师:同学们好,今天我们一起来学习第13课传动的齿轮。前面的课程,我们认识了生活中常见的机械帮手,像小棒、钳子、手轮、滑轮、斜面等。今天,来认识一位新成员。首先,观看一段精彩的四驱车比赛。这场比赛精彩吗?我们采访一下赛车手。
师:你的小车表现如何?
生:非常糟糕,我对比赛结果很不满意,我在想能不能改装小车内部的齿轮,让小车速度更快。
师:通过更换齿轮改装小车,真能提高车速吗?你同意他的做法吗?说说看。
生:应该可以。我骑自行车时,经常转动调速把手,改变不同的齿轮组合来变速骑行。
师:有道理。生活中,常看到一种边缘带齿的奇特轮子,叫齿轮,这就是今天要认识的新朋友。齿轮有什么作用呢?先在家中找一找哪些地方有齿轮,原来它藏在玩具里。要是家中难找,我们可以用硬纸板动手做几个大小不同的齿轮。下面学习制作方法。先用圆规在硬纸板上画圆,再用小刀刻出,最后用胶水粘贴牢固,一个纸做的齿轮就完成了。
有了自制齿轮,就可以开展实验探究活动。探究前,明确三个探究方向:一、动力能否由一个齿轮传递到另一个齿轮?二、它们的转动方向有什么不同?三、它们的转动速度有什么不同?思考一下,并把猜测记录在右边表格里。
带着这三个问题,仔细观察实验探究过程。这是学校实验室常用的齿轮组及支架模型。我把红色大齿轮与蓝色小齿轮用螺丝帽固定在支架上,在两齿轮相互咬合的位置各贴了贴纸。准备工作就绪,开始实验。根据表格提示,先将手摇把连接在大齿轮上,轻轻转动大齿轮。小齿轮动了吗?很明显,小齿轮也在转动。我们顺时针转动大齿轮,发现了什么?
生:小齿轮逆时针转动,它们的方向相反。
师:同学们也可以逆时针转动大齿轮试试。我们逆时针转动大齿轮,又发现了什么?
生:小齿轮顺时针转动,还是相反。
师:原来,不论顺时针还是逆时针转动,大齿轮和小齿轮的方向都是相反的。
最后研究两者转动速度的关系。可能刚才部分同学发现大齿轮转得慢,小齿轮转得快,也有同学分辨不出,觉得差不多,怎么解决呢?
生:大齿轮转动一圈,看小齿轮转了几圈,相同时间内,谁转的圈数多谁就更快。
师:有道理,试试。大齿轮转第一圈,小齿轮转了一圈半,大齿轮再转第二圈,小齿轮转了三圈,大齿轮转第三圈,小齿轮一共转了4圈半。看到了吗?大齿轮转得慢,小齿轮转得快,把发现记录下来,和你的猜测一致吗?实验中我们又有新疑问,一定要大齿轮带动小齿轮吗?互换一下,实验现象会不同吗?把猜想记录在下边表格里,一起仔细观看实验操作视频。还是这套模型,先将手摇把接入小齿轮,轻轻转动小齿轮。大齿轮转动了吗?
生:大齿轮随小齿轮转动了。
师:我们顺时针转动小齿轮,发现了什么?
生:大齿轮是逆时针转动的,方向相反。
师:接着逆时针转动小齿轮,又发现了什么?
生:大齿轮是顺时针转动的,方向相反。
师:最后比一比谁转得最快?小齿轮开始转第一圈,大齿轮连第一圈都没转完,只转了大半圈。继续,小齿轮转第二圈,大齿轮连一圈半都没转到。小齿轮转第三圈,大齿轮才刚好转了第二圈。看到了吗?小齿轮快,大齿轮慢,把发现记录下来。实验结束,记住收拾器材,清理卫生,养成好习惯。都答对了吗?通过两个实验探究,得出一些结论:在两个相互咬合的大小齿轮中,一、动力可以从大齿轮传递给小齿轮,也可以从小齿轮传递给大齿轮;二、动力传递时,大齿轮与小齿轮的转动方向相反;三、转速均衡的情况下,大齿轮转速慢,小齿轮转速快。学了齿轮知识,能否帮助小明解决疑惑呢?他的疑惑是:顺时针转动一个齿轮,怎样使另一个齿轮也顺时针并且更快地转动?思考一下,请两位同学分析。
