核心概念
重力
重量
升力
空氣動力學
介紹
你見過直升機在空中飛行嗎?你有沒有想過它們是如何飛行的——或者你是否可以嘗試自己駕駛一架?這個有趣的活動將幫助你開始在家制作一個簡單的紙直升機。你還將學到一點關於是什麼讓這些神奇的飛行器保持在空中的知識。
背景
直升機透過旋轉葉片產生“升力”來保持在空中。有了足夠的升力,飛行器就可以克服重力,重力會將物體向下拉向地球。像帶有旋轉葉片的直升機這樣的飛行器被稱為旋翼機,這與傳統的固定翼飛機不同。
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在這個活動中,你將製作一個簡單的紙直升機,稱為“旋轉飛鳥”。與真正的直升機不同,旋轉飛鳥沒有電機來使其葉片旋轉。然而,由於其特殊的形狀,葉片在下落時仍然會旋轉。這會產生額外的升力,即使在它下降時也能減慢旋轉飛鳥的速度。因此,它會比你把同一張紙揉成一團並扔下去時下落得慢得多。你認為在旋轉飛鳥上新增紙夾作為重量會使其下落得更快嗎?嘗試這個活動來找出答案!
材料
可訪問印表機的計算機,用於列印旋轉飛鳥模板(如果您無法訪問印表機,可以使用尺子和鉛筆根據線上模板繪製自己的旋轉飛鳥模板。)
列印紙
剪刀
幾個紙夾
秒錶(可選)
一個安全的高處,可以從中投放旋轉飛鳥(例如,你可以讓一個成年人站在椅子或腳凳上。)
準備
從此pdf下載並列印旋轉飛鳥模板。如果您無法訪問印表機,可以下載該檔案並在計算機上開啟它,然後使用鉛筆和尺子根據模板中的尺寸在一張紙上繪製旋轉飛鳥的形狀。
按照模板上的說明剪下並摺疊你的旋轉飛鳥。
步驟
現在是時候投放你的旋轉飛鳥了!你認為它被投放後會發生什麼?讓一位成年人幫助從安全的高處(例如站在椅子或腳凳上)投放它。旋轉飛鳥是如何下落的?
現在,以相同的方式,從相同的高度,再次投放旋轉飛鳥幾次。你認為多次投放它的重要性是什麼?
現在,在旋轉飛鳥的底部夾上一個紙夾,然後再次投放它。你認為它會下落得更快嗎?密切注意。夾上紙夾後,它是如何下落的?
繼續一次新增一個紙夾到你的旋轉飛鳥上,並在每次新增新的紙夾後投放它。當你新增越來越多的紙夾時,你觀察到了什麼?
你也可以使用秒錶來計時旋轉飛鳥在不同數量的紙夾的情況下下落所需的時間。寫下時間以幫助你記住當你新增不同數量的紙夾時它下落的速度有多快。你發現了規律嗎?
額外內容: 嘗試用不同型別的紙張製作旋轉飛鳥,例如列印紙、手工紙和卡紙。不同型別的紙張下落速度不同嗎?
額外內容: 嘗試修改旋轉飛鳥模板或製作你自己的設計。例如,如果你使“翅膀”更長或更短或更窄或更寬,會發生什麼?如果你使翅膀的邊緣呈波浪形或鋸齒形而不是直線形,會發生什麼?如果你使翅膀彎曲而不是矩形,會發生什麼?嘗試各種不同的想法,看看會發生什麼。然後嘗試設計你自己的旋轉飛鳥——一個儘可能慢速下落的旋轉飛鳥。
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觀察和結果
當你投放旋轉飛鳥時,它需要不到一秒的時間才能開始旋轉並減速。這就是為什麼你需要從高處投放它的原因——它仍然需要一定的垂直空間才能開始旋轉。一旦旋轉飛鳥開始旋轉,它應該“像直升機一樣”緩慢地落到地面。當你新增紙夾時,旋轉飛鳥應該下落得越來越快,直到最終它下落得太快以至於根本不旋轉。
嘗試你自己的旋轉飛鳥設計可能是一個有趣且具有挑戰性的工程活動。可能沒有一個“最佳”旋轉飛鳥的單一設計。有些設計可能比其他設計下落得更慢。但是,如果你過於大幅度地改變尺寸,旋轉飛鳥實際上可能會變得不穩定並翻滾到地面而不是旋轉。
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此活動由科學夥伴合作推出
