冰箱门关闭提醒| DFRobot科学实验室第二季EP09

DFRobot科学实验室第二季

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EP09:冰箱门关闭提醒

简介

标准

总会在

4-PS3-2通过观察来证明能量可以通过声音、光、热和电流从一个地方转移到另一个地方。

4-PS3-4使用科学的概念来设计、测试和改进可以将能源从一种形式转化为另一种形式的设备。

科学- 3-5年级

概述

在这些繁忙的时候，忘记关冰箱门是很常见的。本节课将带领学生探索如何制作冰箱门关提醒器，并根据热风上升、冷风下降的原理确定温度传感器的合适位置高度。

根据3-5年级NGSS标准工程设计要求，课程分为3个部分，分别是“定义工程问题，开发可能的解决方案，优化设计方案”。就像工程师一样，发现问题，设定目标，设计方案，建立和测试模型，优化和改进模型，最终完成工程设计任务。

材料

玩和学习玻色子科学设计工具包://www.bctzj.com/product-2176.html

活动1定义工程问题

发现问题

在炎热的夏天，当我们打开冰箱拿出美味的冰淇淋时，门是开着的。过了一会儿，当我们再次来到冰箱，我们会发现美味的冰淇淋融化了。哦，多么可怕的经历啊!

为什么不制作一个冰箱门关闭提醒呢?这是个好主意，我们去做吧!

工程目标

制作一个冰箱门关闭提醒。

活动2制定可能的解决方案

确定了工程目标后，让我们按照“头脑风暴-绘制原型图-你需要-你做-测试和评估”的流程来完成冰箱门关门提醒的制作。

头脑风暴

让我们先来讨论一下如何建立一个关闭冰箱的提醒。在这个过程中，试着画一个提醒的原型。

画原型图

通过头脑风暴，我们初步了解了冰箱关门提醒的功能和结构。试着画一个原型图。在制作过程中，原型图将是一个重要的参考。

你需要的东西

你做什么

测试和评估

以上步骤完成后，一个简单的冰箱关门提示就完成了!现在尝试测试它的性能。

在固定温度传感器时，当传感器放置在不同的高度时，实验结果会不同吗?什么样的高度会有最好的效果?尝试提出一个优化方案来提高提醒的响应速度。

活动3优化设计方案

让我们继续“头脑风暴-绘制原型图-你需要-你做-测试和评估”的过程，对冰箱门关闭提醒进行优化迭代。

头脑风暴

你做什么

通过头脑风暴，我们猜测打开冰箱门后，冰箱不同高度的温度会发生变化。将温度传感器固定在温度变化最快的高度，可以提高提醒的响应速度。是真的吗?我们一起来验证一下吧!

提醒的响应时间表:

注:在实际实验中，可以允许3组学生同时在冰箱门的不同位置进行实验，最后将数据汇总在一起，节省实验时间。

测试和评估

参考数据如下:

通过3组对比实验可知，冰箱底部温度变化最快，是安装温度传感器的最佳位置。

发生了什么事?

在炎热的夏天，冰箱里的空气温度低，而环境中的空气温度高。当我们打开冰箱门时，由于温差，冷空气和热空气会通过热对流传递热量。所以，冰箱门附近的空气会冷却下来。

就像热气球会上升一样，靠近冰箱的地方，热空气会上升，冷空气会下降，所以靠近冰箱的下面部分会更冷。

进一步的探索

在这次活动中，我们做了一个非常简单的冰箱门关闭提醒，但它只能在夏天使用。想想看，如果是在冬天，有没有更好的解决办法?让我们继续探索吧!

科学背景

为什么热气上升而冷空气下降?

空气是由许多看不见的分子组成的。

在热空气中，分子快速移动并相互碰撞，增加了它们周围的空间，因此热空气会膨胀。膨胀后，分子数量减少，单位体积重量变轻，热空气上升。

在冷空气中，分子移动缓慢，单位体积内的分子多，重量重，所以冷空气会下降。

热气球和孔明灯

土耳其的热气球和中国的孔明灯都是利用热气上升的原理。

结论

在这个项目中，我们做了一个冰箱关门提醒，利用热风上升和冷空气下降的知识，对提醒进行了优化设计。

项目即将结束，请拆除线缆，并将所有玻色子模块放回套件原来的位置。