第10課　風(fēng)帆小車更節(jié)能

你聽說過靠風(fēng)行駛的汽車嗎？叫“疾風(fēng)探險者”號的風(fēng)力汽車，曾成功穿越廣袤的澳大利亞大陸，沿途忍受酷熱和寒冷天氣，全部行程約5000km。值得一提的是，一路上它主要以風(fēng)力為驅(qū)動力，全程僅花費66元，既時尚又環(huán)保。想不想自己制作一個風(fēng)力驅(qū)動的小車？讓我們一起試試吧！

任務(wù)分析

想制作一輛靠風(fēng)力行駛的小車并不容易。在構(gòu)思這個作品時，首先要明確作品的功能與特點，然后思考并提出設(shè)計作品中需要解決的問題，并能夠提出相應(yīng)的解決方案。

明確功能

要制作一個風(fēng)帆小車，首先要知道它應(yīng)當(dāng)具備哪些功能或特征。請將你認(rèn)為需要達(dá)到的目標(biāo)填寫在圖10-1的思維導(dǎo)圖中。

提出問題

制作風(fēng)帆小車時，需要思考的問題如圖10-2所示。你還能提出怎樣的問題？填在框中。

頭腦風(fēng)暴

生活中有很多靠風(fēng)力驅(qū)動的交通工具，如圖10-3所示，無論是帆船還是風(fēng)力自行車，雖然它們的外形不同，但都有一個可以收集風(fēng)力的裝置，那么風(fēng)帆小車是不是可以借鑒這樣的設(shè)計呢？

提出方案

風(fēng)帆小車可以采用車和帆組合的設(shè)計方案，就是給小車裝上帆。帆可以收集風(fēng)能，驅(qū)使小車在地面上行駛。請根據(jù)表10-1的內(nèi)容，選一選車和帆的設(shè)計類型，并說說為什么這樣選擇。

規(guī)劃設(shè)計

作品規(guī)劃

根據(jù)以上的方案，可以初步設(shè)計出作品的構(gòu)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10-4的思維導(dǎo)圖中。

結(jié)構(gòu)設(shè)計

風(fēng)帆小車由車身、車輪和風(fēng)帆3部分組成。參考圖10-5，你有什么更好的結(jié)構(gòu)方案嗎？

探究實踐

作品的實施主要分器材準(zhǔn)備、搭建作品和功能檢測3個部分。首先根據(jù)作品結(jié)構(gòu)，選擇合適的器材；然后依次搭建車體和風(fēng)帆，并將其組合；最后使用搭建的作品開展實驗探究。

器材準(zhǔn)備

風(fēng)帆小車的車身選擇孔梁、孔臂（厚連桿）和連接件；車輪選擇滑輪，使用軸與車身連接；風(fēng)帆可以分別選擇3種帆，通過軸和軸套構(gòu)建。主要器材清單如表10-2所示。

搭建作品

搭建風(fēng)帆小車時，可以分模塊進(jìn)行。首先搭建小車的車架，再給小車安裝車輪，最后將風(fēng)帆通過軸和軸連接固定到小車上。同學(xué)們也可以根據(jù)自己的想法進(jìn)行搭建。

●車身

如圖10-6所示，利用互鎖機(jī)構(gòu)，將1×12梁與1×15厚連桿通過2×4直角厚連桿連接，構(gòu)建小車的車身。

●車輪

如圖10-7所示，先將滑輪裝上輪胎，再使用軸將車輪安裝到車體上。

●帆樁

將底座與橫梁用藍(lán)色銷進(jìn)行連接，可以使用各種零件進(jìn)行配重，對比不同配重的實驗結(jié)果，如圖10-8所示。

●風(fēng)帆

如圖10-9所示，使用軸、連接器、雙軸連接器、軸套搭建小號帆。使用相同的方法，選擇60cm²、80cm²帆葉，搭建中號和大號帆。

●組合

如圖10-10所示，將搭建好的3個帆底部的軸分別固定在小車的帆樁上。

功能檢測

風(fēng)帆小車構(gòu)建好之后，可以打開風(fēng)扇測試一下小車能否在風(fēng)的驅(qū)動下前進(jìn)。通過更換大小不同的風(fēng)帆和調(diào)整帆的角度，開展有趣的科學(xué)探究。

●帆的大小與距離

選擇不同型號的帆，先預(yù)測小車前進(jìn)的距離，然后將風(fēng)扇的風(fēng)力設(shè)定在同一擋位，將小車放置在起始位置，讓小車前行。測量小車由起始位置到停止位置的距離，并將結(jié)果記錄在表10-3中，同樣大小的葉片需測量3次。

●帆的角度與速度

按圖10-11所示A、B、C、D四個方向，放置風(fēng)帆小車，打開風(fēng)扇，讓小車行進(jìn)，觀察小車，將觀察結(jié)果記錄在表10-4中。

智慧鑰匙

1．帆船

借助風(fēng)能轉(zhuǎn)換為動能的交通工具，不僅僅有陸地上的小車，如圖10-12所示，現(xiàn)實生活中還有我們熟知的帆船。在近現(xiàn)代很長一段時間內(nèi)，帆船在海上航行史中有著非同尋常的地位，目前世界上還有許多帆船在航行，同樣是運用風(fēng)能，你能說出兩者差別在哪嗎？

2．風(fēng)力汽車的拓展

借助風(fēng)力行駛的汽車不僅僅有風(fēng)帆小車，如圖10-13所示，還有旋轉(zhuǎn)帆汽車，這種汽車的工作原理與風(fēng)帆小車不太一樣，雖然都是借助風(fēng)力，但是本節(jié)課的風(fēng)帆小車是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為動能，旋轉(zhuǎn)帆汽車的工作原理是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能儲存起來，再由電能轉(zhuǎn)換為動能，我們后面還會介紹利用電能行駛的小車。探索腳步永不停，我們一起來玩、來學(xué)、來創(chuàng)造。