What is a Nanometer?

Урок зосереджений на тому, як вимірювати за нано-шкалою, і дає студентам розуміння того, наскільки маленький нанометр насправді. Студенти працюють у командах і вимірюють цілий ряд предметів повсякденного класу, спочатку використовуючи метричні лінійки, а потім перетворюючи результати в нано-шкалу.

• Дізнайтеся про нанотехнології.
• Дізнайтеся про масштаб.
• Дізнайтеся про інженерне проектування.
• Дізнайтеся про командну роботу та роботу в групах.

Вікові рівні: 8 – 12

Матеріали та підготовка

Будівельні матеріали (для кожної команди)

Необхідні матеріали

• Правитель
• ластик
• Олівець
• Точилка
• Інші предмети в класі на ваш вибір (наприклад, дитячі ножиці, використаний кольоровий олівець, покажчик, шматок крейди, калькулятор, ручка на ручці стрічки)

Виклик інженерного проектування

Design Challenge

Ви входите до команди інженерів, яка отримала завдання виміряти десять об’єктів у вашому класі за наномасштабом – в нанометрах (нм). Виміряйте кожен об’єкт у міліметрах, а потім перетворіть, використовуючи таку формулу: 1 міліметр = 1,000,000 1 10,000,000 нанометрів або XNUMX сантиметр = XNUMX XNUMX XNUMX нанометрів.

Критерії

• Виміряйте кожен об’єкт у міліметрах, а потім перетворіть за допомогою формули

Обмеження

Інструкції та процедури діяльності

Процедура

1. Розбийте клас на команди 2-3.
2. Роздайте аркуш «Що таке нанометр», а також кілька аркушів паперу для ескізування конструкцій.
3. Обговоріть теми у Розділі фонових понять.
4. Ознайомтеся з процесом інженерного проектування, викликом проекту, критеріями, обмеженнями та матеріалами.
5. Надайте кожній команді свої матеріали.
6. Поясніть, що учні повинні працювати в команді, щоб визначити вимірювання в нанометрах десяти предметів у класі.
7. Повідомте, скільки часу їм потрібно виконати завдання (рекомендується 1 година).
8. Використовуйте таймер або онлайн секундомір (функція зворотного відліку), щоб забезпечити своєчасне виконання. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Давайте студентам регулярні «перевірки часу», щоб вони продовжували виконувати завдання. Якщо вони борються, задайте питання, які приведуть їх до рішення швидше.
9. Студенти зустрічаються і виконують завдання.
10. Під час занять обговоріть запитання студентів щодо роздумів.
11. Щоб отримати додатковий зміст по цій темі, дивіться розділ “Копати глибше”.

Необов’язкове розширення для створення моделі

Попросіть студентів побудувати модель, яка представляє, як при роботі в наномасштабі площа поверхні може бути збільшена. Це можна зробити за допомогою баскетболу, який має настільний теніс або м’ячі для пінг-понгу, прикріплені по всій поверхні. Це допоможе наочно проілюструвати, як площею поверхні можна маніпулювати в наномасштабі.

Роздуми студентів (інженерний зошит)

1. Що було найдивовижнішим, що ви дізналися про нанотехнології під час цієї діяльності?
2. Як ви думаєте, чи змогли б ви побачити елемент шириною 10 нанометрів без допомоги технологій?
3. Якщо аркуш паперу має товщину близько 100,000 30 нанометрів, як, на вашу думку, інженер буде рухатись елементом товщиною лише XNUMX нанометрів – наприклад, частинкою золота праворуч?
4. Чи вважаєте ви, що інженерам, що працюють на наномасштабі, важче виконувати свою роботу, ніж інженерам, які працюють з великими об’єктами, такими як батареї, ракети чи листи сталі? Чому?
5. Чи вважаєте ви, що нанотехнології можуть мати найбільший вплив на розробку матеріалів, вдосконалення енергетичних варіантів чи досягнення в галузі охорони здоров’я? Чому?

Модифікація часу

Урок можна зробити лише за 1 клас для старших учнів. Однак, щоб допомогти студентам почуватися поспішно і забезпечити успіх студентів (особливо для молодших школярів), розділіть урок на два періоди, що дає студентам більше часу на мозковий штурм, перевірку ідей та доопрацювання їх дизайну. Проведіть тестування та опис у наступному класі.

Процес інженерного проектування

Фонові поняття

Вчительський ресурс
Вимірювання нано – вибірки заповненого робочого аркуша студента

Ви входите до команди інженерів, яка отримала завдання виміряти десять об’єктів у вашому класі за наномасштабом – в нанометрах (нм). Виміряйте кожен об’єкт у міліметрах, а потім перетворіть за такою формулою:

1 міліметр = 1,000,000 XNUMX XNUMX нанометрів

1 сантиметр = 10,000,000 XNUMX XNUMX нанометрів

Отже, якби ви використовували кольоровий олівець довжиною 4 сантиметри, він також мав би довжину 40,000,000 XNUMX XNUMX нанометрів.

