Stem water rocket – Tên lửa nước ứng dụng liên môn

CHỦ ĐỀ: TÊN LỬA NƯỚC (WATER ROCKET)

1. TÊN CHỦ ĐỀ: TÊN LỬA NƯỚC (WATER ROCKET)

(Số tiết: 04 – Toán – Vật lí Lớp 8)

2. MÔ TẢ CHỦ ĐỀ

Sự kết hợp của nước, khí nén và một chai nước ngọt bằng nhựa đóng vai trò là nguồn động lực lớn cho tên lửa. Các hoạt động chế tạo những tên lửa này liên quan đến việc dán hoặc dán vào hình nón mũi và các vây có thể khó giữ được gắn vào và thường kết thúc khá quanh co và lung lay. Tại sao không thử một cách tiếp cận khác, trong đó bạn dựng khung tên lửa xung quanh chai nước ngọt và không dựa vào việc gắn trực tiếp vào chai?

Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức về lực ma sát, áp suất, áp suất chất lỏng, bình thông nhau, Áp suất khí quyển(Bài 4, 5, 6,7–Vật lí 8) để thiết kế và chế tạo tên lửa nước với những tiêu chí cụ thể. Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ được thử nghiệm vận hành mô hình và tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm.

3. MỤC TIÊU

a. Kiến thức:

– Vận dụng kiến thức về lực ma sát, áp suất, áp suất chất lỏng, bình thông nhau, Áp suất khí quyển(Bài 4, 5, 6,7–Vật lí 8) để thiết kế và chế tạo tên lửa nước theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể. Vận dụng kiến thức vẽ đường vuông góc, song song – Hình học 7, kiến thức về độ dài, góc hình học 6, kiến thức hình không gian, thể tích hình học 8. Có thể sử dụng phần mềm CorelDraw để vẽ. Cao hơn nữa biết vận dụng kiến thức THPT xác định góc, lực, điểm rơi, sai số trong quá trinh thực hiện

b. Kĩ năng:

– Tính toán, vẽ được bản thiết kế đảm bảo các tiêu chí đề ra (Toán hình 6, 7, 8 , tin học)

– Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản thiết kế;

– Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện được các ý kiến thảo luận;

– Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm.

c. Phẩm chất:

– Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học;

– Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao;

– Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp;

– Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm.

d. Năng lực:

– Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng của lực ma sát, áp suất, áp suất chất lỏng, bình thông nhau, Áp suất khí quyển;

– Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế và chế tạo tên lửa nước một cách sáng tạo;

– Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện;

– Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá.

4. THIẾT BỊ

– Các thiết bị dạy học: giấy , mẫu bản kế hoạch, máy tính, máy chiếu…

– Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “tên lửa nước” (số lượng 1):

Bìa cac-tông,
2 Chai coca, panta 1,5 lit
1 ống nhựa 27 1m5, 1 ống nhựa 21 1m, 1 nối 27 – 21, 03 T27, 04 gù 27,
Kéo, dao rọc giấy;
Băng dính, keo; bơm hơi.
Thước kẻ, bút;

5. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

Hoạt động 1. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
Tên lửa nước

a. Mục đích của hoạt động

– Học sinh nắm vững yêu cầu “Thiết kế và chế tạo Tên lửa nước” vật liệu theo các tiêu chí: Bay lên trên khỏi bệ phóng, bao cao; Có tính ổn định, bền vững; Đảm bảo hoạt động đúng nguyên lý.

– Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức về ma sát, áp suất, áp suất chất lỏng, khí quyển thiết kế và thuyết minh thiết kế trước khi sử dụng nguyên vật liệu, dụng cụ cho trước để chế tạo và thử nghiệm.

b. Nội dung hoạt động

– Từ thực tiễn Quan sát hoạt động Tên lửa, quan sát của hoạt động của viên đạn, sử dụng áp suất để hoạt động……

– Tìm hiểu về một số kính tiềm vọng trong thực tế để xác định kiến thức về phản xạ ánh sáng, tính chất ảnh tạo bởi gương phẳng.

