Методична розробка «Технологія проведення експериментально-порівняльних занять для визначення льотно-динамічних характеристик моделей літальних апаратів з цупкого паперу»

Про матеріал

Експериментування при моделюванні моделей техніки – і зокрема, моделей літальних апаратів – один з найпоширеніших видів технічної творчості дітей і молоді. Як показує практика, це одне з найулюбленіших занять учнівської молоді, що допомагає знайомитися зі світом авіації, ракетної та космічної техніки. Робота в авіаційному або ракетно-космічному модельному гурті сприяє розвитку творчих здібностей дітей і молоді, а також знайомить їх з елементами вирішення найпростіших конструкторських завдань і заохочує учнів до участі у змаганнях авіаційних і ракетно-космічних моделей, виставках науково-технічної творчості, захистах інженерних проектів.

Перегляд файлу

УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ

ДНІПРОВСЬКОЇ РАЙОННОЇ В МІСТІ КИЄВІ

ДЕРЖАВНОЇ АДМІНІСТРАЦІЇ

СТАНЦІЯ ЮНИХ ТЕХНІКІВ –

ЦЕНТР НАУКОВО-ТЕХНІЧНОЇ ТВОРЧОСТІ МОЛОДІ

Методична розробка

«Технологія проведення

експериментально-порівняльних занять

для визначення

льотно-динамічних характеристик

моделей літальних апаратів

з цупкого паперу»

Автор:

Чебаненко Сергій Володимирович,

методист, керівник гуртка

«Ракетомоделювання

та космічні технології»

Станції юних техніків –

Центру науково-технічної

творчості молоді

Дніпровського району м.Києва

Київ – 2020

Зміст

1. Вступ

2. Мета проведення експериментально-порівняльних занять з авіаційного і ракетно-космічного моделювання

3. Практичні рекомендації щодо проведення експериментально-порівняльних занять з моделювання авіаційної та ракетно-космічної техніки

3.1. Загальні питання проведення експериментально-порівняльних занять з моделювання авіаційної та ракетно-космічної техніки

3.2. Заготовки, матеріали і інструменти, що потрібні при виготовлені моделей

3.3. Дидактична і методична типологія заняття

4. Хід експериментально-порівняльного заняття з авіаційного і ракетно-космічного моделювання

4.1. Організаційна частина

4.2. Основна частина (практична робота)

5. Експериментально-порівняльні змагання моделей літальних апаратів

5.1. Підготовча частина

5.2. Експериментально-порівняльні запуски моделей літальних апаратів

5.3. Заключна частина

6. Література

Анотація

Пропонована методична розробка може допомогти вчителям та керівникам гуртків у позашкільній освіті, які будуть проводити заняття, пов’язані з виготовленням технічних моделей - і зокрема найпростіших літальних апаратів. Віковий розбіг контингенту дітей-учасників моделювання запропонованих моделей літальних апаратів - від семи до десяти років. Ця методична розробка дозволяє націлити дітей-учасників на творче сприйняття отриманих знань та навиків моделювання, на пошук і засвоєння знань, на виконання найпростіших експериментів на модельних роботах, які виготовлені своїми руками.

Ця методична розробка може зацікавити і бути корисною як вчителям середніх шкіл для роботи з дітьми у позакласний час, так і для керівників багатьох позашкільних гуртків, оскільки проблема підвищення загального рівня освіти дітей, збільшення їх можливостей додатково отримувати знання, набувати нові трудові навички є дуже актуальною у сучасному суспільстві.

1. Вступ

Робота в авіаційному або ракетно-космічному модельному гурті сприяє розвитку творчих здібностей дітей і молоді, а також знайомить їх з елементами вирішення найпростіших конструкторських завдань і заохочує учнів до участі у змаганнях авіаційних і ракетно-космічних моделей, виставках науково-технічної творчості, захистах інженерних проектів.

Завдяки захопленню моделюванням літальних апаратів:

- виховується повага до історії вітчизняної авіаційної і ракетно-космічної техніки, формується розуміння її місця серед авіаційної, ракетної й космічної спільноти у світовому співтоваристві;

- розвивається просторова уява дітей, поглиблюються їх шкільні знання, зокрема в галузі практичного конструювання різноманітних моделей, а уданому випадку – авіаційних і ракетно-космічних апаратів;

- відбувається особистісно зорієнтоване навчання дітей, яке визначає можливості і потреби кожного гуртківця, його особисті здібності, надбані вміння та навички, допомагає повного мірою виявити та проявити його творчий потенціал.

