工程基础 · 第 4 课,共 6 课 · 带教指南
为飞行而设计
项目:纸滑翔机或火星着陆器
预计时间
50-60 分钟
准备步骤
- 按场地来决定:滑翔机需要开阔的地面来发射,着陆器需要一个安全的跌落高度,比如一把椅子或一级台阶。按路线把学生分组。
- 给滑翔机标出发射线和地面目标;给着陆器定出一个统一的跌落高度。
- 把回形针放在手边,方便一次一枚地调整滑翔机的平衡。
材料准备
- 事先折好一架示范用的标枪式滑翔机,给出一个起点,但不规定唯一的设计。
- 做着陆器的学生要有一个待保护的小物件(乒乓球或纸团),以及棉球、咖啡滤纸之类的缓冲材料。
安全提示
- 滑翔机是要扔出去的:只朝一个方向发射,绝不朝着人脸,并且一次只让一组发射。
- 做着陆器时,要从稳固的台阶或椅子上放手,旁边有成年人看护。不许攀爬。
学生应该学到什么
- 解释重力(把物体往下拉)和空气阻力(空气反过来推)。
- 说明移动重量如何改变滑翔机的平衡和飞行路线。
- 每次只改一处,做一次受控测试。
常见的失败点
- 为了距离而把滑翔机扔得更用力,这掩盖了设计改动真正起到的作用。
- 机头过重的滑翔机会一头栽下,两侧机翼不对称则会让它打转。
- 着陆器的缓冲放错了一侧,物件照样承受了冲击。
可以问学生的问题
- 「你只改了哪一处,结果怎么样?」
- 「重量在哪里:前面、后面,还是中间?」
- 「是什么减慢了下落?」
- 「你能把着陆器做得更轻,同时仍然保护住物件吗?」
更简单的版本
让所有人先飞同一款基础标枪式滑翔机,只加一枚回形针或挪动它的位置,这样被测试的改动一目了然。
更难的版本
加一个地面目标来考察准头,或者要求着陆器从更高处跌落仍保住物件。
收拾建议
- 回收纸滑翔机;把完好的着陆器留到第二次测试日。
- 把回形针、棉球和被保护的物件收回各自的盒子。