Lực đẩy, chuyển động và các định luật Newton là một phần nội dung kiến thức quan trọng trong chương trình giáo dục STEM cho trẻ mầm non. Kết hợp học thực hành với những hoạt động bổ ích, thú vị sẽ giúp trẻ dễ dàng tiếp thu và ghi nhớ kiến thức hơn. Cùng tìm hiểu về top 5 hoạt động STEM cho trẻ mầm non học về lực đẩy và chuyển động thông qua bài viết dưới đây.
Balloon Car – Xe bóng bay
Tổng quan
Ở hoạt động STEM cho trẻ mầm non này, trẻ sẽ được quan sát, tham gia thực hành chế tạo và thiết kế những chiếc ô tô chạy bằng bóng bay, thông qua đó học về kỹ thuật, động năng và thế năng. Cụ thể về những nội dung kiến thức được lồng ghép trong hoạt động này:
- Một số định nghĩa về Năng lượng: Năng lượng chuyển động được gọi là động năng; nó tỷ lệ với khối lượng của vật chuyển động và gia tăng với bình phương tốc độ của nó. Các vật thể cũng có thể chứa năng lượng dự trữ (thế năng), tùy thuộc vào vị trí tương đối của chúng.
- Bảo toàn năng lượng và chuyển giao năng lượng: Khi năng lượng chuyển động của một vật thay đổi thì đồng thời cũng có sự thay đổi năng lượng khác.
- Năng lượng có thể ở các dạng khác nhau (ví dụ: năng lượng trường, nhiệt năng, năng lượng chuyển động)
Vật dụng cần thiết
Hãy tận dụng những vật dụng có sẵn trong lớp học hoặc tại nhà để có thể tổ chức hoạt động STEM cho trẻ mầm non này. Dưới đây gợi ý một số vật dụng cần thiết:
- Thước dây
- Bánh xe giả (sử dụng các vật có hình dạng tròn như đĩa CD, nắp chai,..)
- Trục (xiên gỗ, bút chì, ống hút,…)
- Khung/thân xe (chai nhựa, hộp các tông,…)
- Ống hút
- Bóng bay
- Dây chun
- Băng dính
- Kéo
- Một số dụng cụ bổ trợ khác là đồ dùng văn phòng như kẹp giấy, dây buộc,..)
Giải thích
Như đã đề cập ở trên, trong hoạt động STEM cho trẻ mầm non Balloon Car – Xe bóng bay, trẻ sẽ quan sát, tham gia thực hành chế tạo và thiết kế những chiếc ô tô chạy bằng bóng bay. Những chiếc tô này có thể được chế tạo bằng các vật liệu khác nhau tùy sự sáng tạo của trẻ và được đẩy về phía trước nhờ không khí thoát ra từ quả bóng bay.
Dù được chế tạo bằng bất cứ vật liệu nào, nguyên lý hoạt động cơ bản của những chiếc ô tô là giống nhau. Khi bạn thổi phồng một quả bóng bay, nó sẽ tích trữ thế năng trong phần cao su căng lên của quả bóng và không khí nén bên trong nó. Khi bạn thả quả bóng bay, không khí thoát ra khỏi vòi, đẩy quả bóng bay về phía trước.
Khi quả bóng bay được đẩy về phía trước, thế năng tích trữ được chuyển đổi thành động năng, năng lượng của chuyển động. Theo bảo toàn cơ năng, lượng thế năng tích trữ bằng lượng động năng. Cuối cùng, động năng được chuyển thành nhiệt năng (hoặc nhiệt lượng) khi ma sát làm quả bóng bay chậm lại.
Không khí thoát ra khỏi quả bóng bay cũng chứng tỏ định luật thứ ba về chuyển động của Newton: Mọi phản ứng đều có phản ứng cân bằng và ngược chiều.