Дуже важливо під час проведення занять з авіаційного і ракетно-космічного моделювання зацікавити їх учасників самостійно шукати нові знання і набувати нові вміння. Навчання дітей під час проведення занять - це саме та основа, завдяки якій можна плекати здібності молоді до творчого конструкторського пошуку і самовдосконалення, до навчання їх взаємодії з іншими людьми.

2. Мета проведення експериментально-порівняльних занять

з авіаційного і ракетно-космічного моделювання

Робота над моделями авіаційної і ракетно-космічної техніки вчить учнів застосовувати теоретичні знання на практиці. Усі авіаційні та ракетно-космічні моделі виготовляються за найпростішими ескізами та кресленнями. За таких умов гуртківці вчаться розуміти креслення, самостійно складати схеми, що дозволяє розвивати просторову уяву дітей.

Для закріплення інженерних навичок необхідно також проводити елементарні обчислення площі крил, стабілізаторів, перерізів деталей, загальної маси моделей. Перед початком роботи над моделлю кожний гуртківець повинен ознайомитися з конструкцією авіаційного і ракетно-космічного апарата, його теоретичними динамічними характеристиками та призначенням всіх вузлів і деталей.

Дуже важливо сприяти підтримці та заохоченню і гуртківців до самостійних конструктивних і технологічних рішень при ретельному виготовленні деталей і вузлів моделі. Удосконаленню набутих навичок сприяє демонстрація на виставках і конкурсах готових моделей, деталей, вузлів та агрегатів, захист проектів і конструкторських рішень. Важливе місце в практичній роботі належить льотним випробуванням моделі (якщо такі випробування можливо провести), тренувальним запускам та участі в змаганнях.

Велика увага приділяється подальшому розвитку творчих здібностей вихованців. Вони продовжують знайомитись і вдосконалювати практичні навички під час вирішення конструкторських завдань різними методами.

У результаті в учнів формуються такі компетентності:

- творча: формування майстерності виготовлення авіаційних і ракетно-космічних моделей, розвиток технічного мислення, конструкторських здібностей, стійкого інтересу до технічної творчості;

- пізнавальна: загальне ознайомлення з технічними видами спорту і зокрема, авіаційним і ракетно-модельним, основами авіаційних і ракетно-космічних наук і технологій, поняттями про основні технологічні прийоми проектування, конструювання та виготовлення авіаційних і ракетно-космічних моделей;

- практична: набуття технологічних умінь і навичок; навчання технології виготовлення найпростішої моделі за кресленнями, її регулювання та запуск, робота з різними інструментами;

- соціальна: виховання культури праці, професійне самовизначення, обґрунтований вибір професії з урахуванням власних інтересів та здібностей; формування й розвиток позитивних якостей емоційно-вольової сфери особистості, таких як працелюбство, наполегливість, відповідальність.

Мета заняття з авіаційного і ракетно-космічного моделювання складається з напрямів:

1) дослідницького:

- розвиток бажання дітей активно експериментувати з виготовленими ними моделями літальних апаратів;

- з`ясувати походження назв «гвинтокрил», «ракета», «ракетоплан», порівнявши будови відповідних моделей;

- конструювання комбінованої моделі «ракето-гвинтокрил»;

2) розвивального:

- розвивати абстрактне мислення та просторову уяву;

- формувати творчу активність дітей.

3) навчального:

- вдосконалення навичок виконання завдань з основ об'ємно-просторового моделювання;

- дотримання учнями санітарно-гігієнічних вимог, організації робочого місця, правил безпечної праці в навчальному кабінеті гуртка під час виконання завдань практичної роботи;

4) виховного:

- формування творчого мислення учнів, власного підходу до практичної діяльності;

- виховання естетичного смаку та художньої культури учнів;

- створення творчого мікроклімату в колективі, прищеплення загальнолюдських цінностей.

