第4課　伸縮夾子好取物

在日常生活中除了用手拿物品，還可以借助各種各樣的工具。如在高溫下，可以使用火鉗取出正在燃燒的煤球；在景區(qū)，我們可以用垃圾夾收拾地面的廢紙、果皮。本節(jié)課，我們使用樂高設計一款可以伸縮的夾子，探索樂高零件的靈活運用。

任務分析

要設計“伸縮夾子”作品，首先要明確夾子的功能，然后圍繞功能思考并提出設計作品中需要解決的問題，在此基礎上提出相應的解決方案。

明確功能

使用樂高積木設計制作“伸縮夾子”作品時，首先要了解作品的功能，請將你認為作品所需要達到的功能填寫在圖4-1的思維導圖中。

提出問題

設計“伸縮夾子”作品時，需要思考的問題如圖4-2所示。你還能提出怎樣的問題？填在框中。

頭腦風暴

你玩過“伸縮拳頭槍”玩具嗎？原始狀態(tài)下，槍頭的拳頭是縮著的；當我們按下扳機，拳頭會“嗖”的一下飛出去，并且伸得很遠很遠，讓“敵人”防不勝防。再試一試家里晾衣服的夾子是如何夾住衣服的，如果我們將“伸縮拳頭槍”的拳頭換成一個夾子，是不是對設計伸縮夾子有所啟發(fā)呢？

提出方案

設計“伸縮夾子”作品，關鍵在于夾子和伸縮裝置的構思、設計。請根據(jù)表4-1的內(nèi)容，選一選你的作品設計方案，并說說為什么這樣選擇。

規(guī)劃設計

作品規(guī)劃

根據(jù)以上的方案，可以初步設計出作品的構架，請規(guī)劃作品所需要的元素，將自己的想法和問題添加到圖4-4的思維導圖中。

結(jié)構設計

如圖4-5所示，“伸縮夾子”作品由控制手柄、伸縮裝置和取物抓手3部分組成。請你參照設計作品的草圖，標注合適的尺寸。

探究實踐

在制作“伸縮夾子”作品時，首先根據(jù)作品規(guī)劃，選擇合適的器材，然后搭建作品，最后使用搭建的作品開展實驗探究，改進完善作品。

器材準備

可以使用直連桿和銷構建夾子的伸縮裝置，再分別在伸縮裝置的兩端使用單彎連桿和雙彎連桿構建夾子的控制手柄和取物抓手。主要器材清單如表4-2所示。

搭建作品

“伸縮夾子”作品由控制手柄、伸縮裝置和取物抓手3部分組成，可以采用先中間后兩端的順序進行搭建。

●構建伸縮裝置

如圖4-6所示，使用直連桿和銷構建平行四邊形，運用其不穩(wěn)定的特性，實現(xiàn)伸縮效果。

●添加控制手柄

如圖4-7所示，使用銷將雙彎連桿與伸縮裝置的一端連接，為作品添加控制手柄。

●安裝取物抓手

如圖4-8所示，使用銷將單彎連桿與伸縮裝置的另一端連接，為作品安裝取物抓手。

功能檢測

“伸縮夾子”作品制作完成后，可以用樂高的零件構建幾種大小不同的物品。讓我們開始測試吧，試一試夾子能否成功抓取這些物品。

●測試抓取效果

如圖4-9所示，請使用制作好的伸縮夾子分別抓取輪子、磚塊等物品，測試伸縮夾子能否順利將物品從一個位置移動到另外一個位置。你能根據(jù)所夾物品的大小、特點，設計、改進夾子結(jié)構嗎？

●長度與穩(wěn)定性

運用平行四邊形的不穩(wěn)定特征，我們可以讓夾子伸縮，究竟一個四邊形能讓夾子伸得多長？夾子是不是可以無限伸長呢？伸長以后會不會影響夾子的穩(wěn)定性？請分別制作表4-3中所示3種類型的伸縮夾，通過測量、實踐，將實驗數(shù)據(jù)及感受填寫到表中。

智慧鑰匙

1．連桿的外形

連桿是樂高中搭建結(jié)構的重要零件，它具有較高的剛度。連桿的作用相當于鋼結(jié)構中的各種型材，幾乎任何結(jié)構的設計都離不開它。通過各種連桿的連接可以形成穩(wěn)固的框架結(jié)構。連桿的典型外形是兩端為半圓形的長方體，中間帶有直徑5mm的圓孔，圓孔的中心距為8mm。連桿的橫截面為7.8mm×7.4mm的長方形。以5孔直連桿為例，具體尺寸如圖4-10所示。

2．連桿的分類

樂高中的連桿按照形狀可分為以下幾種，分別有直連桿、直角連桿、單彎連桿、雙彎連桿、方框連桿、T形連桿、工字連桿。

●直連桿

如圖4-11所示，直連桿共有8種，從2孔到15孔，除2孔之外，全部是單數(shù)，有多種顏色可選。

直角連桿

如圖4-12所示，直角連桿也稱直角桿，是一種帶有90°角的桿，形似曲尺。樂高中有兩種直角桿，分別為2×4和3×5直角桿。

●彎連桿

是帶有127.5°角的連桿。樂高共有四種彎連桿，如圖4-13所示，其中最右側(cè)的連桿也被稱為“雙彎連桿”或“大彎連桿”，其折角為135°。

●方框連桿

外形呈長方形框，上面包含很多圓孔，通常為淺灰色。如圖4-14所示，方框連桿有兩種，分別是5×7和5×11。

●T形連桿

如圖4-15所示，T形連桿的外形是一個大寫的英文字母T，有多種顏色可選，常見的是淺灰色。

●工字連桿

如圖4-16所示，工字連桿的外形是一個大寫的英文字母I，常見的顏色是淺灰，紅色的較為少見。

3．連桿的命名

直連桿以孔的數(shù)量來命名，有幾個孔就叫幾孔連桿，如5孔連桿、13孔連桿等。直角連桿以兩側(cè)的孔來命名，一般數(shù)字小的在前，如2×4角連桿。彎連桿也是用兩側(cè)的孔來命名，一般數(shù)字小的在前，如4×6彎連桿、3×7彎連桿。