Đề tài Giáo trình: • Vận tốc và tốc độ • Dốc • Tốc độ • Tỷ lệ • Công thức đại số • Tàu lượn siêu tốc Môn học: Toán, Khoa học Vật lý Lớp 6 – Lớ p 12

TOÁN CHO TÀU LƯỢN SIÊU TỐC Học toán bằng cách thiết kế tàu lượn siêu tốc! Đề tài Giáo trình: • Vận tốc tốc độ • Dốc • Tốc độ Chiều cao của vòng Đợ cao • Tỷ lệ • Cơng thức đại số • Tàu lượn siêu tốc Môn học: Toán, Khoa học Vật lý Chiều ngang TOÁN CHO TÀU LƯỢN SIÊU TỐC Lớp – Lớp 12 Toán có gì liên quan đến chuyến tàu lượn siêu tốc ly kỳ? Một chiếc tàu cần phải ở bao cao để điều hướng thành công thông qua vòng lộn vào cuối đường ray? Tốc độ tàu lượn có liên quan thế đến chiều cao ở vị trí tàu bắt đầu lượn? ĐIỂM A Giới thiệu: Resource Area for Teaching (RAFT) giúp nhà giáo dục chuyển đổi trải nghiệm học tập thông qua sinh hoạt “thực hành”, thu hút học sinh truyền cảm hứng cho niềm vui và khám phá học tập ĐIỂM B ĐỘ CAO ĐIỂM C CHIỀU CAO CHIỀU NGANG Để biết thêm ý kiến, truy cập https://raft.net © 2020, RAFT Vật liệu cần cho mỡi học sinh hoặc nhóm • • • • Viên bi vật tương tự (x1) Ống mút, dài 6-8 ft (x1) Đồng hồ bấm đồ tương tự Thước dây • Máy tính (khơng có sẵn) • Băng keo (khơng có sẵn) • Giấy ghi chép liệu (x1) Bố trí Đo ghi lại chiều dài ống mút (L) tính bằng cm giấy ghi chép giữ liệu tàu lượn siêu tốc Dán đầu ống mút vào cạnh bàn ghế để rãnh U hướng lên Định cấu hình phần cịn lại đường ray, phía sàn, với vòng dọc (xem bên dưới) Thả viên bi ở đầu đường ray Điều chỉnh đường ray cần thiết cho đến viên bi hết đến cuối đường Điều có thể vài lần thử Dán mặt vòng lộn ngược để giữ chắc ở vị trí Tránh dán băng keo vào bên kênh U vì nó có thể chặn đường viên bi Thêm các đồ vật khác để đỡ đường ray cần thiết Dán vào bàn ghế CHIỀU CAO ĐỢ CAO Dán mặt vịng lặp vào sàn Thi hành và chú ý CHIỀU NGANG Đo ghi lại chiều cao chiều ngang (hiển thị phía trên, bên phải) tính bằng cm Bảng liệu tàu lượn siêu tốc (trang 4) Tính viết xuống độ dốc đường ray, tham khảo ô chuyển đổi đơn vị chiều dài nếu cần • Bắt đầu từ đầu đường ray (Điểm A), tiến hành lần thử nghiệm Đối với thử nghiệm: a Đo ghi lại thời gian di chuyển (giây) cần để viên bi hết đường ray Bắt đầu đồng hồ bấm viên bị thả ra; ngừng đồng hồ bấm viên bi khỏi đường ray b Tính tốc độ viên bi cho thử nghiệm bằng cm/giây (xem Bảng liệu) c Tính tốc độ trung bình (thêm tốc độ trung bình sau đó chia cho 3) • Chọn điểm bắt đầu mới, Điểm B, cách Điểm A 10 cm Tính khoảng cách di chuyển bảng liệu (khoảng cách = L - 10 cm) Lặp lại bước cho điểm bắt đầu Chọn điểm bắt đầu thứ ba, Điểm C, bên Điểm B Tính ghi lại khoảng cách di chuyển cho điểm (L trừ khoảng cách từ Điểm A đến Điểm C) Nếu viên bi khơng qua vịng, hãy chọn điểm bắt đầu cao chút lặp lại các thử nghiệm tính số cho Điểm C Quan sát: Độ dốc tàu lượn siêu tốc ảnh hưởng đến tốc độ viên bi thế Bạn nhận thấy sự khác biệt gì dựa điểm bắt đầu? Bạn có thể rút kết luận gì dựa liệu? Roller Coaster Math (Rev2), page © 2020, RAFT Tiêu chuẩn