过山车秘笈-.ppt

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全国未来工程师博览与竞赛过山车项目解读,R,过山车秘笈,目录,真正的过山车,形成过山车惊险、刺激特性的要素是什么？

利用落差、360回旋、速度的变化，制造出的惊险、刺激的感受。

过山车构成：

载人车、轨道和支架组成。

支架分为：

立柱和横梁轨道分为：

平面轨道和斜面轨道,过山车是一项充分体现STEM教育理念的竞赛项目，需要参赛者综合运用科学、技术、工程和数学等知识，同时具备动手能力和团队合作能力才能完成的项目。

参赛者在任务式竞赛中感受力与美的结合，体验过山车飞驰而过的惊险与刺激，其参与过程比乘坐真实过山车更具趣味性和挑战性。

过山车竞赛器材,过山车竞赛现场,过山车竞赛现场,在规定的时间内用组委会指定的器材设计和搭建具有二根轨道的过山车，让一颗钢珠从一根轨道的顶部释放，然后使钢珠在重力的作用下下滑，并用它去引发第二根轨道上的钢珠滚动，直至它到达该轨道的终点。

第二颗钢珠到达终点的时间越接近指定值越好。

计时需使用组委会指定的电子计时器。

总体结构规则,总体结构规则白话翻译版,规定的搭建时间是多少？

小学组为3小时30分钟、初中组为2小时30分钟、高中组为2小时。

两根轨道什么意思？

就是两个钢珠起点，一个钢珠运行到轨道末端触发另外一个钢珠的出发。

如何触发？

需要一个机关，机关制作在后文具体讲解。

什么是指定时间值？

两个钢珠在轨道上的总体运行时间10-18秒，组委会在比赛之前指定一个，如：

16秒。

参赛者的轨道必须完成4个规定动作：

2个直径为20cm的竖直平面的360回旋；1个跨距为10cm的等高点的飞跃；1个向上4cm（两点高度差为4cm，水平方向间距不限）的飞跃。

四个规定动作可以设置在任意轨道上完成，顺序不限。

钢珠与轨道任务,钢珠与轨道任务规则白话翻译版,2个直径为20cm的竖直平面的360回旋就是把轨道软管弯成两个环，让钢珠在环里顺利运行，平躺的环不行，要竖直，直径大于等于20cm。

1个跨距为10cm的等高点的飞跃，就是剪断轨道软管，轨道架设出现断口，让钢珠在重力作用下飞过，平着飞，断口的横断点距离是10cm。

1个向上4cm（两点高度差为4cm，水平方向间距不限）的飞跃。

还是剪断轨道软管，轨道架设出现断口，让钢珠向上跳着飞，向上飞到高于起飞点4厘米的跑道四个规定动作可以设置在任意轨道上完成，顺序不限。

可将两个环安排在一条跑道上，将两个断口安排在一条跑道上。

钢珠与轨道任务规则白话翻译版,第一根轨道的起点必须距离基座板90cm，起点端必须有一个能使钢珠静止的机构（或平台），在释放钢珠时不能施以额外的有利钢珠滑行的外力。

第二根轨道的终点必须在距离底板3cm高处，要有一个钢珠收集装置。

起点终点规则,也就是说钢珠起点要有静止平台不能钢珠放上就滚要有钢珠起点释放装置不能用手推钢珠钢珠到终点要有收集装置到了终点钢珠不能跑了、飞了,起点终点规则白话翻译版,过山车轨道任务图示,比任务：

两条轨道、4个任务：

2个360回旋，两个跳跃。

比两个时间：

1、搭建完成时间：

小初高时间不同。

2、与指定时间值的差：

指定时间值一般现场公布，如：

16秒，越接近16秒的排名越靠前。

比机关创意：

新颖、实用、巧妙的机关可获胜。

3机关,1结构稳定,2规定任务,4控制时间,过山车,2条轨道上合理地安排4个任务,熟练程度控搭建时间，留出调试时间。

轨道设计控制钢珠运行时间,保证钢珠不飞出轨道，提高测试成功率,机关的作用仅是触发，不能成为阻碍,Class1：

零件种类与连接方式,Class2：

基座布局与稳定性,Class3:

轨道架设,Class4:

搭建360回旋,Class6：

实现向上飞跃,如何教：

三大部分，12个课时,Class5:

实现水平飞跃,Class7:

制作机关,Class8：

搭建延时轨道,Class9：

搭建钢珠起点静止平台、钢珠释放装置、钢珠终点收集装置,Class10:

完成符合比赛规则的过山车,Class11:

计时器的安装,Class12:

