研究性學(xué)習(xí)《小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制》

1、和平街第一中學(xué)研學(xué)手冊編號： 屆 號天祝藏族自治縣第一中學(xué) 研究性學(xué)習(xí)手冊（2011-2012學(xué)年度） 課題名稱 ： 班 級 ：課題組長 ： 課題組員 ： 指導(dǎo)教師 ：17目 錄1. 研究性學(xué)習(xí)課題開題報告 （ ）2. 課題研究活動記錄 （ ）3. 結(jié)題報告（ ）4. 課題研究自我總結(jié)（ ）5. 研究性學(xué)習(xí)課題評價表 （ ）6. 研究性學(xué)習(xí)成績評價與學(xué)分認(rèn)定表 （ ）研究性學(xué)習(xí)課題開題報告課題名稱小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制主導(dǎo)課程物理 課題組長 指導(dǎo)教師 開題時間 課題組成員及分工姓名班級分工 總負(fù)責(zé) 活動記錄 負(fù)責(zé)設(shè)計實驗，參與研究活動 負(fù)責(zé)研究活動中的影像資料 制作PPT、整理資料 負(fù)責(zé)設(shè)計實驗

2、，參與研究活動 查閱資料 制作PPT、收集與整理資料 收集與整理資料研究背景: 21世紀(jì)世界進(jìn)入新的能源時代，化石能源等不可再生能源的匱乏促進(jìn)新能源的發(fā)展。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，排放廢物少、綠色環(huán)保，越來越受到世界各國的重視，隨著技術(shù)的進(jìn)步和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電在商業(yè)上將完全可與燃煤發(fā)電競爭，中國風(fēng)能儲量大、分布廣?！笆晃濉逼陂g中國并網(wǎng)風(fēng)電得到迅速發(fā)展，2007年我國風(fēng)電企業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模呈延續(xù)爆發(fā)式增長態(tài)勢，我國已進(jìn)入可再生能源大國的行列。2008年以來，國內(nèi)風(fēng)電建設(shè)的熱潮達(dá)到白熱化的程度。全球風(fēng)電裝機(jī)快速增長，風(fēng)電成本下降約20%，是可再生能源技術(shù)中成本降低最快的技術(shù)之一。面對日益

3、嚴(yán)峻的資源形式，風(fēng)力發(fā)電會有更廣闊的市場。當(dāng)前由于能源和環(huán)境等許多問題，風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為一種清潔能源和可再生能源，而受到全球性的廣泛關(guān)注和高度重視我國的風(fēng)力資源極為豐富，絕大都數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速度都再每秒3米以上（從經(jīng)濟(jì)的合理出發(fā)，風(fēng)速每秒4米才適宜于風(fēng)電）特別是在東北，西北，西南高原和沿海島嶼，平均風(fēng)速更大。 天祝的風(fēng)能資源十分豐富，具有較大的開發(fā)價值針對現(xiàn)今資源現(xiàn)狀和風(fēng)力發(fā)電前景我組建立了研究課題研究目的與意義：對現(xiàn)代資源現(xiàn)狀有所了解，認(rèn)識全球資源狀況，對于全球嚴(yán)峻資源形勢有自己的見解。了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本原理，制作小型發(fā)電機(jī)，關(guān)注新能源的發(fā)展，倡導(dǎo)綠色能源的利用，對現(xiàn)代新型能源有更深的了解。

4、通過小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，提高實踐創(chuàng)新能力。研究內(nèi)容： 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理及模型制作；風(fēng)力發(fā)電對人們生活的影響。研究方法：觀察法、實驗法課題研究計劃：分三個階段：1.前期資料收集 2.資料整理及設(shè)計構(gòu)圖 3.制作模型預(yù)期外出活動： 科技館參觀預(yù)期研究成果： （1）以課題報告、制作實物作品、ppt（2）研究活動過程記錄的影像資料、（3）研究性學(xué)習(xí)指導(dǎo)手冊；指導(dǎo)教師課題建議： 本課題有一定研究意義，從理論上講可操作，但實際制作中會遇到很多困難和問題，前期的準(zhǔn)備工作要做充分，如發(fā)電機(jī)模型的改造、風(fēng)力的來源、靈敏電流表等，無論成功與失敗，研學(xué)的過程是最重要的。指導(dǎo)教師簽字：課題研究

