Квест "Фізика інструменту."

Про матеріал

Опираючись на міжпредметну інтеграцію фізики та трудового навчання, розширити спектр знань про інструменти – від історії виникнення, еволюції будови, специфіки використання до сучасних зразків. Активізувати пізнавальну активність, підтримати міжпредметну зацікавленість.

Перегляд файлу

Фізика інструменту.

У майстерні не барись

До інструменту придивись

І побачиш в той же час

Фізика навколо нас.

Мета.

Розвивати здібності до аналізу інструменту на підставі простих фізичних понять – важіль та похила площина що трансформується у клин та різьбу з метою правильного, безпечного використання.

На базі позакласної ігрової діяльності формувати навички колективної роботи у поєднанні з індивідуальною. Виховувати наполегливість у досягненні мети.

Форма проведення: квест.

Місце проведення: кабінети школи.

Обладнання: конверти з завданнями, саморобні учнівські прилади: для демонстрації перетворення похилої площини у гвинт, для дослідження дії клина, диференціальний коловорот. Набори ручних інструментів з різних сфер діяльності людей. Плакати з зображенням інструментів.

Моделі клина, гвинта, важеля, блока.

Інструкція:

1. Бере участь 4-6 команд 7-9 класу. У грі 5 турів - станцій. Кожна команда, згідно маршрутного листа, проходить тур і набирає певну кількість балів (жетонів) на кожній станції. Після закінчення гри підраховується їх загальна кількість і виявляється переможець.

Ведучий представляє всіх учасників гри. Потім знайомить з правилами гри, бажає удачі і гра починається.

Кожна команда має свою послідовність проходження маршруту. Назва кабінету визначається за паролем, відгаданим в попередньому кабінеті. На кожній станції старшокласник (Майстер) видає капітанові команди картку, на якій міститься текст завдання, а потім перевіряє правильність його виконання. За відповіді і доповнення членам команди видаються жетони різного кольору. (Після закінчення гри вчитель оцінює досягнення кожного учасника за кількістю кольорових жетонів).

У разі правильного виконання поставленого завдання команда отримує слово-«пароль» і дозвіл рухатися далі. Якщо команда не впоралася із завданням, вона отримує підказки від Майстра.

Зібравши на всіх станціях 5 слів-«паролів», хлопці, віддають жетони вчителю.

2. Організація міста проведення.

На дверях кабінетів школи написані або намальовані відповіді-паролі. В кабінеті знаходиться Майстер (учень 11 класу), що зберігає конверт з завданням. Гравці отримують конверт, виконують завдання, щоб дізнатися в якому кабінеті наступний конверт. По завершенню квесту на гравців чекають призи.

ХІД ЗАХОДУ

Команда, що першою відгадала загадку отримує першою конверт №1 і гра починається.

Загадка на конверті №1: В роботі тобі допоможуть.

Без них ти неначе без рук.

Розріжуть, розкрутять, розпилять,

Щоб справа вершилась без мук.

(інструменти)
Команда, що першою відгадала загадку отримує першою конверт №2 і гра починається.

Загадка на конверті №2: Може міряти та розмічати,

Точність вам значну вказати,

Циркуль може замінити,

Допоможе паралель зробити.

(штангенциркуль)

Команда, що першою відгадала загадку отримує першою конверт №3 і гра починається.

Загадка на конверті №3: Він може міцно закріпити,

Поліно може розколоти

Пиляти, різати, довбати,

Усім ножам і батько, й мати

(клин)

Команда, що першою відгадала загадку отримує першою конверт №4 і гра починається.

Загадка на конверті №4: Якщо на осі обертається –

Напрям руху міняється.

Якщо на мотузці висить

То легше вага стане вмить.

(Блок)

Команда, що першою відгадала загадку отримує першою конверт №5 і гра починається.

Загадка на конверті №5: Цей пристрій безумовно

Прикраса верстака.

Звільняє руки майстру,

Щоб обробить деталь.

(Лещата)

ПАРОЛЬ: «ІНСТРУМЕНТИ»

На дверях кабінету намальовано ІНСТРУМЕНТИ .