3. Практичні рекомендації

щодо проведення експериментально-порівняльних занять

з моделювання авіаційної та ракетно-космічної техніки

Спочатку формулюються загальні питання заняття:

- конкретна тема заняття. У даному випадку:

- виготовлення найпростіших паперових моделей гвинтокрила, ракети, ракетоплана і комбінованої моделі ракета-гвинтокрил;

- з’ясування залежність дальності польоту:

А) ракетоплана - від розміру крил та кіля;

Б) ракети – від розміру стабілізаторів;

В) гвинтокрила – від розміру лопатей пропелера;

- перевірити рівень знань дітей про космос, розвивати їх інтерес до космічної техніки;

- вчити коректно оцінювати моделі інших гуртківців.

- конкретизується рік навчання дітей: наприклад, 1-й;

- уточнюється тривалість занять: 5 годин 30 хвилин.

3.2. Заготовки, матеріали і інструменти, що потрібні при виготовлені моделей

До них належать:

- креслення моделей;

- складальні креслення моделей;

- сім аркушів паперу щільності 160 формату А4;

- чотири аркуші паперу щільності 80 формату А4;

- ножиці;

- лінійка;

- олівець;

- клей;

- скотч.

3.3. Дидактична і методична типологія заняття

А) Дидактичні засоби:

- зразки готових моделей;

- фото готових робіт;

- посібники за темою заняття.

Б) Тип заняття: комбіноване заняття-змагання.

В) Методи подання навчально-тематичного матеріалу: пояснювально - ілюстративний.

Г) Міжпредметні зв'язки: трудове навчання, образотворче мистецтво.

4. Хід експериментально-порівняльного заняття

з авіаційного і ракетно-космічного моделювання

4.1. Організаційна частина

1. Привітання керівника з гуртківцями.

2. Перевірка присутності гуртківців.

3. Візуальна перевірка готовності робочих місць до заняття.

4. Повторення надбаного учнями теоретичного матеріалу і актуалізація опорних знань учнів з авіації і ракетно-космічної техніки.

(Керівник гуртка акцентує увагу на необхідності застосування учнями набутих знань щодо основних властивостей та технологій виготовлення об`ємних моделей з цупкого паперу).

5. Мотивація навчальної діяльності учнів.

(Керівник гуртка пояснює учням важливість теми заняття, його корисність та цікавість. Учні вчаться виготовляти моделі гвинтокрила, ракети, ракетоплана з цупкого паперу.

Керівник гуртка формує позитивне ставлення дітей до навчальної діяльності)

6. Повідомлення теми заняття (керівник гуртка оголошує тему заняття)

7.Приклад перебігу заняття:

«Керівник. На попередніх заняттях ми з вами виготовляти багато моделей літальних апаратів. Пригадаймо, з яких частин вони складаються і запишемо назви на дошці. (Фюзеляж, крила стабілізатор, кіль, вантаж)

Сьогодні ми будемо виготовляти моделі ракети, ракетоплана і гвинтокрила. Крім того, ми будемо виготовляти модель, яка одночасно схожа на ракету і гвинтокрил, але і відрізняється від них. В ході роботи спробуйте здогадатись, і як називається ця модель і чому.

Після виготовлення моделей ми здійснимо їх запуски на дальність польоту і обговоримо літально-динамічні характеристики наших моделей.

8. Визначення завдань для гуртківців підчас заняття

Учні повинні:

- засвоїти основні прийоми щодо виготовлення авіаційних і ракетно-космічних моделей з цупкого паперу;

- навчитися моделювати паперову модель літального апарата;

- провести експерименти з порівняння льотно-динамічних характеристик літальних апаратів;

- виготовити комбіновану модель ракета-гвинтокрил і перевірити її літально-динамічні характеристики.

4.2. Основна частина (практична робота)

1. Методичні рекомендації з підготовки матеріалів до роботи. Повідомлення керівника гуртка про необхідні матеріали та інструменти.

2. Демонстрація керівником загальних прийомів роботи з виготовлення моделей літальних апаратів. Демонстрація добірки фото моделей літальних апаратів в різних варіантах. Проведення випробування вчителем виготовлених раніше моделей літальних апаратів.