5、活動記錄（1）時間 地點 成員 學(xué)習(xí)影響電流大小的理論，為后期制作小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)做準(zhǔn)備方式：閱讀材料，共同商討過程：（1）咨詢老師，確定需了解的知識點，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)：電流感應(yīng)式 感 = nBS （2）查詢資料，定制學(xué)習(xí)計劃，打印整理 （3）給各個成員下發(fā)資料分別閱讀，熟悉內(nèi)容。 （4）集中討論，加深了解，深入學(xué)習(xí)活動體會或收獲：團(tuán)隊的力量是巨大的，雖然我們在研學(xué)時接觸到的知識具有一定難度但在大家的討論下弄懂了知識，接觸到了不同的學(xué)習(xí)方法。指導(dǎo)教師意見： 這個課題的理論知識學(xué)生沒有學(xué)過，但通過這個研學(xué)課題促進(jìn)了學(xué)生自學(xué)的愿望，提高了自學(xué)的能力，同時獲得了一定的知識，學(xué)生們很高興，這種有興趣的自覺

6、自愿的學(xué)習(xí)應(yīng)是我們現(xiàn)在的課堂教學(xué)要提倡和改進(jìn)的。 在感 = nBSw中，影響感生電流的因素有線圈的匝數(shù)n，磁場強(qiáng)度B，線圈面積S，在實際操作中，磁場強(qiáng)度B是不能改變的，要改變電流，要從改變nS上想辦法。課題研究活動記錄（2）時間 地點 成員 目的：通過對照試驗加深對影響電流大小因素的認(rèn)識，便于熟練應(yīng)用于今后風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制定。方式：動手實驗。過程：1.設(shè)計實驗 A.方法：控制變量法B:設(shè)計表格選用磁場相同的磁鐵，線圈，面積相同保持不變轉(zhuǎn)速線圈序號N1N2N3N4電流（微安）匝數(shù)2.實驗過程A:準(zhǔn)備材料1.與老師溝通節(jié)器材2.確定實驗地點B:進(jìn)行試驗（1）.實驗器材：靈敏電流表，導(dǎo)線，磁鐵，多個不

7、同線圈匝數(shù)的線圈（2）. a完成電路轉(zhuǎn)動線圈有電流產(chǎn)生 b.安如線圈數(shù)較少的線圈轉(zhuǎn)動，電流表，偏轉(zhuǎn)，記錄下電流表示數(shù)c.換線圈匝數(shù)中等的線圈，轉(zhuǎn)動，記錄電流表示數(shù)。d換線圈匝數(shù)最多的線圈，記錄電流表示數(shù)。3.實驗數(shù)據(jù)： 線圈N1N2 N3電流（微安）5914匝數(shù)最少標(biāo)準(zhǔn)最多4.實驗過程中出現(xiàn)的問題：A轉(zhuǎn)動無電流，導(dǎo)線纏繞是否有問題？B.解決辦法：更換線圈，重新檢查電路。C.成果：更換后成功出現(xiàn)電流，證明導(dǎo)線纏繞匝數(shù)出現(xiàn)問題5.結(jié)論：發(fā)電機(jī)中，匝數(shù)控制變量線圈數(shù)越多，產(chǎn)生電流越大。活動體會或收獲： 我們自己動手設(shè)計實驗，完成實驗，在實踐中解決問題，鍛煉了我們的動手及解決問題的能力，成功驗證了產(chǎn)生