Khi bạn thổi phồng một quả bóng bay và thả nó ra, nó sẽ có xu hướng lắc lư và phóng đi một cách ngẫu nhiên xung quanh phòng. Để khắc phụ điều đó, bạn có thể gắn cổ bóng bay vào ống hút bằng cách quấn dây chun hoặc băng dính nhiều lần. Khi bạn kết nối ống hút với thân ô tô, điều này cho phép bạn nhắm hướng của không khí thoát ra. Khi đó, bạn có thể đảm bảo nó đẩy ô tô về phía trước. Ban đầu ô tô sẽ tăng tốc khi quả bóng xì hơi, và cuối cùng nó sẽ dừng lại khi quả bóng bay hết không khí và ma sát làm ô tô chậm lại.
Hướng dẫn
Phụ huynh/giáo viên sẽ hỗ trợ trẻ quá trình kỹ thuật chế tạo ô tô. Giúp trẻ bắt đầu bằng cách chỉ cho trẻ cách để kết nối một quả bóng bay với ống hút. Sau đó, trẻ sẽ tự chọn vật liệu để thiết kế thân, trục và bánh xe. Đừng quên khuyến khích và động viên trẻ trong suốt quá trình chế tạo cũng như thử cho chiếc xe chạy nhé.
Trong trường hợp cần thiết, hãy sắp xếp lại đồ đạc trong phòng để trẻ có một khoảng rộng phục vụ cho mục đích thử xe. Đặt 1 chiếc thước dây trên sàn phòng để trẻ có thể quan sát quá trình xe chạy.
Vì lý do vệ sinh, hãy chỉ định một trẻ trong mỗi nhóm để thổi phồng quả bóng cho xe của riêng nhóm, tránh việc trẻ trong các nhóm dùng chung ống hút. Yêu cầu mỗi nhóm sử dụng worksheet để thiết kế chiếc xe của mình trước khi bắt đầu chế tạo.
Sau khi đã hoàn thành bước chế tạo, trẻ sẽ thực hành cho xe chạy thử bằng cách thổi qua ống hút để làm phồng quả bóng bay. Nhanh chóng đưa ngón tay qua đầu ống hút để bịt kín không khí bên trong. Tiếp đó, đặt xe trên sàn ở vạch “0” trên thước dây, thả ngón tay và quan sát chiếc xe cho đến khi nó dừng lại. Ghi lại quãng đường ô tô đã đi trên giấy.
Một số câu hỏi thảo luận
- Loại năng lượng được lưu trữ trong quả bóng bay?
- Thế năng được biến đổi thành dạng cơ năng nào?
- Điều gì xảy ra đối với động năng của quả bóng bay? Tại sao quả bóng bay mãi không chuyển động?
- Khi quả bóng bay phóng xung quanh phòng một cách ngẫu nhiên. Làm thế nào chúng ta có thể kiểm soát tốt hơn hướng của không khí thoát ra khỏi quả bóng bay?
2. Paper Roller Coasters – Tàu lượn siêu tốc bằng giấy
Tổng quan
Trong hoạt động STEM cho trẻ mầm non này, trẻ sẽ học về động năng và thế năng thông qua việc quan sát và tham gia chế tạo tàu lượn siêu tốc từ các vật liệu đơn giản có sẵn trong lớp học. Nhìn chung, chi tiết những nội dung kiến thức được lồng ghép và là mục tiêu hướng tới giáo dục cho trẻ thông qua hoạt động này cũng tương tự như hoạt động Balloon Car – Xe bóng bay.
Vật dụng cần thiết
Để thực hiện hoạt động STEM cho trẻ mầm non này, bạn cần chuẩn bị những vật dụng bao gồm:
- Hình tàu lượn bằng giấy in màu trên bìa cứng.
- Giấy hoặc bìa cứng (phòng trường hợp cần dùng đến)
- Mảnh bìa cứng sóng để sử dụng làm đế, ít nhất 12 ” x 12″
- Kéo
- Băng dính
- Viên bi
Giải thích
Paper Roller Coasters – Tàu lượn siêu tốc bằng giấy là một hoạt động STEM thú vị để dạy trẻ về bảo toàn năng lượng. Thế năng hấp dẫn (thế năng trọng trường) là dạng năng lượng mà một vật có được do khối lượng và độ cao của nó so với mặt đất. Động năng là phần năng lượng mà một vật có được do khối lượng và tốc độ của nó.
