Огляд
Всі ми любимо барбекю, але дим, вироблений на грилі, часто містить забруднюючі речовини, які шкодять здоров’ю. Чи можемо ми використовувати сонячну енергію, яка не забруднює, для приготування їжі? На цьому уроці ми збираємося зробити сонячну піч для приготування шоколадного сандвічного бісквіта за принципом відбиття світла.

 

Наука - 3-5 клас
Огляд
Всі ми любимо барбекю, але дим, вироблений на грилі, часто містить забруднюючі речовини, які шкодять здоров’ю. Чи можемо ми використовувати сонячну енергію, яка не забруднює, для приготування їжі? На цьому уроці ми збираємося зробити сонячну піч для приготування шоколадного сандвічного бісквіта за принципом відбиття світла.

 

Відповідно до вимог стандартного інженерного проектування NGSS у 3-5 класах, курс поділяється на 3 частини, вони відповідно “ВИЗНАЧАЙТЕ ІНЖЕНЕРНІ ПРОБЛЕМИ, РОЗРОБКА МОЖЛИВИХ РІШЕНЬ, ОПТИМІЗАЦІЯ ДИЗАЙН-РІШЕННЯ”. Подібно до інженерів, студенти будуть знаходити проблеми, встановлювати цілі, планувати проекти, будувати та випробовувати моделі, оптимізувати та вдосконалювати моделі, і нарешті виконати завдання інженерного проектування.

Матеріали
Грайте та вчіться за допомогою BOSON Science Kit - Науковий Набір

СПИСОК АВТОМАТИКИ

Діяльність 1 ВИЗНАЧЕННЯ ІНЖЕНЕРНИХ ПРОБЛЕМ

Знайти проблеми

Ви коли-небудь готували на відкритому повітрі? Під час смаження на грилі або кемпінгу на відкритому повітрі деревне вугілля часто спалюють для нагрівання їжі. Це певною мірою забруднить навколишнє середовище. Чи існує екологічно чистий метод?

У попередньому проекті ми вивчили поняття енергії. Багато видів енергії можна перетворити в теплову енергію. Наприклад, при спалюванні деревного вугілля хімічна енергія деревного вугілля перетворюється на теплову енергію. Подумайте, яку ще енергію можна перетворити на тепло? Чи може нам бути зручним готувати їжу на відкритому повітрі, не забруднюючи навколишнє середовище?

Сонячна енергія - хороший вибір. Сонячне випромінювання може нагрівати предмети. Давайте разом зробимо сонячну піч!

Інженерні цілі

Зробіть сонячну піч, щоб готувати їжу з Сонцем.

Діяльність 2 РОЗРОБКА МОЖЛИВИХ РІШЕНЬ

Визначивши інженерні цілі, давайте прослідкуємо за процесом «Мозковий штурм-креслення прототипу діаграми-що потрібно-що робити-тестувати та оцінювати», щоб розробити рішення та завершити будівництво сонячної печі.

Мозковий штурм

Давайте спочатку обдумаємо, як побудувати сонячну піч. В процесі спробуйте намалювати прототип сонячної печі.

Малювання прототипу

Під час мозкового штурму ми спочатку зрозуміли функцію та структуру сонячної печі. Спробуйте намалювати прототип діаграми. У процесі виробництва схема прототипу буде важливим посиланням.

Що тобі потрібно

Перевірте та оцініть
З наведеними вище кроками завершена проста сонячна піч! У блискучий день влітку, приблизно о 12 годині та 3 годині, поставте сонячну піч надворі, тоді ми зможемо через деякий час насолоджуватися смачним шоколадним печивом із сендвічів!

Як ви вважаєте, чи можна оптимізувати сонячні печі? Чи може піч збирати більше сонячного світла для нагрівання їжі? Спробуйте запропонувати план оптимізації для підвищення ефективності роботи сонячної печі.

Завдання 3 ОПТИМІЗАЦІЯ ДИЗАЙННОГО РІШЕННЯ

Давайте продовжимо процес «Мозковий штурм-креслення прототипу діаграми - що потрібно - що ви робите - тестуйте та оцінюйте», щоб провести оптимізацію та ітерацію сонячних печей.

Малювання прототипу

Завдяки мозковому штурму ми оптимізуємо дизайн сонячної печі, намагаємося оптимізувати фігуру прототипу та позначаємо матеріали та функції кожної деталі.

Що тобі потрібно

Підготуйте наступні модулі BOSON та інші матеріали.

Що ви робите

Таблиця зміни температури сонячної печі:

Перевірте та оцініть

У сяючий день влітку, приблизно о 12 годині та 3 годині, поставте сонячну піч під сонце. Через деякий час ми можемо насолоджуватися смачними шоколадними сандвічевими печивами! Якщо погода не така хороша, ми також можемо використовувати лампу теплого світла як джерело світла для продовження експерименту.

Примітка 1: Якщо спекотне літо, температура сонячної печі може бути дуже високою. Нагадати учням, щоб вони не опікувались опіками.

Примітка 2: Шоколад не розтане, поки він не перевищить 30 градусів. Якщо це холодна зима, температура в приміщенні низька, а температура сонячної печі не досягає 30 градусів, шоколад не розтане. Взимку ми можемо змінити цей урок на «теплиця сонячних рослин». Мета - використовувати сонячну енергію для створення більш теплого середовища проживання для рослин в холодну зиму. Будь ласка, цього разу зверніть увагу на вентиляцію експериментального пристрою.

Що сталося?

Коли вогні від сонця потрапляють на землю, вони відбиваються алюмінієвою фольгою і проходять крізь поліетиленову плівку, нагріваючи повітря всередині коробки для піци, тому температура в коробці для піци буде підвищуватися, подібно до того, як влітку нагрівається машина . Газета в коробці для піци відіграє певну роль у ізоляції.

Порівняно з традиційними печами, сонячні печі - це недорога та екологічна технологія. Хоча готування займає більше часу, воно справді працює.

Досліджуйте далі

У цій діяльності ми створили дуже просту сонячну піч, і ми також можемо спробувати скорегувати багато змінних в конструкції сонячної печі, щоб зробити її кращою. Такі як зміна кута перегородки відбивача або використання кольору з кращою здатністю поглинати тепло в печі для підвищення ефективності роботи сонячної печі.

Різні кольори мають різні здатності поглинати тепло. Якщо на дно печі покласти шматок чорного паперу, чи можна підвищити ефективність сонячної печі? Давайте продовжувати досліджувати це!

Науковий фон

Який колір поглинає найбільше тепла?

Коли світло потрапляє на об’єкт, трапляються три речі: частина світла може поглинатися об’єктом, частина світла може відбиватися об’єктом, а частина світла може продовжувати поширюватися по об’єкту.

Різні кольори по-різному відбивають і поглинають світло. Темні кольори, особливо чорний, будуть більше поглинати світло, а поглинене світло перетворюватиметься в тепло. Світлі кольори легше відбивають світло і поглинають менше світла. Ось чому влітку носити чорну сорочку спекотніше, ніж носити білу!

Висновок

У цьому проекті ми виготовили сонячну піч, використовуючи коробку для піци, поліетиленову плівку та газету. Знаючи відбиття світла, ми оптимізуємо дизайн печі. У подальших дослідженнях ми згадували, що ефективність печі може бути покращена за рахунок зміни кута відбивача і відбору кращого кольору при поглинанні тепла.

Проект завершується, вийміть, будь ласка, кабелі та покладіть усі модулі BOSON назад у комплект.