– Xác định nhiệm vụ chế tạo tên lửa nước bằng ống nhựa, bìa các tông và Chai nước với các tiêu chí:

Hệ thống ổn định, bay được khỏi bệ phóng. Cao hơn nữa có thể xác định đúng vị trí và tầm cao sử dụng kiến thức của vật lý 9 và 10.
Có tính ổn định cao khi hoạt động ngoài trời.

c. Sản phẩm học tập của học sinh

– Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí hoạt động của Tên lửa nước;

– Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo Tên lửa nước theo các tiêu chí đã cho.

d. Cách thức tổ chức

– Từ video hoạt động của tên lửa, hoạt động của viên đạn, … Video tên lửa nước (water rocket) trên mạng.

(Xem trực tiếp trên mạng)

– Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu về một chiếu Tên lửa nước (mô tả, xem hình ảnh, video…) với yêu cầu: mô tả đặc điểm, hình dạng của tên lửa nước; giải thích nguyên lí hoạt động.

– Học sinh ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn (nhóm đôi hoặc 4 học sinh); trình bày và thảo luận chung.

– Giáo viên xác nhận kiến thức cần sử dụng là áp lực, áp suất và công thức tính áp suất, áp suất của chất lỏng và giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu trong sách giáo khoa để giải thích bằng tính toán thông qua việc thiết kế, chế tạo kính tiềm vọng với các tiêu chí đã cho.

Hoạt động 2. NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ
XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ

a. Mục đích của hoạt động

Học sinh hình thành kiến thức mới về lực ma sát, áp suất, áp suất chất lỏng, bình thông nhau, Áp suất khí quyển; đề xuất được giải pháp và xây dựng bản thiết kế.

b. Nội dung hoạt động

– Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo về các kiến thức trọng tâm sau:

Lực ma sát, áp suất, áp suất chất lỏng, bình thông nhau, Áp suất khí quyển(Bài 4, 5, 6,7–Vật lí 8)
Vận dụng kiến thức vẽ đường vuông góc, song song – Hình học 7, kiến thức về độ dài, góc hình học 6, kiến thức hình không gian, thể tích hình học 8.
Ứng dụng tin học có thể sử dụng phần mềm CorelDraw để vẽ hình.

– Học sinh thảo luận về các thiết kế khả dĩ và đưa ra giải pháp có căn cứ.
Gợi ý:

Sự tồn tại của áp suất chất lỏng
Công thức tính áp suất chất lỏng
Cách nhận biết áp lực, áp suất.

Các nguyên liệu, dụng cụ nào cần được sử dụng và sử dụng như thế nào?

– Học sinh xây dựng phương án thiết kế và chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình). Hoàn thành bản thiết kế (phụ lục đính kèm) và nộp cho giáo viên.

– Yêu cầu:

Bản thiết kế chi tiết có kèm hình ảnh, mô tả rõ kích thước, hình dạng của và các nguyên vật liệu sử dụng…
Trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra. Chứng bằng tính toán cụ thể.

c. Sản phẩm của học sinh

– Học sinh xác định và ghi được thông tin, kiến thức về lực ma sát, áp suất, áp suất chất lỏng, bình thông nhau, Áp suất khí quyển.

– Học sinh đề xuất và lựa chọn giải pháp có căn cứ, xây dựng được bản thiết kế đảm bảo các tiêu chí.

d. Cách thức tổ chức

– Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh:

Nghiên cứu kiến thức trọng tâm: Lực ma sát, áp suất, áp suất chất lỏng, bình thông nhau, Áp suất khí quyển.
Xây dựng bản thiết kế theo yêu cầu;
Lập kế hoạch trình bày và bảo vệ bản thiết kế.

– Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm:

Tự đọc và nghiên cứu sách giáo khoa, các tài liệu tham khảo, tìm kiếm thông tin trên Internet…
Đề xuất và thảo luận các ý tưởng ban đầu, thống nhất một phương án thiết kế tốt nhất;
Xây dựng và hoàn thiện bản thiết kế;
Lựa chọn hình thức và chuẩn bị nội dung báo cáo.

– Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh khi cần thiết.

Hoạt động 3. TRÌNH BÀY BẢN THIẾT KẾ

a. Mục đích của hoạt động

Học sinh hoàn thiện được bản thiết kế tên lửa nước của nhóm mình.

b. Nội dung hoạt động

– Học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra. Chứng bằng tính toán cụ thể.

– Thảo luận, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại các nhận xét, góp ý; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế nếu cần.

– Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm.

c. Sản phẩm của học sinh

Bản thiết kế sau khi được điều chỉnh và hoàn thiện.

d. Cách thức tổ chức

– Giáo viên đưa ra yêu cầu về:

Nội dung cần trình bày;
Thời lượng báo cáo;
Cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận.

– Học sinh báo cáo, thảo luận.

– Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh.

Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM

TÊN LỬA NƯỚC

a. Mục đích của hoạt động

– Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo tên lửa nước đảm bảo yêu cầu đặt ra.

– Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần.

b. Nội dung hoạt động

– Học sinh sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trước (bìa, co nhựa, bơm hơi, kéo nến, băng dính, kéo, dao rọc giấy, thước kẻ, bút) để tiến hành chế tạo theo bản thiết kế.

– Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh nếu cần

c. Sản phẩm của học sinh

Mỗi nhóm có một sản phầm là một tên lửa nước đã được hoàn thiện và thử nghiệm.

Cách thức tổ chức

– Giáo viên giao nhiệm vụ:

Sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trước để chế tạo theo bản thiết kế;
Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm.

– Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm theo nhóm.

– Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh nếu cần.

Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM

a. Mục đích của hoạt động

Các nhóm học sinh giới thiệu trước lớp, chia sẻ về kết quả thử nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phẩm.

b. Nội dung hoạt động

– Các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp.

– Đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã đề ra:

Độ bền vững kết cấu (tiêu chuẩn chiều cao, chịu lực);
Độ ổn định khi vận hành.

– Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm.

Các nhóm tự đánh giá kết quả nhóm mình và tiếp thu các góp ý, nhận xét từ giáo viên và các nhóm khác;
Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phương án điều chỉnh sản phẩm;
Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo.

c. Sản phẩm của học sinh

Tên lửa nước đã được chế tạo và nội dung trình bày báo cáo của các nhóm.

d. Cách thức tổ chức

– Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ.

– Học sinh trình diễn, thử nghiệm để đánh giá mức vững vàng và ổn định đúng tiêu chí.

– Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo.

– Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết.

Phụ lục

BẢN THIẾT KẾ

Hình ảnh bản thiết kế:

Các nguyên vật liệu và dụng cụ sử dụng:

STT	Tên nguyên vật liệu, dụng cụ	Số lượng dự kiến
1	Cút nhựa vuông phi 27 mm	4 chiếc
2	Ống nhựa phi mm 27	1.5 m
3	Ống nhựa phi mm 21	1 m
4	Chai cô ca 1.5 lít	2 chiếc
5	Keo dán	1 ống
6	Bơm hơi	1 chiếc
7

Quy trình thực hiện dự kiến:

Các bước	Nội dung	Thời gian dự kiến
1	Hoạt động 1. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TÊN LỬA NƯỚC	Tiết 1
2	Hoạt động 2. NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ
3	Hoạt động 3. TRÌNH BÀY BẢN THIẾT KẾ
4	Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM TÊN LỬA NƯỚC	Tiết 2
5	Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM	Tiết 3

Tiêu chí đánh giá sản dự án

STT	Tiêu chí đánh giá	Tiêu chí cho điểm từ 1 đến 10
1	Nguyên liệu (rẻ, dễ kiếm)
2	Cách chế tạo (Đơn giản, dễ chế tạo)
3	Tính thực tiễn (Có thể sử dụng rộng rãi)
4	Tính an toàn (chất liệu, sắc nhọn…..)
5	Độ bền sản phẩm (thời tiết, độ ẩm, thời gian
6	Tính thẩm mĩ
7	Tương tác nhóm
8	Phát triển năng cao, mở rộng,…