Khi một chiếc tàu lượn siêu tốc lên đến đỉnh ngọn đồi đầu tiên, nó ở rất cao so với mặt đất nhưng di chuyển rất chậm. Điều đó có nghĩa là nó có rất nhiều thế năng nhưng lại rất ít động năng. Khi tàu lượn đi qua đỉnh và bắt đầu đi xuống đồi, độ cao của nó giảm nhanh chóng và tốc độ của nó tăng lên — thế năng được chuyển thành động năng.
Khi tàu lượn đi ngược lên ngọn đồi hoặc đường vòng tiếp theo, độ cao của nó tăng lên và giảm tốc độ — một phần động năng được chuyển đổi trở lại thành thế năng. Trong suốt hành trình của tàu lượn, năng lượng liên tục được chuyển đổi qua lại giữa động năng và thế năng, nhưng tổng năng lượng được bảo toàn.
Hướng dẫn
Chuẩn bị: Phụ huynh/giáo viên hãy tìm kiếm hình ảnh hoặc video về tàu lượn siêu tốc trên internet để trẻ quan sát. Lưu ý, tìm những hình ảnh thể hiện toàn bộ hành trình của tàu lượn, không phải ảnh cận cảnh từng phần riêng lẻ. Lý tưởng nhất là những bức ảnh cho thấy sự khác biệt khi tàu lượn lên xuống. Đồng thời, trước khi trẻ tự làm, bạn cần làm mẫu trước một mô hình tàu lượn để ước lượng các bước cũng như thời gian hoàn thành cho trẻ.
Bắt đầu hoạt động, hãy hỏi trẻ xem đã từng đi tàu lượn siêu tốc chưa. Nếu bạn sống gần một công viên giải trí, bạn có thể đề cập đến nó như một ví dụ điển hình. Cho trẻ xem ít nhất hai hình ảnh về tàu lượn siêu tốc (đã chuẩn bị trước đó) và cùng bàn luận về cấu trúc của những chiếc tàu lượn đó.
Tiếp đến, bạn giới thiệu đến trẻ những khái niệm về năng lượng, động năng và thế năng thông qua những ví dụ thực tế. Đi vào bước làm tàu lượn, trẻ sẽ tham gia cắt và gấp các mảnh của ‘đường ray” tàu lửa, sau đó lắp ráp và cố định chúng bằng băng dính. Lưu ý, đường ray tàu lượn phải có những điểm lên xuống, “khúc cua” khác nhau và trẻ có thể sử dụng viên bi lăn thử để kiểm tra độ dốc và độ cao phù hợp.
Một số câu hỏi thảo luận
- Bạn đã quan sát thấy điều gì khi thử nghiệm tàu lượn? Hãy giải thích chuyển động của viên bi dưới dạng năng lượng?
- Tất cả năng lượng nằm trong viên bi hay nó được chuyển sang các dạng khác?
- Tại mỗi điểm dọc theo đường đi, viên bi có dạng năng lượng nào?
3. Push Harder — Newton’s Second Law (Đẩy mạnh hơn – Quy luật Newton số 2)
Tổng quan
Thay vì dạy trẻ những định luật chuyển động của Newton bằng cách sử dụng những lý thuyết, biểu đồ nhàm chán trong sách giáo khoa, hãy để trẻ học một cách vui vẻ và thú vị hơn thông qua hoạt động STEM cho trẻ mầm non mang tên Push Harder – Newton’s Second Law (Đẩy mạnh hơn – Quy luật Newton số 2).
Ở hoạt động này, trẻ sẽ tự chế tạo ô tô bằng vật liệu thủ công và khám phá mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc. Đồng thời, nội dung kiến thức mà hoạt động này hướng đến truyền tải cho trẻ là các khái niệm về lực và chuyển động.
Chuyển động của một vật được xác định bằng tổng các lực tác dụng lên nó. Nếu tổng lực tác dụng lên vật không bằng 0 thì chuyển động của nó sẽ thay đổi. Khối lượng của vật càng lớn thì lực cần thiết để chuyển động biến đổi càng lớn. Đối với bất kỳ vật thể nào, một lực lớn hơn gây ra sự thay đổi lớn hơn trong chuyển động.
