第10课　风帆小车更节能

你听说过靠风行驶的汽车吗？叫“疾风探险者”号的风力汽车，曾成功穿越广袤的澳大利亚大陆，沿途忍受酷热和寒冷天气，全部行程约5000km。值得一提的是，一路上它主要以风力为驱动力，全程仅花费66元，既时尚又环保。想不想自己制作一个风力驱动的小车？让我们一起试试吧！

任务分析

想制作一辆靠风力行驶的小车并不容易。在构思这个作品时，首先要明确作品的功能与特点，然后思考并提出设计作品中需要解决的问题，并能够提出相应的解决方案。

明确功能

要制作一个风帆小车，首先要知道它应当具备哪些功能或特征。请将你认为需要达到的目标填写在图10-1的思维导图中。

提出问题

制作风帆小车时，需要思考的问题如图10-2所示。你还能提出怎样的问题？填在框中。

头脑风暴

生活中有很多靠风力驱动的交通工具，如图10-3所示，无论是帆船还是风力自行车，虽然它们的外形不同，但都有一个可以收集风力的装置，那么风帆小车是不是可以借鉴这样的设计呢？

提出方案

风帆小车可以采用车和帆组合的设计方案，就是给小车装上帆。帆可以收集风能，驱使小车在地面上行驶。请根据表10-1的内容，选一选车和帆的设计类型，并说说为什么这样选择。

规划设计

作品规划

根据以上的方案，可以初步设计出作品的构架，请规划作品所需要的元素，将自己的想法和问题添加到图10-4的思维导图中。

结构设计

风帆小车由车身、车轮和风帆3部分组成。参考图10-5，你有什么更好的结构方案吗？

探究实践

作品的实施主要分器材准备、搭建作品和功能检测3个部分。首先根据作品结构，选择合适的器材；然后依次搭建车体和风帆，并将其组合；最后使用搭建的作品开展实验探究。

器材准备

风帆小车的车身选择孔梁、孔臂（厚连杆）和连接件；车轮选择滑轮，使用轴与车身连接；风帆可以分别选择3种帆，通过轴和轴套构建。主要器材清单如表10-2所示。

搭建作品

搭建风帆小车时，可以分模块进行。首先搭建小车的车架，再给小车安装车轮，最后将风帆通过轴和轴连接固定到小车上。同学们也可以根据自己的想法进行搭建。

●车身

如图10-6所示，利用互锁机构，将1×12梁与1×15厚连杆通过2×4直角厚连杆连接，构建小车的车身。

●车轮

如图10-7所示，先将滑轮装上轮胎，再使用轴将车轮安装到车体上。

●帆桩

将底座与横梁用蓝色销进行连接，可以使用各种零件进行配重，对比不同配重的实验结果，如图10-8所示。

●风帆

如图10-9所示，使用轴、连接器、双轴连接器、轴套搭建小号帆。使用相同的方法，选择60cm²、80cm²帆叶，搭建中号和大号帆。

●组合

如图10-10所示，将搭建好的3个帆底部的轴分别固定在小车的帆桩上。

功能检测

风帆小车构建好之后，可以打开风扇测试一下小车能否在风的驱动下前进。通过更换大小不同的风帆和调整帆的角度，开展有趣的科学探究。

●帆的大小与距离

选择不同型号的帆，先预测小车前进的距离，然后将风扇的风力设定在同一挡位，将小车放置在起始位置，让小车前行。测量小车由起始位置到停止位置的距离，并将结果记录在表10-3中，同样大小的叶片需测量3次。

●帆的角度与速度

按图10-11所示A、B、C、D四个方向，放置风帆小车，打开风扇，让小车行进，观察小车，将观察结果记录在表10-4中。

智慧钥匙

1．帆船

借助风能转换为动能的交通工具，不仅仅有陆地上的小车，如图10-12所示，现实生活中还有我们熟知的帆船。在近现代很长一段时间内，帆船在海上航行史中有着非同寻常的地位，目前世界上还有许多帆船在航行，同样是运用风能，你能说出两者差别在哪吗？

2．风力汽车的拓展

借助风力行驶的汽车不仅仅有风帆小车，如图10-13所示，还有旋转帆汽车，这种汽车的工作原理与风帆小车不太一样，虽然都是借助风力，但是本节课的风帆小车是将风能转换为动能，旋转帆汽车的工作原理是将风能转换为电能储存起来，再由电能转换为动能，我们后面还会介绍利用电能行驶的小车。探索脚步永不停，我们一起来玩、来学、来创造。