完成随机任务的过山车,如何教：

三大部分，12个课时,Class1：

零件种类与连接方式,Class1：

零件种类与连接方式零件名称及作用,立柱基座：

用于将立柱固定于基座板上，四角插入尖头螺丝固定。

立柱卡子：

用于架设横梁，两个配套使用，两端用平头螺丝螺母固定后，环抱立柱。

V型梁：

用于加长或缩短横梁、改变横梁方向。

两端分别与横梁和轨道夹子用平头螺丝和螺母相连接。

轨道夹子：

用于架设轨道和固定轨道，也可调整轨道倾斜面，中端与横梁或V型梁相连接。

横梁：

用于横向支撑轨道，将V型梁或轨道夹子使用平头螺丝和螺固定于顶端孔或任意孔上，另一顶端孔夹在立柱卡子中间，通过平头螺丝和螺母相连接。

伸缩梁：

用于横向支撑轨道，可调整轨道与立柱间的距离，嵌套使用，内芯一端与轨道夹子相连接，套管一端夹在立柱卡子中间，通过平头螺丝和螺母相连接。

Class1：

零件种类与连接方式零件名称及作用,轨道：

作为过山车轨道，支撑钢球运行，需要使用轨道夹子固定。

钢珠：

作为过山车的“车”，在轨道上运行。

螺丝、螺母：

用于固定零件和基座，分为尖头螺丝和平头螺丝，尖头螺丝用于固定立柱基座，平头螺丝用于零件之间固定需要配套螺母使用。

Class1：

零件种类与连接方式零件名称及作用,Class1：

零件种类与连接方式零件名称及作用,基座板：

作为支撑整个过山车架构的基座，立柱和立柱基座固定于其上，采用90cm*50cm大芯板制作。

立柱：

作为支撑整个过山车架构的立柱，插入立柱基座上，所有横梁通过立柱卡子和螺丝螺母固定在立柱上，采用90cm的PVC4分线管制作。

Class1：

零件种类与连接方式连接方式,零件的连接方式可以分为：

立柱组合、横梁组合，横梁可以根据用途进和任务行组合。

立柱组合：

只需将立柱插入立柱基座即可，如有不贴合，可将立柱与立柱接触端缠上少量胶布。

横梁组合：

基本横梁组合、伸缩横梁组合和加V横梁组合。

Class1：

零件种类与连接方式连接方式,基本横梁组合：

由立柱卡子、横梁、轨道夹子组成，,伸缩横梁组合：

由立柱卡子、伸缩横梁、轨道夹子组成。

加V横梁组合：

由立柱卡子（由于每种组合都有，在此不显示）、横梁或伸缩梁、V型梁、轨道夹子组成，加V横梁组合可以延长和缩短横梁与立柱之间的距离，也可改变横梁方向。

Class1：

零件种类与连接方式连接方式,Class1：

零件种类与连接方式练习,还有更多的组合方式，比如重复横梁组合：

一个组合中将其中某一零件的数量变为两个既重复组合。

请你制作一组重复组合。

请你制作一组原创的组合。

Class2：

基座布局与稳定性固定式布局法,基座在基座板上的布局方法可以分为两种：

固定式布局法、任务式布局法。

固定式布局法：

在基座板上设计好立柱位置，量好距离，画好标记，然后将立柱基座固定在基座板上，再插上立柱，完成布局。

固定式布局法,固定式布局法优点：

简单、易掌握和记忆，立柱基座固定速度快，适合初学者。

固定式布局法缺点：

为了完成规定任务会增加轨道的距离，有无用的轨道缠绕，导致轨道缠绕复杂。

Class2：

基座布局与稳定性固定式布局法,Class2：

基座布局与稳定性任务式布局法,任务式布局法优点：

省去无用的轨道缠绕，任务变得直观、简单，不惧比赛规则变化，适合熟练操作者。

任务式布局法缺点：

没有固定的基座图，不易掌握和记忆，可能会使立柱基座和立柱的数量增多，不合适初学者。

任务式布局法：

没有固定的基座设计图，根据任务设计立柱基座的位置，根据任务随时增减立柱基座的数量。

任务式式布局法,Class2：

基座布局与稳定性稳定性,稳定性设施：

整体架构的稳定是保证钢珠顺利通过轨道的关键，稳定性设施就是防止立柱晃动、倾斜的设施、稳定性设施应在立柱插入基座后开始架设，因为轨道缠绕产生的力和钢珠在轨道上运行产生的力都会使立柱晃动、倾斜。

