青少年VEX IQ机器人实训课程(初级)
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第5课 趣味跷跷板

学习目标

(1)理解并掌握平衡与重心的概念,且熟练运用。

(2)理解生活中的杠杆原理并学会运用杠杆原理。

(3)学习并掌握搭建稳定底座的方法。

阅读与探索

说到跷跷板,相信同学们都不会陌生,很多同学在幼儿园或者公园里应该都有玩过。坐在跷跷板上,一人坐一头,一个人上去,一个人下来,既舒服又有乐趣,如图1.5-1所示。大家有想过为什么跷跷板可以一上一下地摇摆吗?我们一起来探索它的原理吧。

图1.5-1 跷跷板

跷跷板原理是杠杆原理,人对跷跷板的压力是动力和阻力,人到跷跷板的固定点的距离分别是动力臂和阻力臂。

观察与思考

如图1.5-2所示,跷跷板中间作为支撑的点叫作支点,支点到两端的距离是一样长的,支点到两边端点的位置的这一段距离就叫作力臂。

图1.5-2 跷跷板杠杆结构图

前面的课程有介绍过杠杆原理,跷跷板也是用到了杠杆原理。当一边的同学的重力往下的时候,另一边的同学就会被抬起来。

设计与制作

材料准备
设计过程

使用我们准备好的材料,构思搭建跷跷板;跷跷板是一种有趣的娱乐工具。使用我们的VEX IQ套装也能搭建出各种不一样的跷跷板模型。同学们,让我们动手搭建不一样的跷跷板吧。参考搭建出如图1.5-3和图1.5-4所示的跷跷板模型,再拓展搭建出其他跷跷板模型,相信你一定可以的。

图1.5-3 跷跷板正面图

图1.5-4 跷跷板侧面图

评估与测试

完成了跷跷板的搭建之后,同学们可以评估一下自己的跷跷板结构特征在实际生活中可不可以应用呢?其中运用了什么原理,稳定性怎么样呢?然后测试一下跷跷板两边除了可以上下运动,静止摆放的时候两边是否可以平衡呢?

结论与拓展

结论:影响杠杆平衡的因素不仅是两端物体的重量和数量,支点到端的距离也是影响平衡的一个因素。

联系生活场景,思考哪些地方还运用到了杠杆原理,影响因素都有哪些?是不是可以自己动手搭建出来并探索其中的奥秘呢?