STEM Activities Guidebook - ระดับประถมศึกษา
เรื่อง: การสร้างรถแข่งที่ขับเคลื่อนด้วยลม (Air-Powered Car)
เหมาะสำหรับเด็กวัย: ประถมศึกษา (6-11 ปี)
ระยะเวลา: 45-60 นาที
หัวข้อ: การสร้างรถแข่งและการขับเคลื่อนด้วยแรงดันลม (Car Building and Air Pressure Propulsion)
วัตถุประสงค์ของกิจกรรม
กิจกรรมนี้จะช่วยให้เด็กได้เรียนรู้เกี่ยวกับหลักการของแรงดันลมและการเคลื่อนที่ โดยการสร้างรถแข่งที่สามารถขับเคลื่อนได้ด้วยการใช้ลมเป็นตัวขับเคลื่อน
วัสดุที่ต้องใช้
- หลอดดูดน้ำ
- บอลลูน (ลูกโป่ง)
- ฝาขวดน้ำพลาสติก (4 ฝา)
- แท่งไม้เสียบลูกชิ้น (หรือไม้จิ้มฟัน)
- กระดาษแข็ง (สำหรับตัวรถ)
- เทปกาว
- กรรไกร
- มีดคัตเตอร์ (ผู้ปกครองควรช่วยใช้งาน)
- ไม้บรรทัด
ขั้นตอนการทำกิจกรรม
-
สร้างตัวรถจากกระดาษแข็ง
- ตัดกระดาษแข็งเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเพื่อใช้เป็นตัวรถ ขนาดประมาณ 8x15 ซม.
- ใช้แท่งไม้เสียบลูกชิ้นเป็นแกนล้อ โดยเจาะรูเล็ก ๆ ที่ด้านหน้าด้านหลังของตัวรถแล้วสอดแท่งไม้เข้าไป
-
ติดล้อรถ
- นำฝาขวดน้ำพลาสติกมาติดที่ปลายของแท่งไม้เสียบลูกชิ้นเพื่อใช้เป็นล้อรถ ใช้มีดคัตเตอร์เจาะรูเล็ก ๆ ตรงกลางฝาขวดน้ำแล้วสอดแท่งไม้เข้าไป
- ตรวจสอบให้ล้อหมุนได้สะดวกและไม่ติดขัด
-
สร้างกลไกขับเคลื่อนด้วยลม
- นำบอลลูนมาติดกับปลายของหลอดดูดน้ำโดยใช้เทปกาวให้แน่น จากนั้นสอดหลอดที่มีบอลลูนติดอยู่เข้าไปในตัวรถด้านหลัง
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลมจากบอลลูนสามารถผ่านหลอดดูดน้ำและออกมาได้อย่างสะดวก
-
ทดสอบการขับเคลื่อน
- เป่าลมเข้าไปในบอลลูนผ่านทางหลอดดูดน้ำ แล้วปล่อยรถลงบนพื้นราบ เมื่อบอลลูนปล่อยลมออกมา จะดันรถให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า
- ทดลองการขับเคลื่อนหลายครั้ง โดยปรับปริมาณลมในบอลลูนเพื่อดูว่ามีผลอย่างไรต่อระยะทางที่รถสามารถขับเคลื่อนไปได้
การจดบันทึกและเขียนรายงาน
-
ระหว่างทำกิจกรรม
- ให้เด็กจดบันทึกขนาดของรถและปริมาณลมในบอลลูนแต่ละครั้งที่ทดลอง จากนั้นสังเกตและบันทึกระยะทางที่รถวิ่งไปได้ในแต่ละครั้ง
- ให้เด็กบันทึกการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเมื่อเพิ่มหรือลดปริมาณลมในบอลลูน และสังเกตผลกระทบต่อการเคลื่อนที่ของรถ
-
หลังทำกิจกรรม
- สอนให้เด็กเขียนรายงานสรุปผลการทดลอง โดยอธิบายสิ่งที่ได้เรียนรู้จากการสร้างรถที่ขับเคลื่อนด้วยลม เช่น การใช้แรงดันลมเพื่อเคลื่อนที่และผลของการเปลี่ยนแปลงปริมาณลมต่อระยะทางการวิ่งของรถ
