開始汽車研究
給老師的說明
適合13–15歲 · 兩課時,共90分鐘。第一課:研究問題、組裝和行駛程式碼;第二課:測量、散點圖、預測和匯報。輪換組裝、操作、測量和記錄任務。
你們是測試新汽車的研究員。除了“跑得好”,還能用哪些測量結果說明汽車性能?

提高馬達設定值,汽車在相同5秒內會走得更遠嗎?實驗前先說出預測和理由。
馬達設定值(%)是給馬達的指令,不是直接測得的實際車速。
組裝實驗汽車
按照片順序組裝。連接牢固,確認車輪能自由轉動。
查看正面和側面照片
車輪是否均勻接觸地面,積木是否牢固?關閉電源后輕推汽車,檢查能否直行。
連接汽車并編寫行駛程式碼
- 電源和組號
打開兩個馬達的電源,確認套件組號。
- 連接積木
在應用程式右上方選擇“連接積木”,輸入組號。
- 配對自己的馬達
選擇馬達,在Chrome對話框中配對。不要再次選擇已連接的馬達。
改變設定值,保持時間不變
兩個馬達都設為40%,行駛5秒后都關閉。之后將兩個設定值一起改為50%、60%、70%和80%。
當 @greenFlag 被點擊 :: hat events 將直流馬達 [1 v] 速度設為 (40) % :: #0FBD8C 將直流馬達 [2 v] 速度設為 (40) % :: #0FBD8C 直流馬達 [1 v] [向左旋轉 v] :: #0FBD8C 直流馬達 [2 v] [向右旋轉 v] :: #0FBD8C 等待 (5) 秒 :: control 關閉直流馬達 [1 v] :: #0FBD8C 關閉直流馬達 [2 v] :: #0FBD8C
兩個馬達相對安裝,因此旋轉方向不同。先短暫測試能否向前直行。觸碰車輪前停止兩個馬達,保持行駛路徑暢通。
實驗并記錄
| 項目 | 方法和說明 |
|---|---|
| 改變的量 · 自變量 | 兩個馬達的設定值:40%、50%、60%、70%、80% |
| 測量的量 · 因變量 | 5秒內的行駛距離(cm) |
| 保持相同的量 · 控制變量 | 保持行駛時間5秒、汽車、地面、起點和負載相同。 |
- 對齊起點
把車身同一位置對齊起點,設置兩個馬達。
- 行駛5秒后測量
停車后,以同一參考點測量移動距離,單位為cm,并記錄。
- 改變設定值并重復
依次測試40%到80%。盡量在同一設定值下多測幾次,比較差異。
| 馬達設定值(%) | 示例距離(cm) | 本組距離(cm) |
|---|---|---|
| 40 | 5 | ________ |
| 50 | 6 | ________ |
| 60 | 8.5 | ________ |
| 70 | 10 | ________ |
| 80 | 13 | ________ |
示例距離是教材的練習資料,不代表實車一定有相同結果。請在本組欄記錄親自測量的數值。
分析資料并預測
從應用程式左下方的擴展功能添加資料圖表。清除點、設置標題,再用分號分隔(設定值,距離)數對并導入,最后顯示散點圖。
當 @greenFlag 被點擊 :: hat events 清除所有點 :: #1f8bf0 將圖表標題設為 [馬達設定值與5秒行駛距離] :: #1f8bf0 導入點 [40,5;50,6;60,8.5;70,10;80,13] :: #1f8bf0 顯示散點圖 :: #1f8bf0 將 [預測距離 · 100% v] 設為 (x為 (100) 時的y預測值 :: #1f8bf0) :: variables
40,5表示40%和5cm。應用程式資料字串中的小數使用點(.)。分析本組資料時,請用實測值替換示例。
橫軸:馬達設定值(%)· 縱軸:5秒行駛距離(cm)
一個點表示什么?
一次實驗得到的設定值和距離數對。(40, 5)表示40%下行駛5秒,移動5cm。
點呈現什么方向的趨勢?
示例中設定值越高,距離通常越長。本組也是這樣嗎?若某點明顯偏離趨勢,檢查地面、起點和車輪。
預測100%時的距離
100%超出已測量的40~80%范圍。預測假設關系繼續成立,是估計而非實測。先記錄預測和理由,只在空間充足且安全時,用相同5秒條件測試并比較。
查看示例資料的計算結果
用直線擬合五個示例點,100%時預測約16.5cm。這是示例資料的線性估計,不保證實車一定行駛該距離。
橫軸:馬達設定值(%)· 縱軸:5秒行駛距離(cm)
| 項目 | 方法和說明 |
|---|---|
| 實驗結果 | 距離如何隨設定值變化?用表格和散點圖中的證據解釋。 |
| 預測和比較 | 預測100%時走多遠?如果測試過,說明差異及可能原因。 |
| 回顧 | 從測量、記錄、解釋散點圖、預測中,各選一項做得好的和需要練習的內容。 |
停止程式,關閉馬達電源,收好積木和測量工具。
組裝好、寫好程式,也測試過了嗎?點一下,記錄你的進度。
