趣味STEAM教育:如何為超級英雄製作降落傘?

2020-12-06 STEAM在線

您準備好與孩子一起度過夏天嗎?藉助免費的動手科學和工程活動,幫助學生講述自己的故事,讓這個夏天變得更具創意和樂趣。

以下STEAM活動鼓勵孩子們以創新的方式創作和講述自己的故事。通過這些簡單而創造性的STEAM活動,孩子們可以有趣地製作涉及科學原理的東西,然後他們可以講述自己的故事和進行富有想像力的遊戲。

如何為超級英雄製作降落傘?

一、介紹

超級英雄故事對各年齡段的人都具有吸引力。無論他們是飛翔、攀爬、跳躍、身體變形、有著超級力量、控制元素,又或是其他超能力,超級英雄都會使用特殊技能和能力去解決問題,拯救地球。

超級英雄幾乎都有很酷的衣服或制服,許多經典的超級英雄都有鬥篷。在飛行或下落時,披風可以提供阻力,和降落傘很像。孩子們可以自己製作降落傘,用玩具動物或小雕像來測試。(建議:孩子們還可以練習記錄所測量的數據和重量,並用不同大小的降落傘或不同重量的小雕像進行測試。)

活動時間:30到45分鐘

核心理念:重力,阻力,空氣阻力

你有沒有想過降落傘和敞篷雨衣有什麼共同之處?當你快速移動時,它們都能捕捉空氣並使減緩你的前進速度!在這個活動中,你將為一個微型的玩具人偶設計降落傘。用一張紙巾或一個塑膠袋,再加上幾根細繩,就能讓你的玩具人偶成為一名專業的跳傘運動員。

二、用料

材料:

紙巾或者塑膠袋剪刀膠帶穿孔器一股線不易碎的小型人偶或迷你娃娃(可能會掉在地上)如果你沒有人偶,可以用一塊黏土,一個小木塊,一個量匙等等都可以。確定跳傘地點,例如兩樓的窗戶,陽臺,開放式樓梯。三、準備工作

1.為了做降落傘的傘蓋,從紙巾(或塑膠袋)上剪出一個30釐米×30釐米的正方形(12×12英寸),用膠帶加固每一個角,並且在每個角上打一個洞。

2.從一股線上剪下四根線來製作懸掛線。每個根長30釐米(12英寸)。

3.為了組裝你的降落傘,將每根懸掛線的一端接到正方形紙巾(或塑膠袋)的每個角上。將正方形紙巾摺疊四次,讓它的四個角重疊,然後在四根懸掛線未連接的兩端一起打個結。

四、步驟

1.帶著你的降落傘和人偶來到測試地點

提問:你會在一個測試地點將人偶(沒有降落傘的情況下)扔到地上。你認為它會軟著陸還是會硬著陸?你能準確地預測它將在哪裡著陸嗎?

2. 把你的人偶從相同的位置扔下去,看看你的預測是否正確。

3.將降落傘系在你的玩偶上:將懸掛線打結的一端纏繞在玩偶的身體上,並用打結的方式或膠帶固定。

提問:一會兒,你把玩偶(帶有降落傘)從相同位置扔下去,你覺得這次它會怎麼著陸?你能預測到它會在哪裡著陸嗎?

4.將傘蓋折成四折,使它的四個角重疊,並確保懸掛線沒有纏繞在一起。從有線纏繞一端的斜對角處的那一角展開整個傘蓋,你的玩偶現在應該在降落傘的下面。

5. 從相同的位置,將玩偶合著降落傘多投落幾次。

提問:這些降落和之前沒有降落傘的降落有什麼不同?為什麼降落傘會造成這些差異呢?

6. 將你的降落傘折成四折,這樣四個角就被堆疊起來了。在有線連接的那一角的斜對角處,剪下一個小角。

7.打開你的降落傘,在傘蓋的中央會出現一個小洞。

8.再一次將傘蓋折四折,從剪去小角的那一端展開整個傘蓋,並將你的玩偶從相同位置再扔下去幾次。

提問:這個小洞是如何改變人偶下落的方式的?為什麼會發生這種情況?

五、發生了什麼?

你的玩偶一開始也許會直直地掉下來,硬著落在地上。裝備了降落傘的玩偶可能會有一個軟著陸,但會更難預測它將在哪裡落地。帶著中間有個小洞的降落傘的玩偶仍然會有一個完美的軟著陸。這些都是可以預料到的。

重力會將物體直接拉向地心,它的力量足以讓下落的物體快速降落,造成硬著陸!幸運的是,地球有一層空氣,可以減緩下降速度。降落傘會「捕捉」很多的空氣,產生很大的空氣阻力,這是一種阻礙降落傘降落的推力。它可以大幅減緩下降速度,讓其軟著陸。然而,這種緩慢下降很難控制。用降落傘著陸的玩偶在下落過程中可能會搖擺著降落到別處。

有些降落傘能留住空氣。就像騎自行車時,一件寬鬆的夾克能留住空氣一樣。被困住的空氣會想要逃離,通常情況下,它只能從那些邊緣(傘蓋邊緣或你的夾克邊緣)逸出。有些降落傘在中間會有一個洞,可以通過這種方式釋放空氣,使降落傘在阻力變化很小的情況下更加穩定。

五、探索更多

1、深層發掘

物體下落是因為重力導致的,下落得越快,落地就越強硬。很多人認為較重的物體下落得更快。16世紀的哲學家和科學家伽利略推翻了這個想法。你也可以測試一下這個想法。用一小塊正方形的硬紙板(如2×2英寸)和一塊較大的正方形紙張(如4×4英寸)折成相同大小(如折成四折),把它們從相同的高度同時落下。你可以觀察到雖然它們的重量不同,但它們可以同時到達地面。把紙展開,重複這個過程,然後再把紙折成八折或十六折,繼續重複落下。這一小實驗可以說明為什麼降落傘是有效的。這一解釋在空氣中成立,紙張摺疊成小方塊時下落速度越快,展開時下落速度越慢。

我們周圍的空氣是由微小顆粒構成的。就像你在水中移動水粒子一樣,你也可以在空氣中移動空氣粒子。在騎車的過程中時,也許你已經感受過將空氣推出的感覺。當你推空氣,空氣也在推你。它滑過你,感覺就像風吹過。這叫做空氣阻力或阻力,它會讓你放慢前進的速度。當你騎自行車時,你可能不喜歡空氣阻力,但當減緩物體降落速度時,它是很理想的。更重的紙板降落地比折過好幾次的紙張慢,這是因為它有著更大的表面積,需要將更多的空氣推開,它經歷了更多的空氣阻力。當降落傘的傘蓋展開時,有一個很大的表面,它也會產生很大的阻力,從而減緩下落速度。

2、進一步探索

用計時器來測量每次下落需要多長時間,你能計算出下落過程中的平均速度嗎?哪種類型的降落傘降落速度最慢?用不同的材料、不同的尺寸和不同的形狀製作傘蓋。哪一種效果最好?在你的降落傘失效之前,看看你可以在傘蓋上剪多少個小洞,或者看看小洞的位置是否有影響。您還可以逐步增加洞的大小,並研究其性能如何變化。通過讓你的人偶落在沙盒中來測量下落的力度,因降落成形的凹痕有多深?來源:sciencebuddies網站,翻譯:STEAM在線編譯小組

(聲明:除STEAM在線原創文章外,STEAM在線分享和轉載的文章皆為促進STEAM教育在中國的傳播,僅做學習交流,非商業用途,都會註明來源,如文章、照片的原作者有異議,請聯繫後臺快速處理或刪除,謝謝支持。)

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