活動(dòng)步驟

1. 教師通過(guò)情境創(chuàng)設(shè)，為學(xué)生介紹活動(dòng)任務(wù)。

美國(guó)宇航局（NASA）為了實(shí)現(xiàn)2020年的宇航員登陸計(jì)劃，制作了一種能在月球上行駛的越野車，叫做月球車。這些月球車有的可以由宇航員駕駛，有的可以自動(dòng)行駛，幫助宇航員運(yùn)載物資，建立航天站，探索月球。所有的月球車都可以在月球上的落滿塵土的崎嶇地面上行駛。今天，我們的任務(wù)就是制作1輛橡皮筋動(dòng)力的月球車。

2. 教師為學(xué)生展示月球車模型，引發(fā)學(xué)生的思考。

你能想象在月球上開越野車嗎？NASA就可以。他們制作了一種越野車，叫做月球車。一些可以由宇航員駕駛。一些可以自動(dòng)控制即無(wú)人駕駛。所有的月球車都可以在月球上的落滿灰塵的崎嶇的地面上行走。我們今天的任務(wù)是：設(shè)計(jì)和制作1輛橡皮筋動(dòng)力的月球車，讓它可以在房間地板上爬行。

模型一直在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中使用。工程師可以按初始的設(shè)計(jì)思路制作模型，然后對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的不足之處，就會(huì)努力找到方法繼續(xù)改進(jìn)。今天，大家制作完月球車之后也要進(jìn)行測(cè)試，然后發(fā)現(xiàn)使其運(yùn)行更好的方法。

3. 學(xué)生分小組討論小組將要設(shè)計(jì)的月球車模型，小組達(dá)成一致后，將設(shè)計(jì)方案繪制到學(xué)生記錄單上。教師可以用以下問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生討論：

怎樣才能讓月球車移動(dòng)？（提示：擰緊輪子上的橡皮筋，將月球車放在地面上，它就會(huì)移動(dòng)。注意：依靠改變橡皮筋旋轉(zhuǎn)的方向，可以控制月球車前進(jìn)或后退。）

怎樣制作不同型號(hào)的輪子？（提示：學(xué)生通過(guò)裁剪不同大小的正方形，制作不同型號(hào)的車輪。注意，方輪有倆個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是制作方便；二是可以通過(guò)連接對(duì)角線的方法，快速找到其中心。該中心是軸，也就是鉛筆穿過(guò)的地方。）

安裝了方形車輪的月球車行走時(shí)有何特點(diǎn)？（提示：方輪的關(guān)鍵特點(diǎn)是能夠深入軟的表面，如地毯、沙子或草地。這樣可以改進(jìn)牽引力，有助于防止輪子空轉(zhuǎn)。因?yàn)樵虑蛏细采w著一層厚厚的細(xì)塵土，良好的牽引力非常重要，尤其是在上下坡時(shí)。）

用橡皮筋驅(qū)動(dòng)月球車有多少不同的方法？（提示：可以利用多根橡皮筋。有時(shí)，1條皮筋鏈比單獨(dú)1根皮筋效果更好。有時(shí)，還可以用1根剪開的橡皮筋驅(qū)動(dòng)月球車。）

4. 學(xué)生按照設(shè)計(jì)方案，領(lǐng)取材料，制作月球車。

5. 制作完畢之后，進(jìn)行測(cè)試與改進(jìn)。為了成功制作月球車模型，當(dāng)學(xué)生遇到下列問(wèn)題時(shí)，教師可以進(jìn)行適當(dāng)提示和引導(dǎo)。

輪子為什么不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)？（提示：注意輪子必須要牢固地固定在軸上，兩邊的輪子要平行。也要確保鉛筆能夠從車體上一邊的洞穿到另一邊的洞，而且洞要足夠大，鉛筆能夠容易旋轉(zhuǎn)。）

月球車為什么不能走直線？（提示：注意軸，也就是鉛筆必須垂直安裝在車體上，前輪的大小必須相同。如果軸裝歪了或是前輪大小不一致，模型在行走時(shí)就會(huì)拐彎。）

月球車為什么不能前進(jìn)太遠(yuǎn)？（提示：讓學(xué)生再擰緊輪子。也可以讓他們嘗試使用較大的輪子。較大的輪子周長(zhǎng)比較長(zhǎng)。大輪旋轉(zhuǎn)一周會(huì)比小輪旋轉(zhuǎn)一周的路程要長(zhǎng)。）

輪子為什么打滑？（提示：當(dāng)模型的橡皮筋動(dòng)力太大或輪子與地面摩擦力太小時(shí)，輪子在某位置就會(huì)打滑。為了增大摩擦力，讓學(xué)生加大驅(qū)動(dòng)輪的重量，或在每個(gè)軸上加1個(gè)輪子；為了動(dòng)力不至于太大，不要將橡皮筋擰得太緊。）