Vật dụng cần thiết
Các vật dụng để trẻ chế tạo ô tô cần có:
- Khung /các phần cần thiết của xe (chai nhựa, bìa cứng, que kem, v.v.)
- Các vật tròn để sử dụng làm bánh xe (đĩa CD, nắp chai, cuộn băng rỗng, v.v.)
- Các vật dụng để làm trục xe (ví dụ: xiên gỗ cắm qua ống hút hoặc bút chì cắm qua ống giấy cuộn)
- Các đồ dùng văn phòng khác (kẹp giấy, dây chun, v.v.)
- Băng dính /hồ dán
- Kéo
Vật liệu để đo chuyển động của ô tô:
- Thước dây hoặc que đo
- Đồng hồ bấm giờ
Giải thích
Định luật thứ hai về chuyển động của Newton (Newton’s second law of motion) phát biểu rằng lực thuần lên một vật bằng khối lượng của vật đó nhân với gia tốc của nó. Ở dạng phương trình:
Phương trình 1: F = ma
Trong đó, F là lực tác dụng lên vật (N), m là khối lượng của vật (kg) và a là gia tốc của vật đó (m/s2)
Phương trình này cho thấy, về mặt toán học, điều gì sẽ xảy ra nếu bạn thay đổi một trong các biến. Ví dụ, nếu bạn tăng gấp đôi lực lên một vật và khối lượng của nó không đổi, gia tốc của nó cũng sẽ tăng gấp đôi.
Hoạt động
Trong hoạt động STEM cho trẻ mầm non này, trẻ sẽ chế tạo và đẩy những chiếc ô tô đồ chơi của riêng mình, sau đó thu thập dữ liệu thí nghiệm để hiểu cách thay đổi lực tác dụng lên một vật mà vẫn giữ khối lượng không đổi ảnh hưởng đến gia tốc của vật như thế nào. Điều này cho phép trẻ nhìn thấy mối quan hệ mà không cần phải hiểu đại số và phương trình 1. Tuy nhiên, để làm điều này bằng thực nghiệm, chúng ta cần một cách để đo gia tốc. Gia tốc được định nghĩa là tốc độ thay đổi vận tốc của một vật:
Phương trình 2: a = Δv/Δt
Trong đó, a là gia tốc tính bằng mét trên giây bình phương (m / s2). Δv là sự thay đổi vận tốc tính bằng mét trên giây (m / s). Δt là sự thay đổi thời gian tính bằng giây
Vậy để đo gia tốc, ví dụ, khi đẩy một chiếc ô tô đồ chơi qua sàn nhà, bạn cần biết vận tốc của ô tô tại hai điểm khác nhau và thời gian nó đi giữa các điểm đó. Điều này dễ dàng hơn một chút nếu xe bắt đầu từ trạng thái nghỉ (vì vậy bạn biết vận tốc ban đầu bằng 0), và bạn đo vận tốc sau khi bạn đẩy xe. Bạn cũng cần đo thời gian xe đi từ vị trí xuất phát đến điểm mà bạn đo được vận tốc của nó. Sau đó, bạn có thể tính gia tốc của ô tô bằng phương trình 2.
Về lý thuyết, bạn có thể thực hiện các phép đo này bằng cách sử dụng que đo và đồng hồ bấm giờ, nhưng trong thực tế, điều này có thể khó thực hiện vì thời gian phản ứng của chúng ta dẫn đến sai số đo. Một cách tiếp cận khác là đo gia tốc trực tiếp bằng gia tốc kế.
Gia tốc kế là cảm biến điện tử được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử hiện đại, như điện thoại thông minh và bộ điều khiển trò chơi điện tử, nó được sử dụng để đo chuyển động. Các ứng dụng cảm biến trên điện thoại cho phép bạn dễ dàng ghi dữ liệu từ gia tốc kế. Bạn có thể gắn điện thoại được trang bị ứng dụng vào ô tô và ghi lại gia tốc khi bạn đẩy xe.