Вітаю! Ти розпочинаєш квест «Фізика інструменту». Квест — це ланцюжок завдань, пов'язаний між собою будь-якою тематикою, спільною метою. Трохи з вікіпедії про квест: якщо перекласти слово «quest» з англійської, то це буде означати «шукати щось, виконувати завдання». Люди починали захоплюватися подібними речами досить давно, коли ще не було Інтернету. Гравцям необхідно було виконувати певні завдання, зазначені на папері.
І так, дай відповіді на поставлені питання, і взявши з кожного слова-відповіді зазначену букву, ти складеш слово-пароль. З цим паролем звернись до наступного кабінету, в якому Майстер тобі віддасть наступний крок твоїх дій в квесті. Не бійся труднощів і нехай тобі допоможуть твої знання з фізики та трудового навчання і кмітливість! Також згадай історію. Бажаю успіхів!!!

Інструмент (лат. Instrumentum - знаряддя) - предмет, пристрій, механізм, машина, використовувані для цільового впливу на об'єкт: його зміни або вимірювання з метою досягнення корисного ефекту. В основі конструкції та правил використання інструменту лежить знання законів фізики, прикладених до технології виробництва. Складний інструмент містить в собі ідею кількох елементарних. В будові будь-якого інструменту лежать прості механізми, які полегшують здійснення механічної роботи, яка виконується тільки за рахунок механічної енергії. Прості механізми (важіль, похила площина, блок і ін.) Служать для перетворення сили, їх застосовують при здійсненні роботи в тих випадках, коли треба дією однієї сили врівноважити іншу силу.

Позначення «інструмент» закріпилося не за всіма машинами і знаряддями, а, в основному, за нестаціонарними (ручними і переносними), які можуть переміщатися і подаються вручну.

Питання:	Відповідь:
1. … в мішку не сховаєш (З відповіді візьміть першу літеру)	Шило;
2. … — один з видів допоміжних інструментів, що використовується для фіксації двох або більше деталей на момент обробки, або для щільного притиснення їх одна до одної, наприклад, при склеюванні. (З відповіді візьміть другу літеру)	сТрубцина;
3. … — інструмент, у якому, як правило, суміщені плоскогубці й різак для різання дроту, окрім того, можуть мати 2 виїмки із зубцями для захоплення гайок, муфт. (З відповіді візьміть другу літеру)	пАсатіжі;
4. … — інструмент у формі скріплених під прямим кутом брусків для розмічання і контролю кутів у слюсарній справі та деревообробці. (З відповіді візьміть четверту літеру)	кутНик;
5. … — ручний інструмент у вигляді двох схрещених важелів; кліщі, щипці з плоскими, плескатими кінцями (губами) (З відповіді візьміть сьому літеру)	плоскоГубці;
6. … — може бути і напилком і рибою (З відповіді візьміть другу літеру)	тЕрпуг;
7. В епоху вітрильного флоту вона була одним з основних інструментів суднового лікаря, її застосовували як «наркотичний та знеболювальний» засіб, б'ючи пацієнта по голові. Називався такий наркоз «наркоз Рауша» — на тім'я пацієнту клали дощечку і били по ній дерев'яним молотком (З відповіді візьміть четверту літеру)	кияНка;
8. … — креслярський інструмент для креслення кіл або дуг. Також застосовується для точного вимірювання відстаней, зокрема на картах. (З відповіді візьміть першу літеру)	Циркуль;
9. … з часів неоліту була важливим символом, фігурує майже у всіх релігіях стародавності. Є підстави казати про культ … в Єгипті, Асирії, Греції та в інших народів. Це — сонячна емблема богів Неба, символ влади, грому, дощу від небесних богів, і штормових вітрів, виправлення помилок, принесіння пожертви, надання допомоги. Також символізує повновладдя, зв'язуючись з богами Сонця. В Індії … — атрибут бога вогню Аґні, бог Вішну … зрубує дуальне Дерево Знання Самсару. Завдяки блиску і глухим ударам … слугує зброєю у богів грому та блискавки: рогатого бога грози Раммана (Ассирія), слов'янського Перуна, у богів племен Західної Африки (З відповіді візьміть четверту літеру)	сокИра;
10. … — інструмент для свердління невеликих отворів у металі, дереві, пластмасі, камені тощо (З відповіді візьміть другу літеру)	дРиль;
11. … — інструмент для випилювання фанери (З відповіді візьміть останню літеру)	лобзіК;
12. Відповідно до призначення й форми поверхні оброблення існують різні види …, але всі вони діють за одним принципом, і в основному складаються з однакових частин. До найпоширеніших різновидів цього інструменту відносяться: … (з одинарним і подвійним ножем), …-медведка, шерхебель (напівфуганок), фуганок, шліхтик, цинубель, торцевий … та ін. Усі вони складаються із сталевого ножа (різця), закріпленого за допомогою клина або гвинта у корпусі з деревини, металу чи інших матеріалів. (З відповіді візьміть другу літеру)	рУбанок;
13. Бувають ручні- (шарнірні, з конічним кріпленням і пружинні), котрі при застосуванні утримуються в руках; слюсарні -(настільні), що закріплюється до слюсарного верстака; верстатні- з ручним чи механізованим (пневматичним або гідравлічним) затискним механізмом, та встановлюються як слюсарних верстаках так і на металообробних верстатах (свердлильних, фрезерних тощо); столярні -(передні та задні — як частина столярного верстака). Прообразом … були ковальські щипці, на які для постійного утримування надягали сталеве кільце (шпандир). У потребі в постійному затисканні деталі, що обробляють, були винайдені … з гвинтом. (З відповіді візьміть першу літеру)	Лещата;
14. … — ручне металеве знаряддя у вигляді щипців з загнутими всередину і загостреними кінцями для витягування цвяхів, різновид кліщів. Як і цвяходер, вони працюють за принципом важеля: кінцева частина губки знизу слугує коротшим плечем, частина губки при шарнірі і зведені руків'я — довшим плечем, за рахунок чого здійснюється виграш у силі. (З відповіді візьміть шосту літеру)	обценЬки.
ПАРОЛЬ	ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ

