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第二课 机器人的结构设计与搭建技巧
课时一 乐高积木与搭建技巧
课时二 杠杆原理、齿轮传动原理
课时三 轮子与轮轴的使用、滑轮的使用
一、教学目标：
1、知识与技能目标：
使学生认识了解乐高积木，常用积木的分类与使用；使学生掌握齿轮传动原理、杠杆原理、滑轮的使用、轮子与轮轴的使用；
2、过程与方法目标：
教师讲解，学生动手操作，任务驱动的方式，实现教学目标；
3、情感态度与价值目标：
培养学生的动手能力，训练学生的观察力与模仿力。
二、教学重点与难点：
1、重点：齿轮传动原理、杠杆原理，滑轮、轮子与轮轴的使用；
2、难点：齿轮传动比的计算。
三、课前准备：
投影仪、教学课件、乐高9610/12/14/16机械结构迷你套装。课时一：乐高积木与搭建技巧
1、引题：
在上节课中，我们了解了机器人的概念及特征，并且动手操作了MSC火星救援项目。我们的火星救援机器人是用乐高积木搭建的，在以后我们的学习中所使用的机器人都是用这种叫做乐高积木的积木块搭建出来的。那么，我就来仔细的认识一下乐高积木吧！
2、认识乐高积木：
乐高积木最大的特点是乐高积木的凸点——我们称之为乐高钉，它是一项世界专利。乐高积木虽然种类很多（大概有2000多种），但是它们之间都是可以相互通用的，可以任意组合。从技术方面说，乐高积木的误差在5微米一内，所以乐高积木在搭建时其结构非常紧密，不易松动脱落；乐高积木自身的硬度、颜色的保鲜、耐磨损工艺也是非常突出的，在使用频率比较高的学校里，乐高积木3年一内不会出现退色、变形等问题；而且，乐高积木也经过了无害化处理。
3、乐高积木的分类：
乐高积木主要分为梁、片（板）、块（砖）、轴、销、轴套、连接器、轮子、齿轮、皮带与滑轮10大部分。（详见课件）
4、基本搭建与搭建技巧：
（1）乐高积木的基本单位：（如图）
1FLU（乐高单位）=0.8㎝ 6/5FLU=0.96㎝（2）一个梁的厚度正好等于三个板叠加起来的厚度
一层板的厚度=0.32㎝
（3）垂直方向上
计算： 6÷5+（2×2÷5）FLU=2FLU5、总结：
（1）乐高积木的分类；（2）乐高积木的单位。
课时二：杠杆原理、齿轮传动原理
1、引题：
了解乐高积木的基本单位、搭建技巧和分类以后，我就用这些乐高积木学习一些简单的机械原理吧！
2、杠杆原理：
（1）杠杆的定义：一根环绕支点产生有效动作的杆或者臂。（2）杠杆三要素：支点、力、力臂；（3）杠杆的分类：
A第一类杠杆是支点在力与负载之间的杠杆；例如，跷跷板，而剪刀则是两个一类杠杆结合使用的例子。B第二类杠杆是负载在力和支点之间的杠杆；
例如，手推车，而钳子则是两个二类杠杆结合使用的例子。C第三类杠杆是力在负载和支点之间的杠杆；
例如，钉书器、钓鱼杆，镊子则是两个三类杠杆结合使用的例子。
3、动手做活动（杠杆系统的搭建）：
学生使用乐高9612迷你套装，在教师指导下搭建杠杆系统。
4、齿轮传动原理：
（1）齿轮的定义：边缘带有锯齿的轮子，是一种简单的机械装置。（2）乐高积木中常用齿轮的种类：
40齿正齿轮、24齿正齿轮、16齿正齿轮、8齿正齿轮、24齿冠齿轮、差速齿轮、蜗轮等。（3）齿轮传动的特点：
A齿轮传动系统中齿轮数至少为两个，相临两个齿轮的转动方向相反； B你转动的齿轮称为主动轮，同时带动的齿轮称为被动轮； C齿轮加速系统：主动轮的齿数大于被动轮，例如一个40齿正齿轮带动一个8齿正齿轮转动，其传动比为1：5；
D齿轮减速系统：主动轮的齿数小于被动轮，例如一个8齿正齿轮带动一个40齿正齿轮转动，其传动比为5：1；
E惰轮系统：齿轮传动系统中，位于主动轮与被动轮之间的传动齿轮，例如两个40齿正齿轮中间夹着一个8齿正齿轮，中间8齿齿轮的作用是使与它相临的齿轮改变转动方向。F齿轮链传动系统：同一根轴上的两个尺寸不同的齿轮和其他齿轮传动连在一起，会增加齿轮加速或者减速的效果。
5、动手做活动（齿轮传动系统）：
学生使用乐高9612迷你套装，在教师指导下搭建齿轮传动系统。
6、总结：
（1）杠杆、齿轮在实际中的应用；（2）齿轮传动比。
课程三：轮子与轮轴的使用、滑轮的使用
1、引题：
学习了杠杆原理、齿轮传动原理，下面我们再学习一下轮子与轮轴的使用和滑轮的使用。
2、轮子与轮轴的使用：
（1）轮子的滚动与滑动的特点：
滚动摩擦阻力小（省力）、滑动摩擦阻力大（费力）（2）同轴轮与分轴轮的特点： 同轴轮转弯费力、分轴轮转弯灵活。
3、动手做活动（搭建带轮子的小车）：
学生使用乐高9612迷你套装，在教师指导下搭建带轮子的小车，了解轮子的使用特点。
4、滑轮的使用：
（1）滑轮的定义：滑轮是一种带有凹槽的轮子，可以用来传递力；（2）滑轮的分类：
滑轮分为静滑轮和动滑轮两种。
A静滑轮只能改变力的方向，而不改变力的大小；
B动滑轮可以改变里的大小和方向，但需要配合定滑轮使用；（3）滑轮传动的特点：
A滑轮传动可以使用皮带传动，优点是可以随意改变传动方向，缺点是皮带容易打滑；
B滑轮与齿轮传动类似，也可以通过使用不同大小的齿轮来改变齿轮传动的速度；
5、动手做活动（滑轮的使用）：
学生使用乐高9612迷你套装，在教师指导下搭建滑轮系统。
6、总结：
轮子与轮轴、滑轮在实际中的应用；
