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趣味STEAM教育:如何为超级英雄制作降落伞?

2020-07-27新闻9

您准备好与孩子一起度过夏天吗?借助免费的动手科学和工程活动,帮助学生讲述自己的故事,让这个夏天变得更具创意和乐趣。

以下STEAM活动鼓励孩子们以创新的方式创作和讲述自己的故事。通过这些简单而创造性的STEAM活动,孩子们可以有趣地制作涉及科学原理的东西,然后他们可以讲述自己的故事和进行富有想象力的游戏。

如何为超级英雄制作降落伞?

一、介绍

超级英雄故事对各年龄段的人都具有吸引力。无论他们是飞翔、攀爬、跳跃、身体变形、有着超级力量、控制元素,又或是其他超能力,超级英雄都会使用特殊技能和能力去解决问题,拯救地球。

超级英雄几乎都有很酷的衣服或制服,许多经典的超级英雄都有斗篷。在飞行或下落时,披风可以提供阻力,和降落伞很像。孩子们可以自己制作降落伞,用玩具动物或小雕像来测试。(建议:孩子们还可以练习记录所测量的数据和重量,并用不同大小的降落伞或不同重量的小雕像进行测试。)

活动时间:30到45分钟

核心理念:重力,阻力,空气阻力

你有没有想过降落伞和敞篷雨衣有什么共同之处?当你快速移动时,它们都能捕捉空气并使减缓你的前进速度!在这个活动中,你将为一个微型的玩具人偶设计降落伞。用一张纸巾或一个塑料袋,再加上几根细绳,就能让你的玩具人偶成为一名专业的跳伞运动员。

二、用料

材料:纸巾或者塑料袋剪刀尺胶带穿孔器一股线不易碎的小型人偶或迷你娃娃(可能会掉在地上)如果你没有人偶,可以用一块黏土,一个小木块,一个量匙等等都可以。确定跳伞地点,例如两楼的窗户,阳台,开放式楼梯。

三、准备工作

1.为了做降落伞的伞盖,从纸巾(或塑料袋)上剪出一个30厘米×30厘米的正方形(12×12英寸),用胶带加固每一个角,并且在每个角上打一个洞。

2.从一股线上剪下四根线来制作悬挂线。每个根长30厘米(12英寸)。

3.为了组装你的降落伞,将每根悬挂线的一端接到正方形纸巾(或塑料袋)的每个角上。将正方形纸巾折叠四次,让它的四个角重叠,然后在四根悬挂线未连接的两端一起打个结。

四、步骤

1.带着你的降落伞和人偶来到测试地点

提问:你会在一个测试地点将人偶(没有降落伞的情况下)扔到地上。你认为它会软着陆还是会硬着陆?你能准确地预测它将在哪里着陆吗?

2. 把你的人偶从相同的位置扔下去,看看你的预测是否正确。

3.将降落伞系在你的玩偶上:将悬挂线打结的一端缠绕在玩偶的身体上,并用打结的方式或胶带固定。

提问:一会儿,你把玩偶(带有降落伞)从相同位置扔下去,你觉得这次它会怎么着陆?你能预测到它会在哪里着陆吗?

4.将伞盖折成四折,使它的四个角重叠,并确保悬挂线没有缠绕在一起。从有线缠绕一端的斜对角处的那一角展开整个伞盖,你的玩偶现在应该在降落伞的下面。

5. 从相同的位置,将玩偶合着降落伞多投落几次。

提问:这些降落和之前没有降落伞的降落有什么不同?为什么降落伞会造成这些差异呢?

6. 将你的降落伞折成四折,这样四个角就被堆叠起来了。在有线连接的那一角的斜对角处,剪下一个小角。

7.打开你的降落伞,在伞盖的中央会出现一个小洞。

8.再一次将伞盖折四折,从剪去小角的那一端展开整个伞盖,并将你的玩偶从相同位置再扔下去几次。

提问:这个小洞是如何改变人偶下落的方式的?为什么会发生这种情况?

五、发生了什么?

你的玩偶一开始也许会直直地掉下来,硬着落在地上。装备了降落伞的玩偶可能会有一个软着陆,但会更难预测它将在哪里落地。带着中间有个小洞的降落伞的玩偶仍然会有一个完美的软着陆。这些都是可以预料到的。

重力会将物体直接拉向地心,它的力量足以让下落的物体快速降落,造成硬着陆!幸运的是,地球有一层空气,可以减缓下降速度。降落伞会“捕捉”很多的空气,产生很大的空气阻力,这是一种阻碍降落伞降落的推力。它可以大幅减缓下降速度,让其软着陆。然而,这种缓慢下降很难控制。用降落伞着陆的玩偶在下落过程中可能会摇摆着降落到别处。

有些降落伞能留住空气。就像骑自行车时,一件宽松的夹克能留住空气一样。被困住的空气会想要逃离,通常情况下,它只能从那些边缘(伞盖边缘或你的夹克边缘)逸出。有些降落伞在中间会有一个洞,可以通过这种方式释放空气,使降落伞在阻力变化很小的情况下更加稳定。

五、探索更多

1、深层发掘

物体下落是因为重力导致的,下落得越快,落地就越强硬。很多人认为较重的物体下落得更快。16世纪的哲学家和科学家伽利略推翻了这个想法。你也可以测试一下这个想法。用一小块正方形的硬纸板(如2×2英寸)和一块较大的正方形纸张(如4×4英寸)折成相同大小(如折成四折),把它们从相同的高度同时落下。你可以观察到虽然它们的重量不同,但它们可以同时到达地面。把纸展开,重复这个过程,然后再把纸折成八折或十六折,继续重复落下。这一小实验可以说明为什么降落伞是有效的。这一解释在空气中成立,纸张折叠成小方块时下落速度越快,展开时下落速度越慢。

我们周围的空气是由微小颗粒构成的。就像你在水中移动水粒子一样,你也可以在空气中移动空气粒子。在骑车的过程中时,也许你已经感受过将空气推出的感觉。当你推空气,空气也在推你。它滑过你,感觉就像风吹过。这叫做空气阻力或阻力,它会让你放慢前进的速度。当你骑自行车时,你可能不喜欢空气阻力,但当减缓物体降落速度时,它是很理想的。更重的纸板降落地比折过好几次的纸张慢,这是因为它有着更大的表面积,需要将更多的空气推开,它经历了更多的空气阻力。当降落伞的伞盖展开时,有一个很大的表面,它也会产生很大的阻力,从而减缓下落速度。

2、进一步探索用计时器来测量每次下落需要多长时间,你能计算出下落过程中的平均速度吗?哪种类型的降落伞降落速度最慢?用不同的材料、不同的尺寸和不同的形状制作伞盖。哪一种效果最好?在你的降落伞失效之前,看看你可以在伞盖上剪多少个小洞,或者看看小洞的位置是否有影响。您还可以逐步增加洞的大小,并研究其性能如何变化。通过让你的人偶落在沙盒中来测量下落的力度,因降落成形的凹痕有多深?

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