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仿生飞行器:飞行生物的智慧复刻家
同学们,你知道蝴蝶、老鹰、蜻蜓这些飞行生物,靠什么本领稳稳飞行吗?它们的翅膀形状、扇动方式藏着哪些飞行小秘密?今天,我们一起来解锁飞行生物的仿生奥秘,一起动手探索、制作简易的仿生飞行器吧!
大自然里的飞行生物藏着超棒的飞行智慧,科学家们模仿它们的身体结构和飞行方式,制造出了无人机、滑翔机等仿生飞行器。
探究一:翅膀形状、大小对飞行滞空时间的影响
1.实验材料
硬卡纸、吸管、回形针、剪刀、胶带、直尺、计时器
2.改变翅膀形状的实验步骤
(1)用硬卡纸分别剪出3种翅膀:蜻蜓形、蝴蝶形、老鹰形,翅膀大小尺寸保持一致(图1);
(2)把每种翅膀用胶带固定在吸管一端,吸管另一端夹1个回形针做配重,做成3架简易仿生纸飞行器(图2);
(3)同一人站在同一位置,用相同的力气水平抛出3架飞行器,观察它们的飞行状态,记录每架的飞行滞空时间;
(4)重复实验3次,保证实验公平。
3.改变翅膀形状的实验记录与分析
我发现 ▲ 形翅膀的飞行器滞空时间最长,这种翅膀的特点是 ▲ 。
翅膀形状 第一次时间 第二次时间 第三次时间 平均时间
蜻蜓形
蝴蝶形
老鹰形
说明翅膀形状与飞行 ▲ (有关/无关)。
4.改变翅膀大小的实验步骤
(1)用硬卡纸分别剪出2张形状相同的蜻蜓形翅膀,翅膀大小不同;
(2)把翅膀用胶带固定在吸管一端,吸管另一端夹1个回形针做配重,做成2架简易仿生纸飞行器(图3);
(3)同一人站在同一位置,用相同的力气水平抛出2架飞行器,观察它们的飞行状态,记录每架的飞行滞空时间;
(4)重复实验3次,保证实验公平。
5.改变翅膀大小的实验记录与分析
翅膀大小 第一次时间 第二次时间 第三次时间 平均时间
大蜻蜓形
小蜻蜓形
我发现 ▲ (大/小)蜻蜓形翅膀的飞行器滞空时间最长,说明翅膀大小与飞行 ▲ (有关/无关)。
探究二:翅膀质量对飞行滞空时间的影响
1.实验材料
硬卡纸、吸管、回形针、剪刀、胶带、直尺、计时器
2.实验步骤
(1)用硬卡纸剪出6个相同的蜻蜓形翅膀,分别为单层卡纸、双层卡纸粘贴、三层卡纸粘贴,做出3架不同翅膀重量的仿生纸飞行器,吸管和配重保持一致;
(2)同一人站在同一位置,同时释放3架飞行器,用计时器记录每架飞行器的滞空时间;
(3)重复实验3次,记录数据并计算平均值。
3.实验记录与分析
翅膀质量 第一次时间 第二次时间 第三次时间 平均时间
单层纸板
双层纸板
三层纸板
我发现,仿生飞行器的飞行时间与翅膀重量 ▲ (有关/无关)。翅膀越轻,飞行时间越 ▲ (长/短),这和大自然中飞行生物翅膀轻薄的特征是一致的。
上期参考答案:
(1)电流大小(电源电压大小)等。
(2)在其他条件相同时,一定范围内,随着脱壳电机转速增大,脱壳效果先快速增强、后缓慢增强,最终趋于稳定。
(3)合格。
(4)更换转速适当高些的脱壳电机或在搅拌杆上增加凸起、叶片或将搅拌叶片做成凹凸齿状(合理即可)。
本期专家团队名单:
胡竹飞,浙派名师培养对象,兰溪市小学科学学科带头人,兰溪市小学科学名师工作室领衔人。
黄年伟,金华市精品数字教育资源一等奖,兰溪市科学论文、青年课堂评审一等奖。
应冰宇,金华市实验说课一等奖,兰溪市优质课一等奖,兰溪市论文、案例一等奖。
温馨提醒:本期答案和解析将在下期公布,敬请关注。