8、電流大小受線圈數(shù)影響，線圈數(shù)越多電流越大，為之后模型制作打基礎(chǔ)。指導(dǎo)教師意見： 為了檢測感生電流的有無以及大小，學(xué)生們設(shè)計了一套比較完整的實驗方案，用到了控制變量法，非常好。這套實驗方案符合科學(xué)探究的要求，但在表格設(shè)計只考慮了一個變量因素，線圈匝數(shù)n，沒有實驗線圈面積S對電流的影響。最好在后期的實驗中加以完善。課題研究活動記錄（3）時間 地點 成員 目的：制作帆葉方式：集體討論，動手制作。過程：1：討論A討論設(shè)計帆葉的大體形狀，列出所需材料。B討論成果：帆葉模型草圖 材料：初步討論用竹條，塑料布，細(xì)鐵絲，手鉗子。2：動手制作：A用細(xì)鐵絲將竹條連接成類似圓錐狀帆葉骨架。B把塑料布固定在骨架C存在

9、問題：竹條之間連接不緊轉(zhuǎn)動時易散架,塑料布易破損，骨架始終固定不牢。D實驗結(jié)果：嘗試失敗，但積累了一定經(jīng)驗，并決定更換帆葉的制作材料。E再次討論：計劃下次試驗，決定使用更堅固易連接的機(jī)器人部件制作帆葉，代替舊帆葉，代替舊帆葉材料?；顒芋w會或收獲：失敗不可怕要堅定信心，找出解決問題的辦法。雖然此次制作不順利但為以后的制作積累了經(jīng)驗。指導(dǎo)教師意見：發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。因為是風(fēng)力發(fā)電，所有能量的轉(zhuǎn)化為：風(fēng)能機(jī)械能電能。在這里機(jī)械能的獲得是關(guān)鍵，風(fēng)葉轉(zhuǎn)到獲得機(jī)械能是學(xué)生們最容易想到的，因此他們開始制作風(fēng)葉。由于對風(fēng)葉的固定、材料的選擇（輕、結(jié)實）、轉(zhuǎn)到的阻力等考慮不周，導(dǎo)致這次制作的

10、失敗。找到失敗的原因，總結(jié)經(jīng)驗，再次改進(jìn)，學(xué)會科學(xué)的研究方法，以科學(xué)的精神研究問題這是最寶貴的，過程比實驗的結(jié)果更重要。課題研究活動記錄（4）時間 地點 成員 活動內(nèi)容目的：制作發(fā)電機(jī)發(fā)電部分。方式：集體商討動手制作。過程：1：討論所用材料，時機(jī)模型。A材料：靈敏電流表線圈，磁性較強(qiáng)的電磁鐵，塑料底座。B所用知識：切割磁感線產(chǎn)生電流C模型：2.制作A用銅線增加線圈匝數(shù)，注意接頭部分的連接，防止出現(xiàn)接觸不良。B連接電路選用磁性較強(qiáng)的兩塊磁鐵卡在塑料底座上涌螺釘將線圈架在磁中，用導(dǎo)線連接電流表。C轉(zhuǎn)動線圈觀察電流表示數(shù)要注意線圈轉(zhuǎn)向，若電流表出現(xiàn)負(fù)值轉(zhuǎn)向有誤及時調(diào)整。D多次嘗試，并增大線圈匝數(shù)，產(chǎn)

11、生更多電流?；顒芋w會或收獲：書本上的知識只有通過親手驗證才能更深入的體會，此次實驗給了我們這個機(jī)會。我們通過切割磁感線產(chǎn)生電流這一知識點初步制作出了發(fā)電部分，獲益匪淺。指導(dǎo)教師意見： 已有了理論知識，要親自動手實踐了。一定操作你會發(fā)現(xiàn)，書本上的只是一些理想情況，但在實際操作中會有這樣那樣的阻礙和影響，怎樣減少外來影響從而獲得更大的電流是一個逐步摸索的過程，實際和理論還有一段距離。實際操作加深了對理論知識的理解，將理論知識和實際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來是以后我們處理問題的科學(xué)態(tài)度和方法。課題研究活動記錄（5）時間 地點 成員 活動內(nèi)容：（目的、方式、過程）目的：利用樂高部件制作帆葉與帆葉基底方式：用樂高