На дверях кабінету намальовано ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ .

ІІ. Завдання в КОНВЕРТІ №2.

ÐÐ¾Ð²âÑÐ·Ð°Ð½Ðµ Ð·Ð¾Ð±ÑÐ°Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ Штангенци́ркуль (нім. Messschieber- «розсувний вимірник» або «розсувна лінійка».) — універсальний штангенінструмент, призначений для вимірювань з високою точністю зовнішніх і внутрішніх розмірів предметів, а також глибин отворів. Штангенциркуль — найпопулярніший інструмент вимірювання у всьому світі. Дерев'яні штангенциркулі використовувалися вже на початку XVII століття. Перші справжні штангенциркулі з ноніусом з'явилися тільки в кінці XVIII століття в Лондоні. Різновид штангенциркуля, оснащена глибиноміром, на професійному сленгу називається «Колумбус» або «Колумбік». Ця назва походить від «Columbus» - виробника вимірювального інструмента

Питання:

Відповідь:

1. Як визначити ціну поділки штангенциркуля?

Точність шкали з ноніусом розраховується за формулою: ціна поділки основної шкали розділити на кількість штрихів ноніуса.

2. Яка ціна поділки штангенциркуля?

0,01 см

3. Визнати розміри деталі за допомогою штангенциркуля.

Ширина бази

Довжина бази

Висота бази

Діаметр великого отвору

Глибина великого отвору

Діаметр маленького отвору

Глибина маленького отвору

4. Щоб відгадати слово-пароль заповніть кросворд: Як назвати одним словом?

		с	о	к	и	р	а
		м	о	л	о	т	о	к
	з	а	т	и	с	к	а	ч	і
р	у	б	а	н	о	к

Кельт, Лабрис, Тесло, Томагавк, Колун

Сокира

Балда, Бучарда, Киянка, Ручник

Молоток

Клема, Лещата, Прищіпка , Скріпка, Струбцина

Затискачі

Медведка, Фуганок, Шерхебель, Цинубель

Рубанок

ПАРОЛЬ

КЛИН

Підказка:

Кельт — різновид бронзової сокири та мотики з втулкою на місці обуха, спрямованої перпендикулярно лезу, в яку вставлялася колінчаста або пряма рукоятка

Лабрис — давньогрецька двосічна сокира.
Тесло — сокира для оброблення дерева, з лезом, перпендикулярним сокирищу.
Томагавк — маленька сокира північноамериканських індіанців.
Колун — сокира у вигляді призми для колоття дров. Завдяки більшому куту між площинами леза воно менш заклинюється у дровині.

Балда (шанцевий молоток) — невеличкий одноручний молот-кувалда, уживається як у ковальстві, так і для слюсарних і будівельних робіт.
Бучарда — металічний молоток, застосовуваний каменярами та скульпторами. Має дві ударні поверхні з пірамідальними зубцями.
Киянка — дерев'яний або гумовий молоток, а також молоток з гумовими накладками на бійчиках.
Ручник (ковальський молоток) — молоток, уживаний ковалями для вказання молотобійцю місця на заготовці, де треба бити молотом.

