进入深度

船2:什么漂浮了你的船?

你需要什么

材料

  • 水桶,锅或水桶。该容器应至少是船的最大尺寸的深度和两倍。如果首选,您可以使用一个更大的公共池或桶进行测试。您将需要至少一组较小的容器(例如,塑料鞋盒),更大的一个(塑料托管或13 x 9锅),以便学生检查他们的船的水位。
  • 2-4杯液体测量毫米标记
  • 铝箔(2-3张3-4英尺)
  • 工艺或卷纸(3英尺长的纸);打蜡的“屠夫纸”效果很好
  • 木制工艺棍子和/或管道清洁剂(每组10-30)
  • 工艺胶水和/或热胶枪和胶粘棒
  • 金属螺母,螺栓或螺钉,重型塑料珠子或纽扣,干豆或其他重量(每组10-30件;优选使用相同尺寸和重量的物体进行一致性)
  • 用于标记负载线的防水标记或蜡笔
  • 用于安装和显示船舶的纸板鞋盒
船2:什么漂浮了你的船?©2011 Clipart.com.

目的

设计,构建和测试模型船的规格(水位和负载线)。课程专注于将设计原则与基于查询的实验技能集成在一起。


语境

本课程是船上的三部分系列中的第二个。整体课程系列旨在让学生扩展他们对浮动,下沉,密度和浮力的理解,并将其应用于船的设计和测试。

这一系列活动建立在以前的浮动和沉没的简单探索(见3-5科学网行链接课程意甲赞助商万博下沉对于相关活动)并准备学生更深入的密度和浮力的检查。此外,学生应该在设计和执行简单的实验中进行一些技巧。

这些经验教训中的活动整合了来自几个国家(美国,英国和瑞典)的历史和目前信息,并利用了互联网的真实“全球”性质。他们还指出了工程与科学研究的重要关系。虽然学生得知大多数船舶都非常相似 - 无论是普通贩卖人还是驱逐舰 - 他们还要学习船舶范围广泛,由非常不同的材料建造,具有非常不同的工具,并提供不同的目的。本系列中的三节课如下。

在船舶1:给我一艘高大的船,学生团队开发研究和报告技能,因为他们收集了有关特定类型的船舶的信息并将其报告给课程。作为一个整体,该类比较和造影不同的船舶,注意到不同历史时代和船舶的船舶之间的相似性和差异。

船2:什么漂浮了你的船?教学学生有关负载线和货物。使用他们在船舶1中开发的船舶报告中的信息,他们注意到不同类型的船舶可以携带不同的货物。他们了解到,历史上,过载的船只是危险的惯例。学生们经常有误解,船只首次填充水,这导致它们与船舶踩踏时的现实相反,当它们比他们取出的水大于它们的水,这种重量来自流入船舶的水还是太多货物在船上。这种误解在课程中的动手活动中进一步挑战。

学生使用他们对船舶设计的了解(以及关于如何建造船舶的一些附加信息)来设计和构建一个小型船舶,使用有限的材料。然后,他们制定一个程序来确定他们的船的负载线,而在“平静”的水域中。最后,他们在“粗糙”水中测试他们的船,以确定负载线是实用的。通过这些活动,学生应该了解各种设计涉及权衡和决定。他们可能会发现他们的初始设计失败,他们需要修改和重建。这些实践的活动不仅允许学生探索技术和工程的用途,但它们也磨练了实验性设计技能和数据收集和分析技能。

在船舶3:盛大的设计和伟大的失败,学生们应用了他们学会的内容,制定了为什么两个现实船只沉没(英国泰坦尼克号和瑞典瓦萨)的解释。这种知识对现实生活中的应用表明,即使是良好的设计也会失败(泰坦尼克号),并且对一个问题的解决方案通常导致另一个问题(VASA)。它还展示了文化和上下文条件如何影响工程计划及其实施。


提前计划

笔记:每组所需的材料量取决于船的最大允许尺寸;下面列出的材料用于12英寸或更小的船。


动机

指出了这一系列的第一课的一些木制和钢铁船船1:给我一艘高大的船并询问学生这些船舶的船长可以确定它们不会沉沦,特别是当它们装满了数千磅货物和/或人时。

提醒学生他们读到泰坦尼克号沉没的故事:我幸存下来的泰坦尼克号。询问班级以考虑船舶沉降是否可以在负载线上描述。


发展

将学生分配给3-4的团队(或任何适用于您的特定班级的任何工作)。告诉学生每个团队都将负责设计,建造和测试船。

每艘船应该:

  • 包括他们在船舶1(龙骨,附着在龙骨的龙骨,肋骨)中的所有船舶的三个主要部分;
  • 小于或等于最大指定长度(您指定长度);
  • 能够承载至少与船本身一样重的负荷;
  • 在平静和崎岖的水域中是“海威”;和
  • 由提供的材料构成。

船舶建造后,挑战学生制定一个确定船舶在新鲜和盐水中的载荷线的程序。一般而言,每组都应将其船浮在浴缸或容器的平静,室温,淡水中,加入船的重量,直到它沉入;此重量代表该组船的“过载”。然后学生应该重复这个程序,只加重直到他们感到船达到安全负荷。使用永久性标记,它们应该标记淡水负荷线。然后他们可以使用盐水重复该程序(见下文)。