Nếu chúng ta vẽ đồ thị của gia tốc cực đại so với cường độ của lực thì chúng ta có thể thấy rõ mối quan hệ được dự đoán bởi Phương trình 1 (nếu khối lượng không đổi, thì khi lực tăng lên, gia tốc tăng lên).
Hướng dẫn
Hãy cho trẻ khoảng nửa giờ đồng hồ để chọn vật liệu và chế tạo một chiếc ô tô. Bạn có thể cần cung cấp một số hướng dẫn (ví dụ, trình bày cách tạo sự kết hợp giữa bánh xe / trục bằng cách đẩy một xiên gỗ qua ống hút và chọc các đầu của xiên qua hai nắp chai). Trẻ nên đảm bảo rằng:
- Có thể dễ dàng gắn điện thoại có ứng dụng cảm biến lên mặt ô tô vừa thiết kế để có thể truy cập vào màn hình (ví dụ: sử dụng băng dính hoặc dây cao su để cố định nó).
- Điện thoại nằm song song với mặt đất (điều này đảm bảo gia tốc kế sẽ chỉ phát hiện chuyển động ngang chứ không phải trọng lực).
- Chiều dài của điện thoại hướng theo hướng xe sẽ di chuyển.
- Chuyển động của ô tô càng trơn tru càng tốt. Đảm bảo các bánh xe tập trung vào các trục và song song với nhau.
- Trẻ có thể liên tục nhấc, xử lý và đẩy chiếc xe mà không bị rơi (bánh xe bị rơi ra hoặc bị lệch, v.v.).
Tiếp đến, hướng dẫn trẻ sử dụng ứng dụng phyphox – cảm biến trên điện thoại để khám phá lực tác dụng lên một vật thể ảnh hưởng như thế nào đến gia tốc của nó. Gắn điện thoại vào ô tô, đảm bảo điện thoại nằm song song với mặt đất, với màn hình hướng lên trên.
Trong ứng dụng phyphox, mở gia tốc kế có cảm biến g, chọn biểu đồ gia tốc kế Y và nhấn nút phát. Đẩy ô tô thật “nhẹ” (để ô tô chuyển động chưa đầy một mét), dừng và lưu bản ghi. Hãy sử dụng chức năng “chọn dữ liệu” và chọn điểm dữ liệu gia tốc tối đa. Nhìn vào giá trị gia tốc lớn nhất sau đó ghi lại giá trị này lên giấy.
Luyện tập thực hành
Bạn cũng có thể cho trẻ thực hành lại như trên, nhưng thay vì sử dụng ứng dụng cảm biến, hãy sử dụng que đo hoặc thước dây để đo quãng đường ô tô đi được, từ vị trí xuất phát đến điểm dừng hẳn. Sử dụng đồng hồ bấm giờ để đo thời gian đã trôi qua từ khi xe được đẩy lần đầu tiên đến khi dừng hẳn.
Tính vận tốc trung bình của ô tô theo phương trình 3: Vavg = Dtotal/Ttotal
Trong đó, Vavg là vận tốc trung bình tính bằng mét trên giây (m / s), Dtotal là tổng quãng đường đi được tính bằng mét (m) và Ttotal là tổng thời gian đã trôi qua tính bằng giây.
Tính gia tốc trung bình của ô tô theo phương trình 4: a = Vavg/(Ttotal/2)
Trong đó, a là gia tốc tương đương tính bằng mét trên giây bình phương (m / s2), Vavg là vận tốc trung bình tính bằng mét trên giây (m / s), Ttotal là tổng thời gian đã trôi qua tính bằng giây.
Một số câu hỏi thảo luận
- Bạn thấy xu hướng nào trong dữ liệu của mình? Mối quan hệ giữa lực và gia tốc là gì?
- Biến số nào khác quan trọng trong định luật thứ hai của Newton? Giá trị này có thay đổi trong thử nghiệm vừa rồi không?
4. Two Stage Balloon Rocket – Tên lửa bong bóng hai giai đoạn
Tổng quan
Đây là một hoạt động STEM cho trẻ mầm non hay ho. Trong hoạt động này, trẻ tìm hiểu về chuyến bay trong không gian thực và những Định luật chuyển động của Newton. Tham gia hoạt động này, trẻ có cơ hội được thử nghiệm chế tạo một tên lửa bóng bay nhiều tầng. Đặc biệt, nội dung kiến thức về lực và chuyển động cũng được lồng ghép trong hoạt động này.
