Giáo án STEM – Hướng dẫn cách làm máy đo tốc độ gió

Giúp các nhà khí tượng học trong lớp của bạn học cách đo tốc độ gió bằng cách chế tạo máy đo gió (máy đo tốc độ gió) của riêng họ. Chỉ với những vật liệu đơn giản như cốc giấy và ống hút, bạn đã có thể tạo cho mình một chiếc máy đo tốc độ gió siêu hiện đại. Sau đó, làm một thí nghiệm đơn giản, trong đó học sinh thay đổi tốc độ “gió” bằng cách sử dụng quạt và đo tốc độ của gió bằng máy vừa chế tạo.

Ngoài ra, nếu bạn chưa hiểu về STEM là gì, bạn nên đọc qua bài viết này để hiểu hơn về chúng nhé: STEM là gì? Nhận tài liệu miễn phí cho giáo dục STEM

Vật liệu cần thiết

 

• Cốc giấy (5)
• Bút chì mài có tẩy
• Ống hút (2)
• Đinh ghim

Tìm hiểu thêm về máy đo tốc độ gió

Máy đo gió là một công cụ được sử dụng để đo tốc độ gió. Máy đo gió dạng cốc có ba hoặc bốn cốc gắn trên một trục thẳng đứng có thể quay. Các cốc đứng thẳng hàng để tất cả hướng về cùng một hướng xung quanh một vòng tròn (cùng chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ). Các mặt mở của cốc “đón” gió nhiều hơn so với các mặt kín. Điều này có nghĩa là khi gió thổi, nó đẩy một bên của máy đo gió mạnh hơn, khiến nó quay. Sau đó, tốc độ quay của máy đo gió có thể được sử dụng để xác định tốc độ của gió. Máy đo gió thực được hiệu chuẩn, có nghĩa là một tốc độ quay nhất định tương ứng với một tốc độ gió đã biết.

Gió chỉ là một khía cạnh của thời tiết. Các nhà khí tượng học sử dụng máy đo gió, cùng với các dụng cụ khác như nhiệt kế và phong vũ biểu để quan sát thời tiết. Nghiên cứu các hình thái thời tiết giúp họ phát triển các mô hình dự báo để dự đoán thời tiết trong tương lai.. Trong dự án này, học sinh của bạn sẽ là nhà khí tượng học trong một ngày bằng cách chế tạo các máy đo gió đơn giản bằng các vật liệu sẵn có và đo lường sự thay đổi tốc độ của “gió” (sử dụng quạt) ảnh hưởng đến tốc độ quay của máy đo gió như thế nào.

Có thể bạn quan tâm: Cách để tạo mô hình khinh khí cầu đơn giản 

Tương tác cùng học sinh

Câu hỏi:

Tại sao khả năng dự đoán gió và các phần khác của thời tiết như nhiệt độ hoặc mưa lại quan trọng?

Mẹo thảo luận:

Dự đoán thời tiết trời nóng hay lạnh, nắng hay mưa giúp chúng ta biết mình nên mặc quần áo như thế nào vào buổi sáng. Dự đoán gió rất quan trọng vì trong khi một cơn gió nhẹ có thể làm mát, nhưng gió mạnh có thể làm đổ cành cây, đường dây điện và gây hư hại cho các tòa nhà. Dự đoán trước gió lớn có thể giúp mọi người có thời gian chuẩn bị bằng cách buộc chặt các vật lỏng lẻo, hoãn các hoạt động như đi ra ngoài trên thuyền nhỏ hoặc đi xe đạp, hoặc di chuyển đến khu vực an toàn hơn nếu gió lớn nguy hiểm.

Câu hỏi:

Làm thế nào chúng ta có thể dự đoán thời tiết bằng cách sử dụng các giác quan của mình? Có những kiểu thời tiết đáng tin cậy nào giúp bạn dễ dàng dự đoán hơn không?

Mẹo thảo luận:

Học sinh có thể quen với các kiểu thời tiết khác nhau tùy thuộc vào khu vực địa lý của bạn. Ví dụ, nếu bạn cảm thấy một cơn gió mạnh thổi từ đại dương, điều đó có thể có nghĩa là nó sẽ là một ngày lạnh hơn. Nếu bạn nhìn thấy nhiều mây đen bên ngoài, điều đó có nghĩa là trời sắp mưa.

Câu hỏi:

Những người nghiên cứu thời tiết cho công việc của họ là ai? Làm thế nào để họ nghiên cứu thời tiết và làm thế nào để họ đưa ra dự đoán?

Mẹo thảo luận:

Những người nghiên cứu thời tiết được gọi là nhà khí tượng học. Họ thu thập dữ liệu bằng nhiều công cụ khoa học để đo các khía cạnh của thời tiết như nhiệt độ, lượng mưa, mây mù và gió. Dựa trên quan sát của họ, họ có thể tìm thấy các mô hình thời tiết giúp họ dự đoán thời tiết trong tương lai.

Câu hỏi:

Có ai có thể kể tên một dụng cụ dùng để đo một phần thời tiết không?