3. Інструкції щодо виготовлення моделей літальних апаратів:

3.1. Виготовлення паперової моделі найпростішого гвинтокрила:

3.1.1. Для того, щоб зробити найпростішу модель гвинтокрила, нам будуть потрібні: аркуш формату А4 паперу щільністю 80 (звичайний офісний папір), ножиці, олівець і лінійка.

3.1.2. Згибаємо аркуш вдвічі навпіл поперек, а потім ще раз навпіл поперек. Вийшло чотири смужечки-заготовки. Нам буде потрібна тільки одна смужечка, тому ми її акуратно відрізаємо.

3.1.3. За допомогою олівця і лінійки робимо на смужці креслення:

- з середини верхньої малої сторони смужки вниз проводимо суцільну вертикальну пряму лінію на довжину 7,0 см;

- на відстані 10,5 см від верхнього краю смужки проводимо суцільну горизонтальну лінію довжиною 2 см;

- симетрично назустріч цій лінії проводимо з протилежного боку смужки ще одну суцільну горизонтальну лінію довжиною 2 см;

- на відстані 5,0 см від перших двох ліній вниз з боків смужки-заготовки проводимо одна назустріч одній ще дві суцільні горизонтальні лінії довжиною 2 см;

- з`єднуємо бокові горизонтальні суцільні лінії вертикальними пунктирними лініями одна з одною;

- прямокутник внизу, розташований нижче двох нижніх суцільних горизонтальних ліній довжиною 2 см, ділимо поперек навпіл горизонтальною пунктирною лінією.

Креслення заготовки гвинтокрила готове.

3.1.4. Розрізаємо заготовку-смужку по всім суцільним лініям на їх повну довжину.

3.1.5. По горизонтальним пунктирним лініям згибаємо лівий та правий краї заготовки, щоб вийшло щось схоже на зачинені дверцята.

3.1.6. Загибаємо вгору нижню частину прямокутника внизу заготовки по горизонтальній суцільній пунктирній лінії.

3.1.7. Ще раз загибаємо нижній прямокутник вгору до зігнутих дверцятами боків заготовки.

3.1.8. Перегортаємо заготовку на зворотній бік. Внизу зліва і справа від нижньої частини заготовки загибаємо назустріч одна одній частини прямокутника по нижній частині заготовки і вставляємо їх одна в одну– так щоб вони були теж схожі на зачинені дверцята.

3.1.9. Відгинаємо під прямим кутом верхні частини смужки-заготовки, схожі на довгі заячі вушка, на повну довжину вертикального розрізу: одну частину – на себе, другу частину – від себе.

3.1.10. Гвинтокрил готовий!

3.1.11. Для запуску гвинтокрила візьміть його двома пальцями за корпус на середині, підніміть над головою, дещо випроставши руку з гвинтокрилом вперед, і відпустить.

3.2. Виготовлення моделі ракети:

3.2.1. Для того, щоб виготовити модель одноступеневої найпростішої ракети нам будуть потрібні:

- три аркуші формату А4 паперу щільністю 160;

- скотч;

- ножиці;

- олівець;

- лінійка;

- циркуль;

- клей.

3.2.2. Беремо перший аркуш паперу формату А4 і за допомогою циркуля, лінійки і олівця робимо креслення кругу діаметром 18,0 см. Викреслюємо сектор кутом 150 градусів.

3.2.3. Робимо на другому аркуші паперу креслення квадрату 20,0 см х 20,0 см, розділяємо його навпіл горизонтальними і поздовжніми лініями, двома діагональними лініями. На цьому ж аркуші робимо креслення чотирьох смужок розміром 1,5 см х 5,5 см.

3.2.4. Робимо на третьому аркуші креслення чотирьох трикутників з катетами 9,0 см і 2,5 см.

3.2.5. Вирізаємо сектор, скручуємо з нього конус і склеюємо його смужкою скотчу по лінії стику.

3.2.6. Вирізаємо квадрат з другого аркушу і чотири смужки.

3.2.7. Згибаємо всі смужки латинською буквою «Z», щоб вгорі і внизу були квадрати-склейки 1,5 см х 1,5 см.

3.2.8. Приклеюємо «Z»-образні смужки верхніми кінцями зсередини конусу.

3.2.9. Згибаємо квадрат по всім чотирьом лініям.

3.2.10. Вигибаємо квадрат по лініям: горизонтальні вгибаємо всередину, діагональні вигибаємо назовні. У нас виходить чотиригранна зірка.