12、部件以有效的的搭建技巧，搭建出簡約、堅固的帆葉與帆葉基底。過程：用梁、銷、軸、齒輪、軸套等部件，用有效地搭建技巧，搭建出以下成品?；顒芋w會或收獲： 平時積累的樂高搭建技巧在這時起了不小的作用，將繁化簡，使團(tuán)隊的進(jìn)度又向前邁了一步！指導(dǎo)教師意見：實驗過程寫的過于簡單，不能完全表達(dá)設(shè)計思想，最好配以圖片說明。能將機(jī)器人社的樂高部件應(yīng)用于此，可見學(xué)生的遷移能力和創(chuàng)造性，靈活處理問題的能力也是研學(xué)所要培養(yǎng)的。課題研究活動記錄（6）時間 地點 成員 活動內(nèi)容：（目的、方式、過程）今天我們制作了發(fā)電部分，起初我們沒有什么好的想法，后來我們由以前的模型聯(lián)想到了用樂高機(jī)器人部件來仿造同一個發(fā)電部分。 經(jīng)過各方

13、努力，我們爭取到了樂高機(jī)器部件。起初只是簡單的拼裝，后來經(jīng)過我們的研究用了以前的模型和樂高部件一起結(jié)合起來。有了這個想法，我們大家開始既有分工又有合作的干了起來。先是基底做好了、磁鐵接到了基底上、線圈放在了磁鐵中間，幾經(jīng)調(diào)試將磁鐵和線圈結(jié)合在一起了。接下來就是將發(fā)電裝置和帆葉并用傳動裝置結(jié)合起來，這看起來很簡單，三下五除二就連在了一起。但新的問題出現(xiàn)了，當(dāng)帆葉轉(zhuǎn)動時靈敏電流表沒有示數(shù)，這是為什么呢？大家開始紛紛議論，每個人都說出了自己的想法，解決了大家提出的問題后還是沒有效果。于是我們就去詢問老師，最后發(fā)現(xiàn)時線圈的問題，由于我們的線圈是絕緣體不能導(dǎo)電，才導(dǎo)致電流表沒有示數(shù)。熊老師果斷的換上了原

14、先的線圈，并用簡單酸奶吸管將鐵線圈和樂高傳動裝置連在了一起，而且還相當(dāng)穩(wěn)固！我們都贊嘆老師這簡單而又實用方法，當(dāng)帆葉轉(zhuǎn)動時電流表一下就有示數(shù)了，大家都?xì)g呼著！后來老師建議我們換一個帆葉，因為以前的帆葉所產(chǎn)生的動力太小了，起初我們有塑料袋來代替，嘗試了幾次后發(fā)現(xiàn)效果不明顯，這時老師建議我們用風(fēng)車來代替，這真是一個不錯的主意。換上風(fēng)車后動力有了很大的進(jìn)步，而且產(chǎn)生了很大的電流，這離我們的成功又近了一步。活動體會或收獲：在這次實驗中體現(xiàn)了團(tuán)隊的重要性，大家在明確的分工中又有合作，團(tuán)隊精神無處不在。在解決問時大家集思廣益，之后將大家的想法結(jié)合在一起就會有很大的成效，比如：當(dāng)一切都準(zhǔn)備好了卻沒有電流產(chǎn)生

15、時，大家紛紛查找問題所在，最后發(fā)現(xiàn)線圈面積太小產(chǎn)生不了足夠的電流。后將線圈改進(jìn)，成功完成實驗。 只要大家齊心協(xié)力就能將任務(wù)完成！指導(dǎo)教師意見： 最后的改進(jìn)工作著實費了一番功夫，線圈面積的問題，扇葉面積的問題，風(fēng)力的問題，都在學(xué)生的積極思維中改進(jìn)了，成功了，我看到了學(xué)生們的積極性和創(chuàng)造性，以及很強(qiáng)的動手能力，不怕困難的精神，勇于探索的決心。通過這次研學(xué)，我想同學(xué)們收獲很大，科學(xué)的研究態(tài)度，不怕困難勇往直前的勇氣，善于總結(jié)反思的精神，這些都會對將來的學(xué)習(xí)起到積極的促進(jìn)作用。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制課題結(jié)題報告組長： 組員： 指導(dǎo)教師：我們組的研究課題是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制。經(jīng)過最初的查找資料，確定研究