Клема — затискач для з'єднування електричних проводів з машиною, приладом та ін.
Лещата — затискачі для закріплення заготовок на столярних та слюсарних верстаках.
Прищіпка — спеціальний вид затискача, що, зазвичай, використовується для кріплення предметів (наприклад, одягу) до мотузки.
Скріпка — спеціальний вид затискача, для скріплення аркушів паперу.
Струбцина — затискач у вигляді П-подібної скоби з гвинтовим або іншим затискачем на одній з її сторін.

Медведка — рубанок з двома ручками, призначений для грубого стругання двома робітниками.
Фуганок — великий за розміром рубанок, його застосовують з подвійним ножем для стругання та вирівнювання довгих деталей.
Шерхебель - рубанок з півкруглим залізком, що може виступати над підошвою до 3 мм та застосовується для грубого стругання коротких деталей. Після обробки утворюються півкруглі борозди, але він незамінний, коли слід швидко зняти значний припуск матеріалу.
Цинубель — це вкорочений рубанок з одинарним ножем з дрібними зубчиками. Його застосовують для надання поверхні шорсткості перед облицюванням шпоном або обробки дуже складних для стругання ділянок заготовки.

На дверях кабінету намальовано КЛИН.

ІІІ. Завдання в КОНВЕРТІ №3.

Клин - один з різновидів простого механізму за назвою "похила площина". Клин складається із двох похилих площин, основи яких стикаються. Його застосовують, щоб одержати виграш у силі, тобто за допомогою меншої сили протидіяти більшій силі.

$D:\ИРА\Виталичок\статья еременко лактионова2\Фото статья\Плакат 6.JPG$ При рубанні дров, щоб полегшити роботу, у тріщину поліна вставляють металевий клин і б'ють по ньому обухом сокири. Ідеальний виграш у силі, що дається клином, дорівнює відношенню його довжини до товщини на тупому кінці.

Питання:	Відповідь:
1. Напишіть якомога більше інструментів, де використовується клин.	Ніж, коса, серп, пила, сокира, ….
2. Яким повинен бути клин, щоб легше було колоти поліно?	Довгим та вузьким
3. Пояснити прислів’я: «Клин клином виганяють».	Зазвичай, коли працюєш з клинами, добре мати один гострий і вузький клин, яким можна легко вклинитися в поліно, і один тупий і товстий клин, яким можна розколоти поліно, вбивши його вже в зроблений першим клином жолоб.
4. Як можна за допомогою двох дощечок, хомута та клина зробити ручні лещата?
5. Другим різновидом похилої площини є гвинт. Як з похилої площини можна зробити гвинт?	Гвинт - похила площина, навита на вісь. Різьба гвинта – це похила площина, багаторазово обгорнена навколо циліндра.
6. Перед вами лежать інструменти та пояснення до них. Поставити назви інструментів в порядку вказаному в пояснені та з восьмої, п’ятої, шостої, п’ятої літер складіть слово-пароль
..губці — електромонтажний інструмент, різновид плоскогубців з видовженими, звуженими на кінцях губками. За функціональністю близькі до пінцета, але завдяки довжині важеля ручок мають більшу силу стискання.		довгогуБці
...губці — ручний інструмент у вигляді двох схрещених важелів; Щипці з круглими кінцями (губками) для загинання дроту і тонкого штабового матеріалу.		кругЛогубці
...губці — різальний інструмент, що використовує принцип важеля для збільшення зусилля в перерізанні матеріалу.		гострОгубці
...губці — ручний інструмент у вигляді двох схрещених важелів; кліщі, щипці з плоскими, плескатими кінцями (губами). Призначені для захоплення і силового утримання різних дрібних деталей.		плосКогубці
ПАРОЛЬ		БЛОК

