第4课　伸缩夹子好取物

在日常生活中除了用手拿物品，还可以借助各种各样的工具。如在高温下，可以使用火钳取出正在燃烧的煤球；在景区，我们可以用垃圾夹收拾地面的废纸、果皮。本节课，我们使用乐高设计一款可以伸缩的夹子，探索乐高零件的灵活运用。

任务分析

要设计“伸缩夹子”作品，首先要明确夹子的功能，然后围绕功能思考并提出设计作品中需要解决的问题，在此基础上提出相应的解决方案。

明确功能

使用乐高积木设计制作“伸缩夹子”作品时，首先要了解作品的功能，请将你认为作品所需要达到的功能填写在图4-1的思维导图中。

提出问题

设计“伸缩夹子”作品时，需要思考的问题如图4-2所示。你还能提出怎样的问题？填在框中。

头脑风暴

你玩过“伸缩拳头枪”玩具吗？原始状态下，枪头的拳头是缩着的；当我们按下扳机，拳头会“嗖”的一下飞出去，并且伸得很远很远，让“敌人”防不胜防。再试一试家里晾衣服的夹子是如何夹住衣服的，如果我们将“伸缩拳头枪”的拳头换成一个夹子，是不是对设计伸缩夹子有所启发呢？

提出方案

设计“伸缩夹子”作品，关键在于夹子和伸缩装置的构思、设计。请根据表4-1的内容，选一选你的作品设计方案，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4-4的思维导图中。

结构设计

如图4-5所示，“伸缩夹子”作品由控制手柄、伸缩装置和取物抓手3部分组成。请你参照设计作品的草图，标注合适的尺寸。

探究实践

在制作“伸缩夹子”作品时，首先根据作品规划，选择合适的器材，然后搭建作品，最后使用搭建的作品开展实验探究，改进完善作品。

器材准备

可以使用直连杆和销构建夹子的伸缩装置，再分别在伸缩装置的两端使用单弯连杆和双弯连杆构建夹子的控制手柄和取物抓手。主要器材清单如表4-2所示。

搭建作品

“伸缩夹子”作品由控制手柄、伸缩装置和取物抓手3部分组成，可以采用先中间后两端的顺序进行搭建。

●构建伸缩装置

如图4-6所示，使用直连杆和销构建平行四边形，运用其不稳定的特性，实现伸缩效果。

●添加控制手柄

如图4-7所示，使用销将双弯连杆与伸缩装置的一端连接，为作品添加控制手柄。

●安装取物抓手

如图4-8所示，使用销将单弯连杆与伸缩装置的另一端连接，为作品安装取物抓手。

功能检测

“伸缩夹子”作品制作完成后，可以用乐高的零件构建几种大小不同的物品。让我们开始测试吧，试一试夹子能否成功抓取这些物品。

●测试抓取效果

如图4-9所示，请使用制作好的伸缩夹子分别抓取轮子、砖块等物品，测试伸缩夹子能否顺利将物品从一个位置移动到另外一个位置。你能根据所夹物品的大小、特点，设计、改进夹子结构吗？

●长度与稳定性

运用平行四边形的不稳定特征，我们可以让夹子伸缩，究竟一个四边形能让夹子伸得多长？夹子是不是可以无限伸长呢？伸长以后会不会影响夹子的稳定性？请分别制作表4-3中所示3种类型的伸缩夹，通过测量、实践，将实验数据及感受填写到表中。

智慧钥匙

1．连杆的外形

连杆是乐高中搭建结构的重要零件，它具有较高的刚度。连杆的作用相当于钢结构中的各种型材，几乎任何结构的设计都离不开它。通过各种连杆的连接可以形成稳固的框架结构。连杆的典型外形是两端为半圆形的长方体，中间带有直径5mm的圆孔，圆孔的中心距为8mm。连杆的横截面为7.8mm×7.4mm的长方形。以5孔直连杆为例，具体尺寸如图4-10所示。

2．连杆的分类

乐高中的连杆按照形状可分为以下几种，分别有直连杆、直角连杆、单弯连杆、双弯连杆、方框连杆、T形连杆、工字连杆。

●直连杆

如图4-11所示，直连杆共有8种，从2孔到15孔，除2孔之外，全部是单数，有多种颜色可选。

直角连杆

如图4-12所示，直角连杆也称直角杆，是一种带有90°角的杆，形似曲尺。乐高中有两种直角杆，分别为2×4和3×5直角杆。

●弯连杆

是带有127.5°角的连杆。乐高共有四种弯连杆，如图4-13所示，其中最右侧的连杆也被称为“双弯连杆”或“大弯连杆”，其折角为135°。

●方框连杆

外形呈长方形框，上面包含很多圆孔，通常为浅灰色。如图4-14所示，方框连杆有两种，分别是5×7和5×11。

●T形连杆

如图4-15所示，T形连杆的外形是一个大写的英文字母T，有多种颜色可选，常见的是浅灰色。

●工字连杆

如图4-16所示，工字连杆的外形是一个大写的英文字母I，常见的颜色是浅灰，红色的较为少见。

3．连杆的命名

直连杆以孔的数量来命名，有几个孔就叫几孔连杆，如5孔连杆、13孔连杆等。直角连杆以两侧的孔来命名，一般数字小的在前，如2×4角连杆。弯连杆也是用两侧的孔来命名，一般数字小的在前，如4×6弯连杆、3×7弯连杆。