这只是一般程序。允许学生开发他们的详细程序(例如,负载将分发在船上)并将其提交给您批准。

笔记:如果首选,您可以使用3-5科学网联课程中概述的程序开发方法,意甲赞助商万博下沉。请记住,负载线应在携带尽可能多的货物的水平,而是为了不同的天气和水条件安全。

在您批准该程序后,学生可以在淡水中和盐水中的船上确定船只的负载线(3.5%盐,即每100毫升水3.5克盐)。学生应该发现船可以在盐水中携带额外的重量而不会由于盐水的更大密度而沉没,因此船在盐水中的重量较大。重要的是允许团队足够的时间,这样,如果他们的初始设计在浮动和携带负载中没有成功,他们有时间调整他们的设计并修理他们的船只。

接下来,学生可以通过使用与Archimedes相同的程序来确定他们的船只的水位。使用规划中描述的设置,将Dishpan设置在平坦的表面上,并在Dishpan中间设置塑料鞋盒。用淡水完全将鞋盒填充到非常圆缘,确保不要将水溢出到Dishpan中。然后,学生应该在鞋盒中的水上漂浮在水上的船上,并开始仔细且均匀地装载它,直到它们到达载荷线之前。水会泄漏到挡板上。当达到其负载线时,应仔细抬起船,然后掌握鞋盒。将洗碗板中的水倒入液体测量杯中。这是船舶在完全装载时的水量(即在负载线)。

请记住,水位位移在流离失所的水重量中测量,而不是流离失所的水量。在这种情况下,

1毫升淡水= 1克水

因此,您可以测量您的水位移。如果学生对他们的船舶的水位流移如何与他们研究的船舶进行比较,请使用以下近似转换:

单元
美国吨(2000磅) 1,100,000
公吨 1,000,000


例如,如果他们研究过7,000吨水的船舶,这相当于

7,000 U.S. X 1,100,000克/吨= 7700,000,000克!

最后,每个团队都可以在“粗糙”的水中测试船。团队应该用全舱(在负载线上)装载他们的船只,并在另一个团队创造带塑料盖或板块的坦克中。水应该足够粗糙,以造成湍流的“海洋”,但不是那么粗暴地摧毁船只。向学生询问他们可以对他们的船只的修改是什么,让他们在天气艰难地让他们更加“海威”。

分发船舶规格学生表。每个团队都应该完成这一点,包括命名他们的船。使用颠倒的鞋盒,团队应该将他们的船上装在上面,胶水或胶带在船上的规格。如果您更喜欢,可以鼓励学生装饰船的安装盒。每个团队都应该向课堂描述他们如何建造他们的船,他们如何确定其负载线,它将携带新鲜和盐水的负担,以及水位量是什么。

要完成课程,请询问每个小组写一首关于他们的船的歌。这可以是当代格式,或者可以遵循更传统的海运歌曲的格式,如“为plimsoll的欢呼”(发现)负载线国家海事博物馆网站)页面,或“Edmund Fitzgerald”。

这首歌应该包括至少两个经文和合唱,并在船的生活中讲述至少一个事件;让学生在船舶规格学生表上记录他们的歌曲。


评估

使用以下问题作为指南评估学生的理解。如果首选,您可以将这些问题分配给每个组以书面回答:

  • 哪些船似乎持有最多的货物?他们是最大的船只吗?他们的形状不同于其他船吗?
  • 当你向你的船增加重量(货物)时,你是否把它放在一端或沿着整个船的整个长度?为什么?
  • 你发现装载船只在盐水与淡水中旅行什么?为什么你认为这是真的?
  • 你的船上是如何在汹涌的海洋上的票价?
  • 如果您计划建造另一个,您将如何改善您的船舶设计?

延期

完成船舶系列中的第三课和最终课程:船舶3:盛大设计和伟大的失败


允许群体尝试温暖,而冷水测试船上的负载线。大多数船只标有盐和淡水的负载线,以及温暖和冷水负荷。由于冷水比温水更密集,因此船舶应比温水更重量在冷水中。显然,您可以通过允许学生添加镇流器,帆或其他推进方法,舵和稳定剂来扩展这项活动。他们还可以考虑添加一个或两个甲板。其他船舶类型可以建模,例如油轮和飞机载体。这些船舶的截然不同的设计指出了例如深厚的龙骨的重要性,以保持飞机载体的甲板稳定,并且油轮的宽和长形状以分配货物的重量。


关于下沉,浮动和船舶的其他资源可以在以下资源中找到:

  • 事情的工作方式,由David Macaulay,Houghton Mifflin;ISMB 0-395-42857-2;1988年。本书在船只和潜艇上有一个很好的部分。
  • 新星在线浮力避难所在浮动和下沉有活动和问题。
  • 海滨博物馆网站有良好的概述帆船史,回到3200 B.C.虽然网站包含几张图片,但有良好,易于阅读的叙述。

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课程细节

成绩 主题 项目2061基准

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