11. Клеєм або чотирма смужками скотчу склеюємо нижні грані чотиригранної зірки між собою. Стабілізатори ракети готові.

3.2.12. Беремо третій аркуш креслень ракети і на ньому розрізаємо всі вертикальні катети накреслених трикутників. По гіпотенузі вигибаємо їх назовні під кутом приблизно 90 градусів.

3.2.13. Склеюємо третій аркуш у циліндр – корпус ракети.

3.2.14. Одягаємо корпус ракети зверху на стабілізатори і внутрішні поверхні зігнутих трикутників приклеюємо на стабілізатори.

3.2.15. Накручуємо на верхівку конусу ракети демпферну насадку – смужку скотчу (для запобігання травмування дітей).

3.2.16. Попарно приклеюємо стрічки на конусі ракети на її циліндричний корпус. Опускаємо конус зверху на корпус ракети.

3.2.17. Ракета готова!

3.3. Виготовлення моделі ракетоплана

3.3.1. Для того, щоб зробити модель ракетоплана, нам будуть потрібні: два аркуші формату А4 паперу щільністю 80 (звичайний офісний папір) і 160 (папір підвищеної щільності), клей, ножиці, олівець і лінійка.

3.3.2. За допомогою олівця і лінійки робимо на аркуші паперу щільністю 160 креслення ракетоплана.

3.3.3. Вирізаємо всі елементи ракетоплана.

3.3.4. По черзі склеюємо всі елементи ракетоплана:

- шестигранний корпус, змащуючи клеєм тільки верхню технологічну смужку заготовки;

- склеюємо шестигранну пірамідальну головну частину, змащуючи клеєм тільки крайню технологічну заготовки;

- до шестигранного корпусу по черзі сіметрічно приклеюємо обидва крила, потім великий кіль і наостанок малий кіль;

- загибаємо всередину корпусу шість технологічних трикутників, намащуємо їх клеєм і зверху на них приклеюємо технологічний шестигранник;

- на верхню частину корпусу, на торець його, закритий технологічним шестигранником, приклеюємо пірамідальну шестигранну верхівку ракетоплана, змастивши клеєм шість її технологічних трикутників з внутрішньої сторони.

3.3.5. Згортаємо трубкою аркуш паперу щільністю 80 так, щоб він вільно вставлявся до шестигранного корпусу ракетоплана. Проклеюємо його край.

3.3.6. Щоб запустити ракетоплан, треба набрати воздух у легені і різко видихнути в циліндричну трубку, вставлену всередину корпусу ракетоплану.

3.4. Виготовлення моделі «гвинтокрил-ракета»

3.4.1. Для того, щоб зробити модель «гвинтокрил-ракета», нам будуть потрібні: два аркуші формату А4 паперу щільністю 80 (звичайний офісний папір), клей, дві канцелярські скріпки, ножиці, олівець і лінійка.

3.4.2. Від першого листа відрізаємо смужку паперу розміром 7,5 х 21 см (21 см – довжина меншої сторони аркушу паперу формату а4).

3.4.3. З цієї смужки складаємо найпростішу модель паперового гвинтокрила.

3.4.4. За допомогою олівця і лінійки робимо на смужці креслення:

- з середини верхньої малої сторони смужки вниз проводимо суцільну вертикальну пряму лінію на довжину 7,0 см;

- на відстані 10,5 см від верхнього краю смужки проводимо суцільну горизонтальну лінію довжиною 2 см;

- з`єднуємо бокові горизонтальні суцільні лінії вертикальними пунктирними лініями одна з одною;

Креслення заготовки гвинтокрила готове.

3.4.5. Розрізаємо заготовку-смужку по всім суцільним лініям на їх повну довжину.

3.4.6. По горизонтальним пунктирним лініям згибаємо лівий та правий краї заготовки, щоб вийшло щось схоже на зачинені дверцята.

3.4.7. Загибаємо вгору нижню частину прямокутника внизу заготовки по горизонтальній суцільній пунктирній лінії.

3.4.8. Ще раз загибаємо нижній прямокутник вгору до зігнутих дверцятами боків заготовки.