IV. Завдання в КОНВЕРТІ №4.

Питання:	Відповідь:
1. Два види простих механізмів: … та …	Важіль та похила площина.
2. Різновиди важеля: … та … блоки	Рухомий та нерухомий
3. Різновиди похилої площини: … та …	Клин та гвинт.
Два кінця, два кільця, а посередині цвях… Сьогодні навіть дитина відгадає, що йдеться про ножиці. Але ж були часи коли і дорослі навіть ножиць самих не знали, тому що їх ще не винайшли. Найдавніші ножиці знайдені археологами на Середньому Сході мають вік 3-4 тис. років і були призначені для стрижки овець. Вони нагадували пінцет з лезами на кінцях. Саме така конструкція існувала понад 2 тис. років. Важіль у конструкції ножиць почав використовуватися близько 1 тис. років тому. У давнину одні і ті самі ножиці використовувалися і для стрижки овець, і для різання тонкого металу, і для розкрою шкіри та тканини. Всі ви знаєте такий інструмент, як ножиці. Сьогодні ми користуємося десятками різновидів ножиць.
4. Перед вами лежать різні види ножиць. Назвіть їх призначення.
	газонні. секатор; розкроювальні; по для стрижки овець; металу; канцелярські; манікюрні;
Цікаво розглянути принцип дії важеля на прикладі звичайнісіньких ножиць. На підставі отриманих знань з фізики, проведемо порівняльний аналіз канцелярських ножиць по паперу та слюсарних ножиць по металу. Навіть на око видно, що лезо та важіль канцелярських ножиць рівні. Тобто сила, що прикладається для зведення важелів дорівнює силі по зведенню лез. Цієї сили достатньо для розрізання паперу, але не достатньо для різання міліметрової сталі. В чому ви можете пересвідчитись. Ця робота під силу слюсарним ножицям, у яких, як ми бачимо, важіль набагато більше леза, значить сила прикладена до довгих важелів збільшується на короткому лезі.
5. Завдання: розрахувати виграш у силі цих ножиць
$D:\ИРА\Виталичок\статья еременко лактионова2\Фото статья\фото 22.JPG$
6. А чи можна цей інструмент назвати ножицями?
$D:\ИРА\Виталичок\статья еременко лактионова2\Фото статья\Фото 11.JPG$ ПАРОЛЬ	ЛЕЩАТА

Ð ÐµÐ·ÑÐ»ÑÑÐ°Ñ Ð¿Ð¾ÑÑÐºÑ Ð·Ð¾Ð±ÑÐ°Ð¶ÐµÐ½Ñ Ð·Ð° Ð·Ð°Ð¿Ð¸ÑÐ¾Ð¼ "ÐÐµÑÐ°ÑÐ°" На дверях кабінету намальовані ЛЕЩАТА.

V. Завдання в КОНВЕРТІ №5.

Ще в доісторичні часи виникла ідея міцно фіксувати оброблювані заготовки таким чином, щоб вони не рухалися під впливом зусиль під час обробки.

Вирішальним кроком на шляху розвитку такого незамінного затискного інструменту до придбання ним сьогоднішньої добре продуманої форми був перехід від технології затиснення за допомогою клина і молотка до затиснутого за допомогою різьби і важеля в середні віки. Недолік: рухома губка могла переміщатися до нерухомої губки тільки в поперечному напрямку, викликаючи деформацію затиснутих деталей в більшій чи меншій мірі.

Оптимальне практичне застосування стало можливим тільки після винаходу в 1750 році паралельних лещат, в яких рухома губка переміщалася на зміщующихся по горизонталі салазках.

У 1830 році в Англії були виготовлені перші чавунні лещата. Відомо, що розплавлений чавун легко набуває будь-яку форму. Але при литті всередині виливки часто утворюються порожнини, так звані усадочні раковини. Після застигання структура стає пористою і крихкою. Як наслідок: недостатня міцність при великому навантаженні аж до поломки.

Винахідник і любитель майструвати Йозеф Хойер в 1925 році винайшов штамповані лещата з революційною подвійною призматичною направляючою, в 1927 році був отриманий патент і почалося масове виготовлення та удосконалення лещат.

Питання:		Відповідь:
1. Які види лещат ви знаєте?		Ручні; слюсарні (настільні); верстатні; столярні
2. Ми з’ясували, що різноманітні інструменти мають спільні елементи – прості механізми: важіль, блок, ворот, клин, гвинт. Але, що цікаво, навіть у однакових за призначенням інструментах їх комбінація може бути різною. Проаналізуйте три види ручних лещат, що використовуються для утримання матеріалу або інструменту під час роботи, у площині простих механізмів
$D:\ИРА\Виталичок\статья еременко лактионова2\Фото статья\Фото 11.JPG$	Перші лещата мають коловорот, гвинт, клин, важіль; другі – коловорот, гвинт, важіль; треті - коловорот та гвинт.
3. До збільшення сили по стисканню може привести або збільшення коловорота-гайки, або зменшення різьбоутворюваної площини, тобто кроку різьби, або переміщення точки прикладання для збільшення важеля, тобто перенесення точки прикладання гвинта. Але ви повинні зрозуміти, що виграш в силі при виготовленні інструменту не є основним критерієм. Велике значення має:…, ….	Зручність, практичність у використанні, яка відточується століттями. Саме практична діяльність породжує різні за будовою але однакові за призначенням інструменти.
4. Відгадайте ребус
ПАРОЛЬ	ІНСТРУМЕНТИ