6. 教師組織各小組展示自己的作品，并引導(dǎo)學(xué)生分享制作和測(cè)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決的方法。

地球上什么樣的交通工具比較類似月球車？（提示：履帶式雪上汽車、坦克、沙漠越野車和全地形越野車都比較類似。它們都有很好的牽引力，非常堅(jiān)固，有很強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，并且不單只能在公路上運(yùn)行，在不平坦的地面上也能正常行走。）

活動(dòng)開始前，老師為大家展示了1個(gè)月球車模型，該模型對(duì)你完成最終制作都有哪些啟發(fā)？（提示：利用該模型，學(xué)生可以很快看到自己的月球車模型哪個(gè)部分運(yùn)行正常，哪個(gè)部分運(yùn)行不正常，然后加以改進(jìn)。）

摩擦力怎樣影響你的月球車？（提示：為了提高效率，需要將軸和車體之間的摩擦力減到最小。為了良好運(yùn)行，車輪和地面之間需要很大的摩擦力。）

月球車怎樣利用動(dòng)能和勢(shì)能？（提示：擰緊輪子時(shí)存儲(chǔ)了大量的彈性勢(shì)能；輪子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，軸和輪子開始轉(zhuǎn)動(dòng)。）

活動(dòng)拓展

1.作圖分析增加的勢(shì)能如何影響月球車行進(jìn)的距離？（提示：當(dāng)橡皮筋不斷被擰緊時(shí)，學(xué)生能夠測(cè)量月球車運(yùn)行了多遠(yuǎn)。讓學(xué)生分別旋轉(zhuǎn)輪子3、6、9和12圈，然后測(cè)試每次月球車行進(jìn)的距離。gHj/cUV+rJA58gVMWVF8+A==讓學(xué)生利用輪子旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)和行進(jìn)距離2個(gè)參數(shù)作圖。輪子旋轉(zhuǎn)次數(shù)越多，勢(shì)能越大，行進(jìn)距離越遠(yuǎn)。）

2.確定摩擦力的影響。（提示：讓學(xué)生旋轉(zhuǎn)輪子一定的次數(shù)，測(cè)量月球車行進(jìn)的距離。然后讓他們將輪軸系統(tǒng)的摩擦力減到最小。例如，可以將軸用鋁箔裹起來(lái)，然后旋轉(zhuǎn)車輪同樣的次數(shù)，重新測(cè)試月球車，可以利用下面公式計(jì)算增長(zhǎng)的距離的百分比。

3.測(cè)試輪子形狀的影響。（提示：開始用方輪，讓學(xué)生測(cè)量月球車運(yùn)行了多遠(yuǎn)。然后讓他們剪掉輪子的四角，把輪子變成正八邊形，再測(cè)試一次。再利用圓形車輪測(cè)試一次，注意每次測(cè)試時(shí)，擰緊橡皮筋的次數(shù)必須相同。討論行進(jìn)的距離怎樣變化？車輪會(huì)不會(huì)失控？）

閱讀資料

月球上沒(méi)有大氣層，也就是說(shuō)沒(méi)有空氣。所以，類似自行車或汽車上的充氣輪胎在月球上會(huì)爆炸。如果你是一位NASA的工程師，需要設(shè)計(jì)月球上使用的車輪，該怎么做呢？這種車輪得滿足以下要求：

能在沒(méi)有大氣的太空中使用。

能夠耐受極熱和極冷的氣溫。因?yàn)樵虑蛏?，溫度的變化范圍大概?21-157℃。

重量大約只有5.5kg，是汽車車胎平均重量的一半。

不能陷入月球表面上厚厚的灰塵中。

能夠在月球上正常使用的車胎（見(jiàn)圖2），是用有彈性的金屬薄片制成的。它重量較輕，可以有很好的牽引力，并且適合月球上極端溫度。另外，在坎坷的月球表面行走時(shí)，輪胎能夠適當(dāng)變形，不會(huì)太顛簸。另外，這種輪胎的可靠性非常重要。要知道，距離地球400000km之外的月球上是沒(méi)有道路服務(wù)站的。

月球車也許看起來(lái)不像最時(shí)髦的交通工具，但每輛卻價(jià)值1000萬(wàn)美元，是最貴的交通工具之一。月球車具有能夠方便攜帶的特點(diǎn)。宇航員可以將月球車折疊并收納在航天器內(nèi)的儲(chǔ)物空間中。觀察圖3的月球車，你覺(jué)得這輛車的哪個(gè)特點(diǎn)和地球上汽車的設(shè)計(jì)類似？