3.4.9. Перегортаємо заготовку на зворотній бік. Внизу зліва і справа від нижньої частини заготовки загибаємо назустріч одна одній частини прямокутника по нижній частині заготовки і вставляємо їх одна в одну– так щоб вони були теж схожі на зачинені дверцята.

3.4.10. Відгинаємо під прямим кутом верхні частини смужки-заготовки, схожі на довгі заячі вушка, на повну довжину вертикального розрізу: одну частину – на себе, другу частину – від себе.

3.4.11. З обох боків корпусу найпростішої моделі паперового гвинтокрила відрізаємо два трикутника – від більшої частини корпусу до меншої.

3.4.12. З другої частини аркушу паперу згортаємо трубку діаметром приблизно 2,0 см і повністю проклеюємо її вздовж зовнішнього краю, притискуємо.

3.4.13. Сплющуємо один кінець трубки і згибаємо його на розмір 0,5 см.

3.4.14. Скріплюємо зігнутий кінець трубки двома скріпками.

3.4.15. Аналогічно з другого аркушу паперу формату а4 виготовляємо другу трубку діаметром 1,5 см і повністю проклеюємо її вздовж зовнішнього краю, притискуємо.

3.4.16. Змащуємо нижню частину гвинтокрила клеєм (з того боку, де згорнуті «дверцята») і акуратно вставляємо його в першу трубку діаметром 2,0 см, притискуємо.

3.4.17. Другу трубку (діаметром 1,5 см) акуратно вставляємо в першу трубку (діаметром 2,0 см) на глибину 10-15 см.

3.4.18. Модель «гвинтокрил-ракета» готова!

3.4.19. Тримати модель треба двома пальцями за трубку діаметром 1,5 см.

3.4.20. Підносимо кінець другої трубки до рота, набираємо повітря у легені і різко видихаємо в отвір трубки.

3.4.21. Модель «гвинтокрил-ракета» летить!

4.3. Підсумкова частина

4.3.1. Підбиття підсумків практичної роботи:

- демонстрація гуртківцями виконаних робіт;

- випробовування готових моделей;

- аналіз недоліків у результаті роботи та шляхи їх усунення;

- оцінювання результатів практичної роботи.

4.3.2. Усвідомлення учнями власної діяльності

Учні відповідають на запитання вчителя після виконання практичної роботи. Узагальнення гуртківцями знань та навичок з теми заняття.

5. Експериментально-порівняльні змагання

моделей літальних апаратів

5.1. Підготовча частина

Керівник Отже, всі ваші моделі готові. Зверніть увагу на комбіновану модель Скажіть, чи схожа ця модель одночасно і на ракету, і на гвинтокрил? Чим? А чим відрізняється? На який технічний об’єкт схожа і наша модель за тими ознаками, що ви назвали? Але ж це не ракета і не гвинтокрил?

Таким чином, наша модель схожа і на гвинтокрил, і на ракету.

Як же можна її назвати?

Модель, яку ви сьогодні виготовили, має назву РАКЕТОГВИНТОКРИЛ.

5.2. Експериментально-порівняльні запуски моделей літальних апаратів

Запуски всіх чотирьох типів моделей на дальність польоту.

У коридорі чи на вулиці гуртківці запускають свої моделі. Керівник заносить результати в таблицю. Кожен гуртківець має три спроби. Зараховується найкраща. Визначення переможців у кожній номінації.

5.3. Заключна частина

Керівник. А тепер давайте поглянемо на моделі переможців.

Чим вони відрізняються від інших?

Тобто, ми встановили, що:

- ракета найкраще літає, якщо у неї є стабілізатори;

- чим більші крила має модель ракетоплана, тим далі вона летить.

- найкращі результати у польоті демонструє гвинтокрил з середніми за розмірами крилами.

Всі ваші моделі літали по-різному. Сьогодні ми розглянули лише деякі причини, які впливають на дальність польоту літальних апаратів. А чим більше причин ви знатимете, тим кращою зможете зробити свою наступну модель або вмітимете вдосконалити вже зроблену.

Домашнє завдання. За бажанням придумати форму крил для ракетоплана, стабілізаторів для ракети, гвинтів гвинтокрила і ракето гвинтокрила. Накреслити їх на папері в клітинку.

Прибирання робочого місця