Vật dụng cần thiết
Vật dụng cần thiết dành cho nhóm từ 2-4 trẻ tham gia hoạt động:
- Bóng bay mô hình: Đây là những loại bóng bay dài thường được dùng để làm các con vật bằng bóng bay.
- Máy bơm bóng bay
- Ống hút
- Một mẩu bìa cứng khoảng 1’’ cắt từ ống khăn giấy
- Dây câu cá hoặc dây trơn
- Băng dính
- Kéo
- Thước dây
Giải thích
Hoạt động này trong giai đoạn 1 sử dụng một quả bóng bay được gắn vào ống hút và gắn vào một đoạn dây. Khi bạn thổi phồng quả bóng bay và sau đó nhả vòi của nó, không khí sẽ được đẩy ra phía sau quả bóng.
Theo Định luật thứ ba về chuyển động của Newton (đối với mọi hành động đều có một phản lực ngang bằng và ngược chiều), điều này có nghĩa là quả bóng được đẩy về phía trước dọc theo sợi dây. Ma sát giữa sợi dây và ống hút có tác dụng ngược chiều chuyển động. Gia tốc của quả bóng phụ thuộc vào khối lượng của nó và tổng các lực này (Định luật II Newton, lực = khối lượng × gia tốc).
Giai đoạn thứ hai của hoạt động này được mô phỏng theo cách thức hoạt động của các vụ phóng tên lửa thực: Cần một lượng năng lượng khổng lồ để đưa một trọng tải vào không gian. Trong một vụ phóng tên lửa hai giai đoạn, giai đoạn đầu tiên nâng tên lửa vượt qua giai đoạn đầu của chuyến bay.
Sau khi cạn kiệt nhiên liệu, nó tách ra và rơi trở lại trái đất, trong khi chặng thứ hai tiếp tục chuyến bay của mình. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng vì chặng đầu tiên đã cạn kiệt không được đưa vào quỹ đạo, cho phép chặng thứ hai bay xa hơn với ít nhiên liệu hơn.
Hướng dẫn
Với hoạt động Two Stage Balloon Rocket – Tên lửa bóng bay hai giai đoạn, trẻ sẽ thực hành theo nhóm và cùng nhau chế tạo tên lửa hai tầng từ bóng bay. Mỗi nhóm sẽ kiểm tra xem một biến ảnh hưởng như thế nào đến quãng đường mà tên lửa di chuyển. Sau đó, các nhóm sẽ kết hợp các kết quả của mình để xem liệu có thể chế tạo một tên lửa bay xa nhất có thể hay không.
Phụ huynh/ giáo viên hướng dẫn mỗi nhóm chế tạo tên lửa bóng bay của nhóm mình như sau:
- Cắt một đoạn dây câu đủ dài để kéo dài khắp căn phòng, với một chút thừa ra đủ để buộc nó ở cả hai đầu.
- Luồn dây câu qua hai ống hút, kéo chặt qua phòng, sau đó buộc chặt ở hai đầu (ví dụ, buộc vào hai đồ đạc nặng như bàn làm việc).
- Cắt những hình tròn riêng lẻ từ ống khăn giấy bìa cứng
- Kéo căng bóng bay để nới lỏng chúng trước khi thổi phồng.
- Thổi phồng một quả bóng đầy khoảng 1/2 đến 3/4. Đừng thổi phồng quả bóng bay đến mức nó bắt đầu bị uốn cong đáng kể. Sử dụng một chiếc kẹp để kẹp chặt miệng vòi của quả bóng bay, tránh việc nó bị xì hơi.
- Kéo vòi của quả bóng bay qua vòng bìa cứng, giữ cho nó được đóng chặt.
- Luồn một phần quả bóng bay khác qua vòng bìa cứng. Đảm bảo rằng vòi của nó hướng về cùng hướng với quả bóng đầu tiên. Lưu ý rằng, quả bóng đầu tiên bạn thổi phồng sẽ là giai đoạn thứ hai của tên lửa và ngược lại.