- รายงานควรประกอบด้วยหัวข้อ:
- วัสดุและวิธีการ: อธิบายสิ่งที่ใช้และวิธีการทำ
- ผลลัพธ์: บันทึกผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลอง เช่น "รถสามารถวิ่งไปได้ไกลขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณลมในบอลลูน"
- ข้อสังเกตและข้อสรุป: อธิบายสิ่งที่เด็กสังเกตและบทเรียนที่ได้รับ เช่น "แรงดันลมในบอลลูนมีผลโดยตรงต่อความเร็วและระยะทางของรถ"
-
แบบฟอร์มบันทึกผลการทดลอง
- สร้างแบบฟอร์มง่าย ๆ ให้เด็กใช้บันทึกผล เช่น ตารางสำหรับจดบันทึกปริมาณลมในบอลลูนและระยะทางที่รถวิ่งไปได้ในแต่ละครั้ง
คำถามเพื่อการสะท้อนคิด
- ก่อนเริ่มกิจกรรม: "ลูกคิดว่ารถจะวิ่งได้ไกลแค่ไหนเมื่อใช้ลมจากบอลลูนเป็นแรงขับเคลื่อน?"
- ระหว่างทำกิจกรรม: "ทำไมการเติมลมมากขึ้นหรือน้อยลงถึงส่งผลต่อระยะทางการวิ่งของรถ?"
- หลังทำกิจกรรม: "วันนี้ลูกได้เรียนรู้อะไรเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยแรงลม?"
ข้อมูลทางวิชาการ
-
หลักการพื้นฐาน
การขับเคลื่อนด้วยลมใช้หลักการของแรงดันลมที่ถูกปล่อยออกจากบอลลูน เมื่อบอลลูนปล่อยลมออกมา แรงดันนั้นจะดันตัวรถให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า -
แรงและการเคลื่อนที่ (Force and Motion)
เมื่อบอลลูนปล่อยลมออกมา แรงดันลมจะผลักดันตัวรถไปในทิศทางตรงกันข้ามตามหลักการของกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน -
การเชื่อมโยงกับยานพาหนะจริง
หลักการที่ใช้ในการสร้างรถแข่งที่ขับเคลื่อนด้วยลมนี้สามารถเชื่อมโยงกับยานพาหนะจริงที่ใช้แรงดันลมหรือพลังงานในการขับเคลื่อน เช่น จรวด หรือรถที่ใช้พลังงานลม
ทักษะที่จะได้รับการพัฒนา
- การคิดเชิงวิศวกรรม: เด็กจะได้ฝึกการออกแบบและสร้างรถที่สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยแรงดันลม
- ทักษะการทดลองและการวิเคราะห์: เด็กจะได้ฝึกการทดลองและวิเคราะห์ผลลัพธ์จากการเปลี่ยนแปลงปริมาณลมในบอลลูน
- การจดบันทึกและสรุปผล: เด็กจะได้ฝึกทักษะการจดบันทึกผลการทดลองและสรุปผลจากการเปรียบเทียบผลลัพธ์ของการทดลองแต่ละครั้ง
เคล็ดลับพิเศษสำหรับพ่อแม่
- ปรับความยากง่าย: สำหรับเด็กเล็ก ให้เริ่มจากการสร้างรถที่มีรูปทรงง่าย ๆ แล้วค่อยเพิ่มความซับซ้อนเมื่อพวกเขาคุ้นเคยกับกระบวนการ
- ทำให้สนุก: จัดการแข่งขันว่าใครสามารถสร้างรถที่วิ่งได้ไกลที่สุดโดยใช้ลมจากบอลลูน
- สร้างแรงจูงใจ: ชมเชยลูกเมื่อพวกเขาปรับปรุงการออกแบบและเห็นผลลัพธ์ที่ดีขึ้นจากการทดลอง
