的长边每隔2.5厘米做一个标记。从这些标 记向内切2.5厘米形成片。将标签向上折叠90度。把轨道弯曲成你想要的形 状，然后把标签粘在一起，把它固定在合适的位置。这一步比拟容易，两个人 一个保持轨道在地方和一个做录音。构建曲线:剪出一条7.5厘米（3英寸）宽的纸条。画两条平行线，将其分成3条2.5 厘米宽的条状。在纸的长边每隔2.5厘米做一个标记。从这些痕迹向内切5厘米 （2英寸）。将纸未切割的一面折叠90度，形成一堵墙。把另一边的标签折叠起来 形成另一面墙。由于轨道的底部被切成段，你可以水平弯曲它，形成一个曲

3、线。 把标签粘在一起，把曲线固定在合适的位置。%在线建立支撑支柱:剪出一张6.25厘米（2.5英寸）宽的纸条。画四条平行线，把它分成 5条1.25厘米（0.5英寸）宽的条纹。沿着这些线从一条边向内切2.5厘米。沿着 这些线折叠成一个正方形（这样两个局部就会重叠），然后用胶带固定住。把切到 末端的标签向外折叠。这将允许你把标签贴在一块硬纸板上，这样你的支柱可以 直立。上1 CTEAM在线设计过程：在你开始建造之前，为你的过山车设计一个计划。在纸上画出你的设计。计算出 您需要多少支持和轨道片段。确保你的大理石从山顶开始。使用一块瓦楞纸板作 为基础，根据你的计划组装你的轨道。将轨道段端到端粘在一起，

4、以连接它们。 把弹珠在你的轨道顶部，让它走。仔细看。思考:会发生什么呢?它会贯穿整个轨道吗?如果大理石一直走到最后，试着通过 添加更多的碎片来延长你的轨迹。在弹珠停下来之前，你能追踪多久？如果你的弹珠没能撑到最后，试着找出原因。你的轨道上有没有弹珠卡住的地方？ 弹珠的速度太慢了吗?如果有必要，对你的设计做些改变，比方让曲线更平缓， 或者开始时的山更高，然后再试一次。发生了什么事?如果你的起始山足够高，并且过山车的所有曲线和循环都是渐变的，那么你的大 理石就应该能够一直到达终点。然而，如果你的过山车有任何急转弯或拐弯，你 的大理石可能会卡住。如果你试图让你的弹珠爬上一座山，或者穿过一个比它开 始

5、时的山更高的环，它将无法完成整个过程。为什么不呢?一切都与能量有关!请 阅读深入挖掘局部，了解更多过山车背后的物理学知识。拓展过山车都是关于物理的!与汽车和火车等其他交通工具不同，过山车没有沿着轨 道推动它们的发动机。相反，它们依靠的是重力势能，这是它们最初被拖上一座 大山时获得的。势能因物体的高度或离地面的高度而被储存。当过山车开始 下山时，势能转化为动能，或运动的能量。当过山车回到另一座山上时，它会失 去动能（它会减速），并再次获得一些势能。由于空气阻力和与轨道的摩擦，一些 能量也转化为热量，逐渐导致过山车减速。这个过程在过山车绕圈、翻山越岭、 转弯时继续，直到最终回到起点。由于能量守恒（

6、系统的总能量必须守恒，或保持不变），动能和因摩擦而损失的能 量的总和永远不会大于过山车最初所具有的势能。这意味着过山车的设计者必须 确保过山车有足够的初始势能通过剩下的轨道。这对设计造成了一些限制。例如, 过山车不能绕圈，也不能翻越比起点更高的山峰，因为爬得更高需要的能量会超 过它所能提供的能量。如果轨道太长，摩擦力可能最终导致过山车完全停止。为了制作一个成功的纸杯垫，你必须考虑到这些因素。因为总有一些能量会因摩 擦力而损失，所以你的起点山必须比其他山或圈高。如果你有长而平的碎片，大 理石可能会因为摩擦而滚动停止。你必须确保你的弹珠有足够的势能穿过整个轨 迹。因此，如果你遇到了麻烦，可以回去试着让你的起点山更高。*请注意还有其他类型的势能，比方弹性势能（当你拉伸橡皮筋时得到的能量）。在 这个工程中，我们只讨论重力势能。