16、方向到設(shè)計模型及成功制作小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每一個成員都有所收獲。當(dāng)前由于能源和環(huán)境等許多問題，風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為一種清潔能源和可再生能源，而受到全球性的廣泛關(guān)注和高度重視。我國的風(fēng)力資源極為豐富，絕大都數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速度都再每秒3米以上（從經(jīng)濟(jì)的合理出發(fā)，風(fēng)速每秒4米才適宜于風(fēng)電）特別是在東北，西北，西南高原和沿海島嶼，平均風(fēng)速更大。根據(jù)這一研究目標(biāo)，我們進(jìn)行了一系列的研究。首先是資料的收集。有與風(fēng)力發(fā)電設(shè)計的知識范圍十分廣，我們無處著手，經(jīng)過老師與小組成員的溝通，我們決定從風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理以及理論依據(jù)這三方面進(jìn)行資料收集。資料收集完后我們進(jìn)行學(xué)習(xí)，由于知識有限，在老師幫助下我們學(xué)習(xí)

17、了高二課本中的電磁感應(yīng)式：感生電動勢=轉(zhuǎn)速×磁場強(qiáng)度×匝數(shù)，并根據(jù)此原理設(shè)計了接下來的要進(jìn)行的對照實驗。在實驗過程中，由于對器材不了解發(fā)生了電路接好后卻無電流產(chǎn)生的情況，經(jīng)過多次細(xì)心檢查，發(fā)現(xiàn)是電路線圈中銅絲接口處松動，連接好后成功的完成了實驗。通過對實驗原理的應(yīng)用，我們設(shè)計出了小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電部分，有線圈，導(dǎo)線，磁鐵，靈敏電流表等一系列原件組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理之一是利用風(fēng)力帶動車葉片旋轉(zhuǎn)，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電，我們接下來便開始制作小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的動力部分楓葉。我們初步設(shè)想用竹條，鐵絲，制作骨架，但是在經(jīng)過多次嘗試后發(fā)現(xiàn)存在連接不牢固，易松動變形等問題，于是我們轉(zhuǎn)而尋求其

18、他辦法，經(jīng)過討論與老師的溝通決定采用樂高機(jī)器人部件來制作帆葉部分與發(fā)電部分。我們用樂高機(jī)器人部件搭建出的風(fēng)力發(fā)電模型進(jìn)行了實驗室實驗（嘴吹與吹風(fēng)機(jī)吹）、室外實驗（自然風(fēng)）。發(fā)現(xiàn)由于整套機(jī)械的傳動摩擦仍較大，最后團(tuán)隊達(dá)成共識：將樂高部件拼出的立體帆葉替換成質(zhì)量較小的紙制小風(fēng)車形裝置（視頻中有體現(xiàn)）。通過此次研究性學(xué)習(xí)，我們小組各成員對資源緊缺現(xiàn)狀及未來能源發(fā)展趨勢有了了解。我們認(rèn)識到風(fēng)力發(fā)電值得我們深入研究。研學(xué)過程中，鍛煉了我們發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。成員之間有了明確的分工與合作，培養(yǎng)了團(tuán)隊意識。實驗，模型制作提高了我們動手能力和創(chuàng)新能力，在此次研學(xué)活動中我們受益匪淺。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制 課

