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文档简介
制作简易风力涡轮机2026-2027学年湘师大版(新版)初中劳动技术九年级上册课程导览01风起灯亮启工程吹气亮灯,引出工程任务02拆解结构明原理认识部件,理清能量转化03巧手制叶装轮毂掌握叶片制作与安装要领04测试迭代求最优在改进中形成工程思维05展示互评促升华交流经验,升华绿色理念第一章风起灯亮启工程一口气,点亮一盏灯看不见的风,如何变成看得见的电?01吹一口气,灯就亮了01学生第一反应是风把它吹转起来发电的02一个简单动作藏着一条完整的能量转化链03本课任务亲手做一台能
转起来、亮起来
的装置教师轻吹一口气,LED灯亮了风,是常见的自然能源看不见的风,也能被人类的智慧变成看得见的电风是自然界最常见的能源之一,取之不尽自然能源风是自然界最常见的能源之一,取之不尽风力涡轮机科学家和工程师利用风力涡轮机,把看不见的风能变成电风力发电绿色能源生产的重要方式,不消耗燃料、不排放废气课堂小装置正是这一真实生产应用的缩影今天,我们当小小工程师小组挑战目标转得快——叶片迎风旋转顺畅有力转得稳——运转时不晃动、不偏摆灯要亮——电能成功点亮LED灯纸杯、卡纸、吸管、瓶盖等可回收材料,让废旧物品焕发新价值用身边常见材料,制作一台简易风力涡轮机完整工程流程预览从一个想法到一台能转的装置,靠的是四步明确的工程工作法。做出来只是起点,改得更好才是目标。设计构思想清楚叶片几片、倾角多大、如何安装制作实操按要领完成叶片、轮毂、支架与电路测试验证用小风扇吹,看转得稳不稳、灯亮不亮改进迭代发现问题、调整方案、再测一次循环改进第二章拆解结构明原理认清每个部件,才懂每份能量六大部件协同,风能一路变成电能02一台涡轮机由六部分组成阅读教材,找出装置由哪几部分组成、各部分有什么作用装置构成与作用部件主要作用叶片迎着风旋转,捕获风能轮毂集中安装叶片,随叶片一起转动转轴把旋转传递到发电机发电机(小电机)把机械能转化为电能塔架把机舱举高,让叶片迎风底座稳固支撑整台装置叶片与轮毂,迎风的翅膀风轮的关键部件叶片涡轮机的翅膀,直接决定转得稳不稳轮毂叶片的集合点,把多片叶片连成一个整体叶片围绕中心均匀分布与轮毂共同构成风轮风轮捕获风能的第一道关口转轴与发电机,传动的核心风轮转得再快,传动断了也是白转转轴与发电机,传动的核心转轴·传动2项转轴是连接风轮与发电机的“传动轴”转轴要顺滑转动时不能卡顿、不能摩擦过大发电机·转化3项发电机(小电机)把旋转的机械能转化为电能电机与转轴连接必须紧密否则风轮空转、电机不转电机两端接上LED灯构成最简单的发电回路塔架与底座,稳固的根基稳固根基三要素:塔架、底座与支架稳固共同保障装置稳定运转。塔架功能把风轮与发电机举到合适高度,让叶片充分迎风底座功能承担整台装置的重量,保证放置平稳支架稳固装置才不会在转动时晃动、倾倒01思考互动想一想如果底座很轻、塔架很晃,叶片转起来会发生什么?能量转化的四步链条1风能流动空气推动叶片→2机械能叶片带动轮毂与转轴旋转→3电能转轴带动电机转动发电→4光能电流点亮LED灯每一步都是一次能量形态的转换能量可以相互转化,在这里看得见、摸得着这就是缩小版的风力发电我们做的装置,与风电场里的大风车原理完全相同缩小版风力发电原理相同与风电场大风车原理完全相同区别只在尺寸规模尺寸更小、材料更简单、发电量更微弱结构一致真实风力发电机同样由叶片、轮毂、传动系统、发电机、塔架构成从课堂到产业从课堂模型到绿色能源产业,中间隔着的正是工程技术的不断放大与优化把复杂的真实工程,缩小成手心里的一次探究第三章巧手制叶装轮毂叶片是涡轮机的翅膀等距、同向、牢固,三招定成败03备齐材料与工具以小组为单位准备可回收材料|自备手套|明确组内分工材料与工具清单材料与工具用途纸杯、卡纸制作叶片吸管或木轴制作转轴瓶盖制作轮毂小电机发电LED灯显示发电效果胶枪、剪刀裁剪与粘接小风扇测试风力测试记录表记录测试结果第一步,裁出均匀叶片将纸杯或卡纸裁成3—4片叶片,保持形状、大小一致制作要领4项裁切数量将纸杯或卡纸裁成3—4片叶片一致性每片叶片形状、大小保持一致边缘处理边缘修剪平滑,不留毛刺和尖角安全提示裁切时剪刀使用安全,刀口朝外、不指向他人叶片制作的两大要领叶片做得齐,转起来才稳叶片制作讲究两大要领:大小一致与边缘平滑,二者共同决定转动的平稳与顺畅。要领把握到位,运行更平稳,风阻更小。要领一:大小一致3项大小不均后果叶片大小不同,重量与受力就不均衡表现转动时会出现偏摆、抖动,转速忽快忽慢操作建议建议先画好等分线,再按同一模板裁剪要领二:边缘平滑3项毛边影响毛边会增加