- Tiếp đó, thổi phồng quả bóng bay thứ hai sao cho nó ép lên mặt trong của vòng bìa cứng, ép vòi của quả bóng bay kia đóng lại.
- Sử dụng một chiếc kẹp để kẹp đầu vòi của quả bóng bay thứ hai, và dán các quả bóng bay vào ống hút. Hãy chắc chắn rằng bóng bay và ống hút ở trên một đường thẳng.
- Kéo bóng bay đến một đầu của dây câu. Tháo kẹp khỏi vòi của giai đoạn thứ hai (nó sẽ vẫn bị kẹp chặt bởi ống các-tông. Sau đó, tháo kẹp khỏi vòi của giai đoạn đầu tiên và quan sát kỹ những gì xảy ra:
Giai đoạn đầu tiên sẽ bắt đầu có tình trạng xì hơi, đẩy tên lửa về phía trước. Cuối cùng, nó sẽ xì hơi đủ để ngừng chèn ép vòi của giai đoạn thứ hai vào ống bìa cứng, do đó, giai đoạn thứ hai sẽ bắt đầu xì hơi và tiếp tục di chuyển dọc theo sợi dây trong khi bỏ lại giai đoạn đầu tiên.
Một số câu hỏi thảo luận
- Những biến số nào có tác động lớn nhất đến quãng đường tên lửa bay được?
- Có bất kỳ biến nào có tác động rất nhỏ hoặc không có tác động hay không?
- Làm thế nào việc thử nghiệm các biến số khác nhau cho phép ta tối ưu hóa thiết kế tên lửa?
- Nếu có thêm thời gian hoặc các vật liệu khác, bạn sẽ thực hiện những thay đổi nào để tên lửa bay xa hơn nữa?
5. Skydive Into Forces – Nhảy dù vào các lực đẩy
Tổng quan
Các lực mà chúng ta có thể mô tả theo bản năng là lực đẩy và lực kéo, chúng luôn tác động lên chúng ta, nhưng không phải lúc nào chúng ta cũng có thể nhìn thấy chúng. Hoạt động STEM cho trẻ mầm non này mang đến cơ hội thú vị để khám phá các lực “vô hình” như lực hấp dẫn và lực cản của không khí. Trẻ sẽ thử nghiệm chế tạo những chiếc dù và tìm hiểu cách chúng cho phép người nhảy dù hạ cánh an toàn.
Vật dụng cần thiết
Đối với mỗi nhóm gồm 2 trẻ tham gia hoạt động này, bạn cần chuẩn bị cho trẻ những vật dụng sau:
- Giấy lụa hoặc túi nhựa
- Kéo
- Thước kẻ
- Băng dính
- Vật dụng đục lỗ trên giấy
- Dây dù
- Đồ chơi nhỏ như búp bê hay hình nộm,..
Giải thích
Các nhà khoa học gọi hành động đẩy hoặc kéo là một lực. Các lực có thể thay đổi chuyển động của một vật thể (tốc độ hoặc hướng của nó), nhưng không phải lúc nào chúng cũng làm như vậy. Hãy tưởng tượng một chiếc xe đẩy hàng tạp hóa đứng yên, bạn có thể ấn vào tay cầm để di chuyển. Nếu nó đang di chuyển và bạn đẩy nó, bạn có thể làm cho nó di chuyển nhanh hơn
Hướng dẫn
Đầu tiên, hãy phát cho mỗi nhóm một bộ dụng cụ bao gồm các vật dụng kể trên để làm dù. Cách làm như sau:
- Gấp chéo tạo hình vuông và cắt rời khỏi tờ giấy lụa
- Dùng băng dính dính vào 4 góc giấy hình vuông
- Sử dụng vật dụng tạo lỗ để bấm vào 4 góc vừa dính
- Cắt 4 chiếc dây dù có độ dài bằng nhau
- Lồng những chiếc dây dù vào 4 góc và thắt nút dây
- Kéo 4 dây tập trung và cùng buộc vào đồ chơi nhỏ
- Thử dù bằng cách cho nó rơi từ trên cao xuống
Sau khi hoàn thành việc chế tạo dù, trẻ sẽ cùng nhau thực hành so sánh và đối chiếu sự rơi của đồ chơi khi có và không có dù. Lưu ý, đồ chơi không có dù sẽ rơi từ cùng độ cao với đồ chơi có dù.