19、題研究自我總結(jié) A ：我們小組研究的如何制作小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，剛開始我們大膽設(shè)計了模型，但在制作時發(fā)現(xiàn)用我們身邊現(xiàn)有的材料根本無法制作出發(fā)電機(jī)的帆葉部分。于是我們想到了利用樂高部件來制作，果然在嘗試之后，發(fā)現(xiàn)用樂高部件制作出的模型更加堅固、耐用。通過這個過程，我意識到在遇到困難時要集思廣益努力搜集解決困難的辦法，只有想不到的，沒有做不到的！ B：第一次研學(xué)，難免有點手忙腳亂。在過程中，也遇到了許多問題。但小組的其他成員都能夠互相配合和互相支持。研學(xué)活動中遇到瓶頸時沒有人說放棄，而都彼此勉勵，并且付出了很多也收獲了很多。灑下汗水收獲了知識與快樂、以及小組成員間團(tuán)結(jié)協(xié)作的情誼！ C：這次研學(xué)活動中，

20、我們遇到了許多問題，可是通過我們的合作與努力，我們一一解決了這些問題。在此過程中，我們不僅體會到了通過實踐學(xué)習(xí)知識的樂趣，而且在自己動手制作的過程中，提高了動手能力，學(xué)會了與他人合作，堅定了向著目標(biāo)不停前進(jìn)的意志。 D：在這次活動，我進(jìn)一步認(rèn)識到合作的重要性，更是認(rèn)識到自己在團(tuán)隊中能更好地提高能力！ E：通過這次活動，我體會到了團(tuán)隊的重要性，大家在明確的分工中又有合作，團(tuán)隊精神無處不在。同時這次這次研學(xué)活動，增長了我的知識與見識，豐富了自己的課余生活，與此同時也使我對物理有了更加深入的了解，我希望我們將來能合理利用家鄉(xiāng)的風(fēng)力資源，使人人受益！ F：在這次活動中，我盡全力為小組出謀劃策。不僅學(xué)到

21、了不少知識，而且也鍛煉了我的能力。 G ：通過本次研學(xué)活動，我切身感受到了團(tuán)隊的力量。在研學(xué)過程中，組員們分工中有著合作，體現(xiàn)了我們團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。作為組長的我，帶領(lǐng)全隊精英制作出了比預(yù)期效果更好的成果。研學(xué)之后，我感到，沒有我們做不到的，只有我們想不到的！我希望在下次研學(xué)活動中，仍與他們結(jié)隊，研究更加有意義的項目！自我評價在本次研學(xué)活動中，每各成員都積極參與信息搜集與整理、理論學(xué)習(xí)、模型制作、成果驗收，投入了很大精力。在實踐過程中遇到了較多難題，如，制作模型成功后轉(zhuǎn)動摩擦仍然較大等。但我們勤于思考，仔細(xì)尋找出現(xiàn)問題的根源，并不斷改進(jìn)，一次次解決難題，充分體會了研學(xué)的過程。我們也遇到過瓶頸，出

22、現(xiàn)望著一堆材料而無從下手的局面、初步制作成功后達(dá)不到預(yù)期效果的情況。也曾經(jīng)喪失過信心，但最終在小組成員的堅持與努力下；在不斷解決難題中；在熊老師的指導(dǎo)下，取得了豐碩的成果。 或許，在別人眼中我們的研學(xué)并不是很完美，但對于我們來說此次研學(xué)活動無疑是很成功的，對我們今后的研究性學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。 教師評價整個研學(xué)過程是很完整的，很成功的。這里面有資料的收集整理，理論知識的學(xué)習(xí)，實驗裝置的設(shè)計與安裝，一次次失敗一次次改進(jìn)，從而取得最后的成功。從研學(xué)的過程中，我看到了同學(xué)們的積極思維，巧妙的設(shè)計，積極的探索，科學(xué)地創(chuàng)新，很強(qiáng)的動手能力，以及團(tuán)隊的合作精神，這些都讓我很受感動，我看到了孩子們的課堂學(xué)習(xí)之外的另一面，積極、合作、創(chuàng)新、不怕困難不服輸?shù)木瘛＿@比書本上的知識更有意義，將是孩子們一生的財富?！皼]有我們做不到的，只有我們想不到的”，這不只是木拉丁的感受，團(tuán)隊中的每一個人都深有體會，當(dāng)然，也包括老師。希望這樣的研學(xué)活動繼續(xù)做下去。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制