Mẹo thảo luận:

Hầu hết mọi người đều quen thuộc với nhiệt kế – dụng cụ dùng để đo nhiệt độ. Trong dự án này, bạn sẽ chế tạo một máy đo gió, một công cụ dùng để đo tốc độ gió. 

Tiến hành chế tạo

Bước 1: Dùng dụng cụ bấm lỗ hoặc đầu bút chì nhọn để đục bốn lỗ trên cốc giấy ngay dưới viền, tạo thành hình dấu “+” (hai cặp lỗ đối diện nhau). Sau đó nhấn hai ống hút qua các lỗ như trong hình

 

Bước 2: Dùng bút chì nhọn chọc một lỗ nơi đáy cốc

 

Bước 3: Dùng bấm lỗ hoặc bút chì để đục hai lỗ liền kề trên mỗi chiếc trong bốn chiếc cốc còn lại. Các lỗ phải cách nhau khoảng 2–3 cm và khoảng nửa chiều cao của cốc.

Bước 4: Đẩy đầu ống hút qua hai lỗ trên mỗi chiếc cốc. Đảm bảo rằng tất cả các cốc đều hướng về cùng một hướng (cùng chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ). Phải có đủ ma sát để giữ cốc ở đúng vị trí để chúng không bị xoắn vào ống hút. Nếu cốc dễ bị xoắn, hãy dùng một chút băng dính để cố định chúng.

 

Bước 5: Đẩy đầu bút chì, đầu tẩy trước, qua lỗ ở đáy cốc chính giữa.

Bước 6: Nhấn nhẹ một cái đinh ghim qua cả hai ống hút và vào cục tẩy. Không ấn hết đinh ghim vào cục tẩy, nếu không sẽ có quá nhiều ma sát và máy đo gió của bạn sẽ không quay

 

Bước 7: Sử dụng bút đánh dấu để vẽ một biểu tượng dễ nhận biết trên mặt của một trong các cốc, để bạn có thể dễ dàng phân biệt nó với các cốc khác. Điều này sẽ giúp bạn dễ dàng đếm số vòng quay khi máy đo gió đang quay.

Tham khảo thêm: Cách thổi bùng ý tưởng sáng tạo cho trẻ đơn giản

Kiểm tra máy đo

Cho mỗi nhóm kiểm tra máy đo gió với quạt (nhiều nhóm có thể kiểm tra một lúc nếu bạn có nhiều hơn một quạt).

1. Phân vai cho từng học sinh trong nhóm. Ví dụ: đối với nhóm ba người, một người có thể giữ máy đo gió, một người có thể vận hành đồng hồ bấm giờ và một người có thể đếm số vòng quay.
2. Đặt tốc độ của quạt ở mức thấp.
3. Giữ máy đo gió trước quạt. Bạn có thể cần điều chỉnh khoảng cách này tùy thuộc vào sức mạnh của quạt.

Hỏi:

Tại sao máy đo gió lại quay? Tại sao nó quay theo một hướng mà không phải theo chiều khác?

Mẹo thảo luận:

Máy đo gió quay vì mặt mở của cốc đón gió nhiều hơn mặt đóng. Vì tất cả các cốc đều hướng về cùng một hướng xung quanh một vòng tròn, chúng “hứng” nhiều gió làm cho máy đo gió quay. Bạn có thể cảm nhận được hiệu ứng này nếu thò tay ra ngoài cửa sổ ô tô hoặc khi đang đạp xe, bạn sẽ cảm thấy một lực đẩy lớn hơn.

4. Sử dụng đồng hồ bấm giờ, hãy đếm xem máy đo gió thực hiện được bao nhiêu vòng quay trong 15 giây bằng cách xem chiếc cốc được đánh dấu đi qua trước mặt bạn bao nhiêu lần.
5. Ghi lại số phép quay trong bảng trên trang tính Học sinh.

Hỏi:

Bạn nghĩ điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta đặt quạt ở tốc độ cao hơn?

Mẹo thảo luận:

Nếu chúng ta đặt quạt ở tốc độ cao hơn, không khí sẽ đẩy vào máy đo gió mạnh hơn và làm cho nó quay nhanh hơn.

6. Lặp lại các bước 3–5 với tốc độ của quạt được đặt ở mức trung bình và cao. Ghi lại tất cả kết quả của bạn vào bảng học sinh. Điều quan trọng là phải giữ máy đo gió ở cùng một khoảng cách với quạt cho mỗi lần thử nghiệm.

Tổng kết

Trên đây là giáo án STEM cách làm máy đo tốc độ gió. Dự án này rất phù hợp cho những trẻ yêu thiên nhiên và thích khám phá. Hãy trải nghiệm mô hình này cùng trẻ ngay nhé! Nếu có khó khăn trong quá trình thực hiện, các bạn có thể liên hệ tại đây để được giải đáp.

Ngoài ra OhStem còn chuyên cung cấp những loại giáo cụ STEM tốt nhất cho trẻ ở mọi lứa tuổi, cùng tham khảo một số sản phẩm nổi bật sau đây của chúng tôi:

• Giáo cụ mầm non: Petbot
• Giáo cụ cho học sinh tiểu học: Máy tính lập trình Yolo:Bit
• Giáo cụ cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông: Kit học Arduino và các loại Robot lắp ráp