技術(shù)體驗活動案例系統(tǒng)與設(shè)計

1、關(guān)于系統(tǒng)與設(shè)計的兩個實踐自發(fā)電手電的設(shè)計（一）簡單自發(fā)電手電系統(tǒng)的設(shè)計試驗一、試驗?zāi)康?. 認識自發(fā)電手電的發(fā)電原理并能加以應(yīng)用2. 會運用簡單材料設(shè)計馬達軸的運動控制使之持續(xù)運動提供馬達發(fā)電動力二、試驗準(zhǔn)備1. 樂高積木器材 3 件：普通馬達、燈泡、軸套2. 棉線 1 根（50 厘米 -1米）三、試驗過程1. 發(fā)放器材并清點2. 將給定材料組成系統(tǒng)，使其能夠發(fā)電生光3. 研究持續(xù)發(fā)電的方法a) 固定棉線b) 設(shè)計棉線纏繞和拉扯方式c) 發(fā)光時長競賽4. 器材整理檢查，上交四、試驗結(jié)論1. 利用馬達軸的旋轉(zhuǎn)可以使馬達線圈產(chǎn)生電流，在其輸出端頭接上燈珠可以發(fā)光2. 馬達軸的旋轉(zhuǎn)越快，發(fā)光越亮，說

2、明產(chǎn)生的電流強度越大3.繩線纏繞的方式可以使馬達軸旋轉(zhuǎn)，但繩線必須要固定，繩線纏繞要有序， 以中段固定，2 人配合，來回拉扯，往復(fù)運動的方式發(fā)光時間最長，幾近無限。五、教學(xué)建議1. 教學(xué)時間實踐控制1 課時（試驗 +設(shè)計方案），5-10 分鐘介紹自發(fā)電手電系統(tǒng)及設(shè)計（投影和實物配合）， 5-10分鐘設(shè)計試驗，約 20 分鐘撰寫個性的自發(fā)電手電系統(tǒng)設(shè)計方案，剩余時間交流評價設(shè)計方案。如時間寬?？梢杂? 課時， 1 課時試驗和評價討論， 1 課時設(shè)計方案和交流評價。2. 教學(xué)具設(shè)計a) 市場售透明自發(fā)電手電筒b) 自制各種搖柄自發(fā)電手電若干 （可以是樂高積木組裝的， 也可以是各種個性器材設(shè)計呈現(xiàn)的

3、。3. 學(xué)生試驗器材a) 如果有樂高積木的建議使用之，其操作簡單，易實現(xiàn)，可反復(fù)使用且十分耐用；b) 如果沒有樂高積木， 可以在附近的電子器材市場購買小型普通馬達，用發(fā)光二極管做發(fā)光元件（注意單項導(dǎo)電性，極性不能接反） ，實現(xiàn)要根據(jù)所用馬達試驗要否限流，需串聯(lián)多大的電阻， 以保證不要燒壞發(fā)光二極管， 只是在使用時要事先設(shè)計發(fā)光二極管和馬達連接方式， 可以是現(xiàn)場焊接， 也可以是實現(xiàn)裝上連接小插口 （可以在電子器材市場買到，很便宜）c) 可以在電子器材市場購買齒輪組，增加學(xué)生實踐技術(shù)含量。（二）個性的自發(fā)電手電系統(tǒng)設(shè)計方案的呈現(xiàn)（參考方案）一、設(shè)計目標(biāo)自發(fā)電手電系統(tǒng)二、設(shè)計要求1. 不需要電池能手

4、動產(chǎn)生電能提供燈泡發(fā)亮2. 系統(tǒng)設(shè)備便于攜帶3. 系統(tǒng)故障率小，使用方便三、設(shè)計分析1. 不需要電池， 又能有電發(fā)光， 就需要用到電磁學(xué)原理， 利用市場上出售的或家中玩具和電動設(shè)備上廢棄的小型馬達，實現(xiàn)磁生電。2. 多級大小齒輪、同軸齒輪的使用可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的加速。3. 條形齒輪的應(yīng)用可以實現(xiàn)將轉(zhuǎn)動變平動。四、設(shè)計方案1. 原理1） 將馬達的轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，使馬達內(nèi)部磁鐵在線圈中旋轉(zhuǎn)，切割磁力線產(chǎn)生感生電流，使手電的電珠發(fā)光，實現(xiàn)照明。2） 轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)越快，產(chǎn)生電流越大，手電越亮。可以通過齒輪組實現(xiàn)多級加速。3） 原理圖：馬達×4） 轉(zhuǎn)動變平動的設(shè)計需要彈簧和平齒輪或內(nèi)弧齒輪的工作×2. 選用部件馬達、齒輪組、導(dǎo)線、燈珠、固定件、外殼3. 功能實現(xiàn)搖動或移動齒輪，燈珠發(fā)光。4. 優(yōu)化設(shè)計1）馬達微型化2）齒輪加速增加， 使用異形齒輪增加功能， 如條形齒輪改變用力方向， 再增加彈簧可以做成手握方式工作3）使用高亮度發(fā)光二極管作為發(fā)光源，可以節(jié)約能源，增加亮度，延長壽命4）可以借助自然力發(fā)電，如水力、風(fēng)力等五、設(shè)計感想曾經(jīng)見過市場上出售的自發(fā)電手電，原來只知道使用，只感覺很奇妙、很有用，原理很復(fù)雜， 沒有想到自己也能根據(jù)所學(xué)知識進行設(shè)計