空气阻力,也会划伤手指处理方法修剪后用砂纸或剪刀背轻轻刮平效果边缘平滑,风阻更小,转动更顺畅第二步,轮毂安装三要领要领一:等距等距离中心距离每片叶片离中心的距离要差不多夹角均匀各叶片之间的夹角要均匀要领二:同向倾角同向同向倾斜所有叶片朝
同一个方向
轻轻倾斜倾角一致倾角大小保持一致,不能一片斜一片直要领三:固定牢固牢固压实适度粘接处要压实,松紧适度防松动转动时叶片不能松动、脱落为什么叶片要朝同一方向倾斜叶片倾斜,风经过时才能推着叶片持续旋转。叶片倾斜,风经过时才能推着叶片持续旋转叶片完全平直,风只会把它"弹回去",难以启动各叶片倾斜方向不一致,推力互相抵消,转动无力倾角是影响风能转化效率的重要变量,值得反复调试倾角是调试重点第三步,连接支架与发电组装顺序轮毂装到转轴,确保同心、不偏斜转轴与小电机连接紧密,避免空转打滑电机两端接上LED灯,形成闭合回路电机固定在塔架上,塔架与底座连接稳固安全提示烫伤防护胶枪加热后温度高,取放小心,避免烫伤工具归位剪刀、美工刀使用后及时归位电路检查电路连接前检查导线,不随意拉扯桌面整洁保持桌面整洁,材料分类摆放第四章测试迭代求最优转得稳不稳,灯亮不亮一次测试一次改,越改越接近最优04分组制作,明确分工进入实践环节,强调分工协作与规范操作有序分工是高效完成制作的保障材料员领取、清点材料与工具制作员负责叶片裁剪与轮毂安装装配员负责转轴、电机与支架连接记录员填写测试记录表,记录现象制作要求01安装顺序:按“叶片—轮毂—转轴—电机—支架”的顺序推进02问题处理:遇到问题先组内讨论,再请老师指导03安全规范:全程注意工具使用安全,保持桌面整洁用小风扇测试并记录用小风扇对着涡轮机吹,观察转动与亮灯情况测试记录表测试轮次转动情况亮灯情况发现的问题第一次第二次转动平稳性转动是否平稳,有无明显晃动转速持续性转速快慢,能否持续旋转LED亮度LED灯是否点亮,亮度如何转动不理想的常见原因测试转不动,先别急着拆——会找原因,才会改一现象一:转不起来或转速很慢倾角叶片倾角过小或方向不一致数量叶片数量太少,捕获风能不足摩擦转轴卡顿,摩擦阻力过大二现象二:转动晃动、不平稳叶片叶片大小不一致、安装不均匀偏心轮毂偏心,重心不在中心松动支架松动,底座不稳三现象三:转得动但灯不亮打滑电机与转轴连接不紧,出现打滑电路导线接触不良,回路未接通诊断口诀:先看叶片,再查转轴,最后验电路四个改进方向改进要有针对性,不能盲目重做调整叶片倾角统一方向适当加大倾斜角度,让风轮受力更均衡。增减叶片数量3—4片之间尝试改变叶片数量后,对比风轮转动效果。重新均匀安装校正各叶片间距同时校正叶片离中心的距离,保证对称均匀。检查转轴顺滑度排除卡顿消除转动时的阻滞,尽可能减小摩擦。二次测试,比较两次结果循环优化一次测试一次改,越改越接近最优对比与反思两次结果相比,哪些方面变好了;哪项改动最有效,为什么;还有哪些问题没有解决,下一步怎么改1测试01调整装置按改进方案调整装置2测试02控制变量同样的小风扇、同样的距离测试3测试03记录结果记录第二次的转动与亮灯情况展示与评价展示互评促升华分享改进,见证成长用智慧和双手,为绿色生活添一份力05展示作品,亮出最稳最亮展示内容·哪一组转得最稳、灯最亮·介绍本组的制作过程与分工·分享改进前后的变化与关键经验交流方式·小组代表讲解,组员补充·其他小组观察、提问、互评三条评价标准评价的不是做得像不像,而是改得好不好标准一:结构完整六大部件齐全,连接到位电路闭合,装置能正常运转标准二:转动平稳叶片均匀,运转不晃不抖转速稳定,能持续旋转标准三:改进有效有测试记录,能说清问题改进措施有针对性,效果可对比课堂小结,知识与精神双收获我们学到了什么认识了风力
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