Yêu cầu
Trẻ cần phải tìm ra cách phù hợp để thả đồ chơi được trang bị dù theo cùng một cách mỗi lần. Một cách hay là gấp dù làm bốn để các lỗ nơi các dây treo được gắn chồng lên nhau. Luôn kiểm tra để đảm bảo rằng các đường dây treo không bị rối. Nhặt dù lên từ góc chéo đối diện với dây. Đồ chơi đã được treo sẵn dưới chiếc dù, sẵn sàng rơi xuống.
Khuyến khích trẻ để đồ chơi của mình rơi từ độ cao đến mức mà nó có thể tiếp đất một cách an toàn. Nếu có thể, cho trẻ đứng trên ghế để tăng khoảng cách mà đồ chơi rơi. Thực hiện một số thử nghiệm, thả hình từ cùng độ cao mỗi lần sau đó ghi lại kết quả vào giấy
Tập hợp các nhóm để thảo luận về kết quả thử nghiệm. Bạn hãy hỏi các nhóm xem nhóm nào kết luận rằng việc trang bị dù cho đồ chơi giúp hạ cánh nhẹ nhàng hoặc an toàn hơn và nhóm nào kết luận rằng việc trang bị dù cho nhân vật này khiến việc hạ cánh khó khăn hoặc nguy hiểm hơn.
Giải thích kết quả
Kết quả có thể được giải thích như sau: Quá trình rơi bằng dù mất nhiều thời gian hơn. Chiếc dù làm chậm quá trình rơi xuống. Đồ chơi được gắn vào dù đôi khi nghiêng sang một bên khi tiếp đất, trong khi không có dù, nó sẽ rơi thẳng xuống. Tốc độ đồ chơi tiếp đất là rất quan trọng để tạo ra một cú hạ cánh nhẹ nhàng và an toàn hơn.
Khi chiếc dù được mở ra, nó sẽ hứng được rất nhiều không khí. Điều này làm chậm quá trình rơi. Một người có khí động học hơn một người với một chiếc dù đang mở. Không khí có thể dễ dàng đi qua một người, nhưng không phải là một chiếc dù đang mở. Điều này làm chậm sự rơi của người có dù. Điều này mô tả tác dụng của lực cản của không khí. Lực cản của không khí là lực đẩy của không khí chống lại một vật chuyển động.
Bạn đã bao giờ nhận thấy khó khăn như thế nào khi đi qua vùng nước sâu chưa? Điều này là do bạn cần phải đẩy rất nhiều hạt nước ra khỏi đường để di chuyển qua nó. Khi chúng ta di chuyển trong không khí, chúng ta phải di chuyển các hạt không khí ra khỏi đường đi. Thông thường, chúng ta không thể cảm nhận được nhiều không khí khi di chuyển qua nó. Tuy nhiên, một chiếc dù rất lớn và phải di chuyển rất nhiều hạt không khí ra khỏi đường bay, do đó sẽ có rất nhiều lực cản của không khí. Mặc dù trọng lực vẫn kéo người nhảy dù xuống, nhưng sẽ có nhiều lực cản không khí đẩy lên khi họ sử dụng dù, và điều này làm chậm quá trình rơi của họ.
Một số câu hỏi thảo luận
- Thông qua hoạt động này, bạn đã học được gì về những chiếc dù?
- Có cách nào khác cho phép một người nhảy dù rơi xuống an toàn hay không?
Trên đây là top 5 hoạt động STEM cho trẻ mầm non để học về lực đẩy và chuyển động. Hướng đến truyền tải cùng một chủ đề nhưng mỗi hoạt động trong 5 hoạt động này lại giúp trẻ khám phá những nội dung kiến thức quan trọng theo những cách khác nhau.