稳定性设施也是创意部分，目前采用的办法基本分为两种：

封顶维稳和零件维稳封顶维稳：

采用和立柱同一直径的PVC三通、弯头、自制四通等将立柱封顶。

Class2：

基座布局与稳定性稳定性,零件维稳：

采用横梁、V型梁将两根立柱之间固定。

Class2：

基座布局与稳定性稳定性,封顶式维稳适用于固定式布局法，零件维稳适用于固定式布局法和任务式布局法。

封顶式维稳优点：

美观、不影响横梁架设、不影响零件使用。

封顶式维稳缺点：

三通、四通、弯头需要特别采买制作，连接还需要胶水固定、需要切割立柱。

零件维稳优点：

取材方便，稳固性好，距离容易掌握。

零件维稳缺点：

占用零件，掌握不好在立柱上的位置，容易影响横梁架设。

Class2：

基座布局与稳定性稳定性,还有创意维稳设施,Class2：

基座布局与稳定性练习,还有更多的维稳方式。

请你选择一种方法或创造一种方法进行立柱基座布局，并安装立柱。

请你选择一种方法或创造一种方法进行稳定性设施安装。

稳定性设施与基座立柱安装顺序可颠倒。

Class3:

轨道架设,架设方法：

第一步：

将轨道软管捋直，摆出任务需要的轨道形状。

不要着急将轨道剪裁，以免后面轨道长度不够。

Class3:

轨道架设,第二步：

使用前面学到的几种横梁组合进行横梁架设：

基本横梁组合架设、伸缩横梁组合架设、加V横梁组合架设，这几种横梁组合适用于平滑以坡度轨道架设。

Class3:

轨道架设,第三步：

安装轨道，将软管夹入轨道夹子内，由于轨道软管包装时处于卷曲状态，会出现不贴合现象，可在横梁之间的轨道上适当加入轨道夹子。

Class3:

轨道架设练习,还有更多的轨道安装方式。

请你选择一种方法或创造一种方法进行轨道安装，同时架设一条平滑或坡度轨道。

Class4:

搭建360回旋,360回环是过山车比赛的常见任务之一，是将轨道架设成360的环，使钢珠顺利通过回环，回环的直径决定任务的难度，回环数量决定任务的难度。

搭建方法：

第一步：

钢珠能够顺利通过回环的关键是在进入回环之前有足够的重力和速度，所以搭建回环首先要搭建坡度、落差。

第二步：

搭建竖直平面的回旋需要支撑横梁和吊装横梁，多采用重复横梁组合，支撑横梁和吊装横梁中间可容纳多个回旋。

Class4:

搭建360回旋,请你选择一种方法或创造一种方法搭建一条带360回旋的轨道。

Class4:

搭建360回旋完成任务,Class5:

实现水平飞跃,水平飞跃也是过山车比赛常见的任务之一，飞跃是指钢珠的飞跃，也就剪断轨道，让钢珠在重力的作用下飞到下一段轨道，两段轨道断点之间要平行，断点之间的距离也是过山车比赛的赛点。

搭建方法：

钢珠在顺利飞跃之前需要有足够的重力和速度，但是重力和速度的方向与360回旋完全不同，钢珠从一个坡度再进入一个低谷再仰起实现跳跃。

Class5:

实现水平飞跃,Class5:

实现水平飞跃完成任务,请你选择一种方法或创造一种方法搭建一条实现水平飞跃的轨道。

Class6:

实现向上飞跃,向上飞跃是过山车比赛体现难度的任务之一，与水平跳跃相同需要剪断轨道，钢珠的起跳点和接入点之间的高度是赛点，起跳点和接入点在垂直平面是未来的赛点。

搭建方法：

钢珠在顺利飞跃之前需要有足够的重力轨道和速度，钢珠从一个坡度再进入一个低谷再仰起实现跳跃，坡度的大小、低谷的宽度是决定跳跃高度的关键。

Class6:

实现向上飞跃,Class6:

实现向上飞跃完成任务,请你选择一种方法或创造一种方法搭建一条实现向上飞跃的轨道。

Class7:

制作机关,触发装置也叫机关，安装在第一根轨道的末端和第二根轨道的始端之间，当来自第一根轨道的钢珠触碰该装置，该装置启动第二条轨道上的第二颗钢珠。

Class7:

制作机关,机关的制作方法：

机关制作无定法，传统的做法多采用杠杆原理既制作一个杠杆，当第一个钢球撞击杠杆一端的时候，杠杆的另一端或启动某装置释放钢球，另一种做法是利用钢球重力，带动绳子拉起闸门释放钢球。

机关可以有多种形式，甚至是电子的、智能控制的，机关的制作是过山车比赛重要的创意评分点。

Class7:

制作机关,请你选择一种方法或创造一种方法制造机关。

Class8：

搭建延时轨道,大多数参赛者在完成了任务搭建以后开始试运行，但是发现钢珠的运行速度非常快，可能只有6-7秒，距离组委会指定的时间值（暂定16秒）还相去甚远，这个时候就要搭建延时轨道。

少数参赛者由于轨道设计原因，可能会超时，这里不赘述。

Class8：

搭建延时轨道,延时轨道搭建方法：

方法不限，几种传统方法有:

大圈环绕法、S型弯法、上坡法。

大圈环绕法：

顾名思义就是围绕立柱外围进行缠绕，缺点是浪费轨道和搭建时间。

S型弯法：

就是将轨道在立柱之间蛇形缠绕。

上坡法：

将轨道调成上坡，此种方法不需要大肆延长轨道，节约时间，但是有钢珠停住不动的危险。

Class8：

搭建延时轨道,创意延时轨道：

类似上坡法,Class8：

搭建延时轨道练习,请你选择一种方法或创造一种方法搭建延时轨道或者时间可控轨道。

Class9：

搭建起点的静止平台、释放装置、终点的收集装置,钢珠释放装置示例,钢珠起点静止平台示例,钢珠终点收集装置示例：

钢珠收集装置可以由零件组成，也可外加纸杯、塑料瓶等组成。

Class9：

搭建起点的静止平台、释放装置、终点的收集装置,请你选择一种方法或创造一种方法搭建钢珠起点的静止平台、钢珠释放装置、钢珠终点收集装置。

Class9：

搭建起点的静止平台、释放装置、终点的收集装置练习,Class10:

完成符合比赛规则的过山车,认真研读比赛规则后进行搭建，注意以下几点：

注意比赛规则中的搭建时间，设计基座布局要和轨道路线相关，进行严格分工和反复训练，搭建完成后还要进行反复测试。

Class11:

计时器的安装,2016年比赛的亮点之一是竞赛计时工具的改变，以往比赛现场使用秒表计时的方式不易裁判，各地赛区有的用电子计时器有的不用，使用的电子计时器本身质量、精度参差不齐，对比赛结果造成影响，因此组委会决定完全废除秒表计时方式，使用统一的、指定的电子计时器，而且精准的时间计量也更加考验参赛者的搭建能力。

Class11:

计时器的安装计时器参数,产品功能：

计时器两端具有双红外探头，分别安装在轨道起点及终点，当钢珠通过起点探头时，开始动态显示计时，并有“滴”响，当钢珠通过终点探头时，停止计时，也有“滴”响，并时间静止显示在LED屏幕上。

当再有钢珠通过起点探头后，重新启动计时。

传感器通过轨道夹子固定在轨道起点及终点。

锂电池供电：

使用锂电池供电，电量180mah左右，可开机连续使用2个小时左右。

关闭显示后，待机时间1个月左右。

充电接口采用标准MICROUSB接口，通过安卓手机充电器即可为计时器充电。

机械开关控制开机：

在壳体上有机械开关，可在比赛前打开开关，显示时间为0.00秒。

4位LED显示：

采用4位LED显示屏，显示精度为10ms，显示效果为XX.XX秒。

计时精度：

计时精度为2ms，四舍五入，显示精度为10ms。

Class11:

计时器的安装注意事项,计时器两端具有双红外探头，通过轨道夹子固定在滑道起点及终点。

两个夹子有“开始”、“结束”的标识。

双红外探头既红外对射，意味着检测钢珠通过，所以最佳的起点安装位置是钢珠的起点静止平台之上，钢珠释放装置之前，最佳的终点安装位置是在钢珠的终点收集装置之前。

如钢珠在测试期间飞出轨道，不需要关机，只需要重新将钢珠重新放回起点静止平台，重新释放。

带红外探头的轨道夹子在安装和取下的时候要小心，轻拿轻放，避免影响探头精度。

Class12:

完成随机任务的过山车,请参赛者将钢珠和轨道任务做成卡片或者抽签纸条，随意抽取3个或4个任务进行搭建，如：

15厘米直径360回环两个+15厘米水平跳跃+6厘米向上跳跃。

训练目的是让参赛团队成为全能团队，掌握所有技法、忽略所有技法、无招胜有招。

规则上没说的一切都可以做。

1、规则没说可以使用几套器材，但是过多使用零件会浪费搭建时间。

2、规则没说必须使用手动改锥，但是现场不提供电源。

过山车竞赛项目完全符合STEAM教育理念符合在“做中学”，符合“建构主义”教育理念符合“工匠式创客”教育理念给学生无限的动手创造空间即可作为校本课程，也可作为综合实践学习内容12节内容可供一学期使用,T,kankyou,谢谢大家观看,