Nội dung: NGSS Năng lượng động tiềm năng:: MS-PS3-2 MS-PS3-5 Kỷ thuật: 3-5-ETS1-3 MS-ETS1-2 MS-ETS1-4 Khoa học sinh hoạt này Hoạt động cung cấp cho học sinh kinh nghiệm thực tế với số khái niệm toán học vật lý việc phát triển tàu lượn siêu tốc an toàn Tàu lượn siêu tốc bắt đầu với lần thả đầu tiên, thường ngọn đồi cao, vì tàu lượn có đủ tốc độ (và động lượng) để ở đường ray điều hướng qua các vòng Tàu lượn đạt tốc độ lớn ở cuối đường ray Học sinh có kinh nghiệm thu thập liệu sau đó thực các phép tính để xác định tốc độ trung bình cho đợt thử nghiệm bằng tàu lượn siêu tốc Sự tiến triển việc tạo dựng, thử nghiệm, quan sát đánh giá củng cố sự tích hợp toán học khoa học thử thách tàu lượn siêu tốc thực tế Tỷ lệ kích thước: 6.RP.A.2.B 6.RP.A.2.D Năng lượng tiềm (PE) tàu lượn siêu tốc lượng mà tàu lượn có ở đầu đường ray PE chuyển đổi thành động (KE, lượng sự chuyển động) tàu lượn xuống dốc, rơi phía bề mặt Trái đất Khi nó di chuyển gần mặt đất hơn, tàu lượn siêu tốc tăng tốc lực hút Trái đất, đó lý lượng tiềm (PE) nó thường gọi lực hút tiềm tàng Biểu thức phương trình: 6.EE.C.9 Phương trình tính toán PE hút vật thể là: PE = mgh = khối lượng vật x gia tốc trọng lực x chiều cao từ mặt đất TOÁN CCSS Phương trình tính động (KE) vật thể là: KE = ½mv2 = ½ x khối lượng vật x (vận tốc vật)2 Vận tốc bao gồm tốc độ vật thể (thay đổi vị trí theo thời gian) hướng mà nó di chuyển Gia tốc tốc độ thay đổi vận tốc xảy tốc độ hướng vật thể thay đổi Khối lượng lượng vật chất chứa vật thể Gia tốc trung bình trọng lực Trái đất 9,81 mét/giây/giây, 9.8 m/s2 Học biết thêm • • • Tạo đường dài từ các vật liệu tương tự khác Kiểm tra các vật thể nặng giống viên bi đường ray so sánh phát Nghiên cứu các tàu lượn siêu tốc làm chủ yếu từ gỗ các loại làm từ thép các vật liệu khác Truy cập https://raft.net để xem các sinh hoạt liên quan sau! Marble Rollercoaster Scaling the ”g’s” Slope on a Rope Slippery Slopes Các tài ngun • • Phịng thí nghiệm tàu lượn siêu tốc tươn tác - https://bit.ly/3biSERT Video YouTube (3:38), Vật lý tàu lượn siêu tốc - https://bit.ly/34xdiee Roller Coaster Math (Rev2), page © 2020, RAFT Chuyển đổi đơn vị chiều dài: ft = 12 in in = 2.54 cm ft x 12 in/ft x 2.54 cm/in ≈ 30.5 cm Tờ Dữ liệu toán Tàu lượn Siêu tốc ĐIỂM A ĐIỂM B ĐIỂM C CHIỀU CAO ĐỘ CAO Chiều dài đường ray (L) = _ft = _in = _cm Chiều cao đường ray (độ cao) = _cm Khoảng cách đường ngang (chiều dài) = _cm CHIỀU DÀI Độ dốc = độ cao ÷ chiều dài = _(cm) / _(cm) = _ Điểm bắt đầu Khoảng cách từ cao Khoảng cách di chuyển Lần thử nghiệm Thời gian di chuyển (giây) Vận tốc của viên bi (cm/giây) Điểm A cm L = _cm Thêm tốc độ từ ba thử nghiệm, sau đó chia cho Vận tốc trung bình (A) L – 10 cm Điểm B 10 cm = _cm Thêm tốc độ từ ba thử nghiệm, sau đó chia cho Vận tốc trung bình (B) L - _cm Điểm C _cm = _cm Vận tốc trung bình (C) Roller Coaster Math (Rev2), page Thêm tốc độ từ ba thử nghiệm, sau đó chia cho © 2020, RAFT