乐高第3课-齿轮传动——风扇-教学案

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1、EV3电子教案入门篇第3课齿轮传动——风扇教学案一、提出问题　　　　当夏天到来时，天气很热，我们经常会打开电风扇来解热，电风扇可以说是我们在夏天里的“小伙伴”，现在就让我们动手来制作一个风扇吧！　　　二、联想如图3-1和图3-2所示，想一想生活中的风扇是什么样子的?风扇都有什么特点呢?图3-1风扇1图3-2　风扇2三、要求：风扇制作1.风扇有扇叶并且可以转动2.利用齿轮传动加快扇叶转动3.稳定的放在桌面上四、构建技能牌：齿轮齿轮的作用：　　　　　齿轮是依靠齿的啮合来传递动力的零件，通过齿轮的传动还可以改变

2、输出的扭矩和角速度，或者是改变运动的方向。EV3电子教案入门篇扭矩：扭矩是齿轮转动时切向的力，我们可以理解为齿轮发生转动的力。例如，当我们喝饮料时，我们要使用一定的力去把瓶盖拧开。角速度：是物体转动的速度。单位是弧度每秒。例如，这节课我们将制作的风扇，它转动的角速度就非常快。齿轮的传动：乐高机器人套装中提供了很多种齿轮，这节课我们先来认识一下直齿轮。如图3-3所示,乐高直齿轮从左到右分别为40齿，24齿，16齿和8齿共4种类型。图3-3　乐高直齿轮机器人可以通过这些齿轮的传动来改变扭矩，改变角速度或改变方

3、向。一般来说，乐高的齿轮在搭建的时候通常要与梁来进行配合，将齿轮用轴与梁进行连接，你可能会有这样的担心，齿轮会不会与梁有接触而产生摩擦呢?不过，当你使用的时候，你会发现乐高的齿轮能够与梁配合的非常好，完全不用担心会产生摩擦或阻力的问题。下面我们来看几组齿轮传动的例子。例18齿齿轮传动40齿齿轮，如图3-4所示。EV3电子教案入门篇图3-48齿传动40齿例2图3-540齿传动8齿40齿齿轮传动8齿齿轮，如图3-5所示。例340齿齿轮传动24齿齿轮传动8齿齿轮，如图3-6所示。图3-63个齿轮传动例4　24齿

4、齿轮传动8齿齿轮传动24齿齿轮，如图3-7所示。图3-73个齿轮传动EV3电子教案入门篇齿数，扭矩和角速度的关系齿数（n）与扭矩（T）成正比T1×n2=T2×n1齿数（n）与角速度（T）成反比n1×w1=n2×w2我们以例1的8齿传动40齿为例，由于齿数与扭矩成正比关系，因此传动后40齿这根轴输出的扭矩是8齿的5倍；由于齿数与角速度成反比，因此传动后40齿这根轴输出的角速度是8齿的1/5。请你写出例2，例3，例4中扭矩和角速度的变化。例2中输出扭矩的变化__________，输出角速度的变化_______

5、____。例3中输出扭矩的变化__________，输出角速度的变化___________。例4中输出扭矩的变化__________，输出角速度的变化___________。大家可以看到，齿轮的传动可以改变物体运动的速度，下面我们来制作一个风扇，在风扇的制作中就会应用到齿轮传动的技术。1.制作扇叶制作一个有3个扇叶的风扇，如图3-8所示。图3-8扇叶EV3电子教案入门篇1.齿轮转动为了加快扇叶的转速，我们应当用大齿轮带动小齿轮，使角速度加快。在图3-9中，我们利用手柄带动40齿大齿轮转动，然后，40齿齿轮

6、再传动8齿齿轮，使其的转速增加5倍。风扇的齿轮传动如图3-10所示。图3-9大齿轮图3-10　齿轮传动2.底盘制作如图3-11所示，底盘的制作利用两根方梁和两根弯梁来完成，中间留出的位置是要固定风扇的那根梁，这样利用几根梁就可以完成底盘与风扇的固定，既简单，又坚固。图3-11底盘风扇制作完成效果图，如图3-12所示。EV3电子教案入门篇图3-12手摇风扇　风扇制作完成了，让我们摇动手柄，看一看风扇的转动效果吧！五、优化与改进　　同学们知道风扇的转速是非常快的，上面制作的风扇是用40齿齿轮传动8齿齿轮，转速

7、增加了5倍，但是还能不能更快呢?请你利用齿轮的传动，让风扇转动的速度更快一些。齿轮传动的改进，如图3-13所示。图3-13　多齿轮传动我们可以看到方梁的两面都有齿轮，传动从40齿大齿轮依次传动给8齿齿轮，然后同轴的另一侧40齿齿轮，又传递给8齿齿轮，可以看到最终传动的速度会更快。EV3电子教案入门篇改进后的风扇效果图：如图3-14和图3-15所示，这是最终改进后的风扇，风扇的转速很快，但是它的扭矩却很小。图3-14改进后的风扇侧面图3-15　改进后的风扇背面六、实践与讨论改进后的风扇转速增加了多少倍？__

8、___________________________改进后的风扇扭矩减小了多少倍？_____________________________减速电机为什么会减速呢？___________________________________七、拓展刚才我们利用齿轮传动，提高转速制作了风扇，那么齿轮传动也可以起到减速的作用，下面我们就来制作一个停车场栏杆器，如图3-16所示。要求：1、栏杆器固定在桌面上2、栏杆缓慢升起和落下EV3电