Фаза вимірювання

Проведіть наступні вимірювання групою: (приклади нижче) Вимірювання оригінальних об’єктів у класі для вимірювання в нанометрах

1. Похмурі дитячі ножиці 11 сантиметрів 110,000,000 XNUMX XNUMX нанометрів
2. Новий олівець з гумкою 19 сантиметрів 190,000,000 XNUMX XNUMX нанометрів
3. Використаний олівець 9 сантиметрів 90,000,000 XNUMX XNUMX нанометрів
4. Гумка для олівців 5.5 сантиметра 55,000,000 XNUMX XNUMX нанометрів
5. Точилка для олівців 2.55 сантиметра 25,500,000 XNUMX XNUMX нанометрів
6. Висота індексної картки 12.55 сантиметрів 125,500,000 XNUMX XNUMX нанометрів
7. Використаний шматок крейди 23.5 міліметрів 23,500,000 XNUMX XNUMX нанометрів
8. Калькулятор 92.75 міліметрів 92,750,000 XNUMX XNUMX нанометрів
9. Дверна ручка 50.25 міліметрів 50,250,000 XNUMX XNUMX нанометрів
10. Рулон стрічки 47.55 міліметрів 47,550,000 XNUMX нанометрів

Що таке нанотехнологія?
Уявіть, що ви можете спостерігати за рухом еритроцитів під час руху по вашій вені. Як би було спостерігати атоми натрію та хлору, коли вони наближаються досить близько, щоб фактично переносити електрони і утворювати кристал солі, або спостерігати вібрацію молекул, коли температура піднімається у піддоні з водою? Завдяки інструментам або «сферам застосування», які були розроблені та вдосконалені протягом останніх кількох десятиліть, ми можемо спостерігати ситуації, подібні до багатьох прикладів на початку цього пункту. Ця здатність спостерігати, вимірювати і навіть маніпулювати матеріалами в молекулярному або атомному масштабі називається нанотехнологією або нанонаукою. Якщо у нас є нано-“щось”, ми маємо одну мільярдну частину цього-небудь. Вчені та інженери застосовують нано префікс до багатьох “чого-небудь”, включаючи метри (довжина), секунди (час), літри (об’єм) та грами (маса), щоб представити, що зрозуміло, дуже малу кількість. Найчастіше нано застосовується до шкали довжини, і ми вимірюємо і говоримо про нанометри (нм). Окремі атоми мають діаметр менше 1 нм, для створення лінії довжиною 10 нм потрібно підряд близько 1 атомів водню. Інші атоми більші за водень, але мають діаметр менше нанометра. Типовий вірус має діаметр близько 100 нм, а бактерія – близько 1000 нм від голови до хвоста. Інструментами, які дозволили нам спостерігати раніше невидимий світ наномасштабу, є атомно-силовий мікроскоп та скануючий електронний мікроскоп.

Наскільки великий маленький?
Важко уявити, наскільки дрібними є речі на наномасштабі. Наступна вправа може допомогти вам уявити, наскільки великим може бути маленький! Розглянемо м’яч для боулінгу, більярдний м’яч, тенісний м’яч, м’яч для гольфу, мармур та горошину. Подумайте про відносний розмір цих предметів.

Скануючий електронний мікроскоп
Скануючий електронний мікроскоп – це особливий тип електронного мікроскопа, який створює зображення поверхні зразка, скануючи його пучком електронів з високою енергією в растровій схемі сканування. Під час растрового сканування зображення розрізається на послідовність (зазвичай горизонтальних) смужок, відомих як «лінії сканування». Електрони взаємодіють з атомами, що складають зразок, і виробляють сигнали, що забезпечують дані про форму, склад поверхні та навіть про те, чи може вона проводити електрику. Багато зображень, зроблених за допомогою скануючих електронних мікроскопів, можна переглянути на веб-сайті www.dartmouth.edu/~emlab/gallery.

Наскільки малий маленький?
Це може бути складно уявити, наскільки маленький нанометр! Що таке нанометр? Аркуш паперу має товщину близько 100,000 XNUMX нанометрів. Але наскільки це велике?

Таблиця нижче повинна допомогти вам зрозуміти, наскільки насправді маленький нано. Зверніть увагу, що сантиметр становить 1/100 від метра. Це також означає, що метр у 100 разів більший за сантиметр. Якби об’єкт був шириною в метр, він також мав би ширину 1,000,000,000 1 XNUMX XNUMX нанометрів. Отже, щось, що має лише XNUMX нм, насправді дуже мало.

Нанометр

Нанометр (англ. Nanometre ) нм; nm – это дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ).

Нанометр (англ. Nanometre) нм; nm – это дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ). Перевод единицы нанометр: 1 нанометр = одной миллиардной части метра (то есть 10 −9 метра). Устаревшее название — миллимикрон (10 −3 микрона; обозначения: ммк, mµ или (реже) µµ). Нанометр часто ассоциируется с областью нанотехнологий и с длиной волны видимого света. Это одна из наиболее часто используемых единиц измерения малых длин. Нанометр также наиболее часто используется в описании технологий полупроводникового производства.

Таблица перевода единицы измерения Нанометр, калькулятор онлайн, конвертер

Все Все Древнеримские единицы Древнеримские единицы Метрическая система Метрическая система Старые французские единицы Старые французские единицы Старорусская система Старорусская система Астрономические единицы Астрономические единицы Кратные и дольные единицы измерения длины Кратные и дольные единицы измерения длины Британские единицы Британские единицы Американская система мер Американская система мер Внесистемные единицы измерения длины Внесистемные единицы измерения длины Японские единицы Японские единицы Тайские единицы Тайские единицы Старые испанские единицы Старые испанские единицы Компьютерное оборудование Компьютерное оборудование Оптические единицы Оптические единицы Китайские единицы Китайские единицы Международные морские единицы Международные морские единицы Библейские единицы Библейские единицы Меры межевания США Меры межевания США Древнегреческие единицы Древнегреческие единицы Типографские единицы Типографские единицы Планковские единицы Планковские единицы Гонконгские единицы Гонконгские единицы