探究课题：蜻蜓和飞机的防振装置
2011-10-24 10:35阅读：
探究课题：蜻蜓和飞机的防振装置
江夏区第一小学 冯太春
探究原理：观察，对比实验，分析。
探究器材：活蜻蜓4只，蜻蜓图片，飞机机翼图片，裁纸剪刀。
一、 项目概述:
1、参与探究的年级：三年级
2、学科：科技校本
3、简介：
本学习项目是江夏区第一小学三年级学生运用观察、实验等策略对蜻蜓的翅痣及飞机两翼上的平衡锤的作用进行共同探究，通过讨论分享探究过程和探究发现，在整个活动过程中始终以实验为手段，让学生在共同探究中发现问题，并围绕问题进行协作研究，探索发现蜻蜓的翅痣及飞机两翼上的平衡锤的作用，感受知识是有用的。
二、探究团队：
1、教师：江夏区第一小学教师冯太春
2、学生：江夏区第一小学三年级学生
三、探究目标与任务
1、探究目标：
（1）了解蜻蜓翅膀上的“翅痣”的作用和飞机两翼上的“平衡锤”的作用
（2）培养学生初步的实验能力，观测分析能力
（3）培养学生善于观察自然，利用自然改造自然的科学观
2、学习任务：
任务1：听故事。通过老师讲的故事，激发学生的学习兴趣
任务2：探究蜻蜓翅痣的作用，通过实验观察，引导学生分析，使学生认识翅痣在蜻蜓飞行中所起的作用
任务3：探究飞机的平衡锤的作用，通过假设使学生搞清楚平衡锤在飞机机身的什么位置，进一步认识平衡锤在飞机飞行时所起的作用。
任务4：活动总结
四、 探究过程：
任务一：听故事
教师给学生讲的故事名字叫《发明物中来》
，这是一个生物仿生的故事，让学生带着问题听故事。问题是：是什么作用力使机翼折断？这种作用力是有益还是有害？这种作用力对蜻蜓的危害是什么？该如何对抗它呢？
翅痣、减振器和飞机
享特是一位优秀的飞行员。那天，天气晴朗，地勤人员对他驾驶的飞机作了精细地检查，一切机件都属正常。享特熟练地驾驶着银鹰起飞了。飞机在空中高速飞行，时速已达
600公里，不久，他觉得机身异乎寻常地一震，突然机翼折断了。幸亏享特早有准备，及时跳伞，但飞机却坠毁了。像这类飞机在高速飞行中机翼突然莫名其妙地折断的事故已发生过多起，科学家们对此进行过很多研究，但一直未弄清原因。最后，才知道是颤振作用使机翼折断。然而，善飞的蜻蜒的双翅薄到透明，但飞行速度每小时可达
140公里，它的双翅却未见折断，又是怎样抗颤振的呢？
[资源作用：激发学生的兴趣，使学生初步认识到颤振这种作用力在蜻蜓与飞机的飞行中产生的危害性。]
任务二：探究蜻蜓翅痣的作用。
（一）观察蜻蜓
1、我的问题：
我们平时看到蜻蜓在飞行时，一会儿鼓动翅膀来回飞舞，展翅滑翔。一会儿轻扇四翅，停在空中。它们是怎样对抗这种作用力的呢？奥妙在哪里？
2、观察蜻蜓：
（1）出示图片
（2）观察蜻蜓的外形特点（捉几只蜻蜓让学生观察，实验完后要把蜻蜓放回大自然。）
3、我的发现：
蜻蜓每片翅膀前缘的上方，都有一块深色的角质加厚部分——翅痣。
（二 ）对比实验：翅痣的作用是什么？
1、准备材料：
两只折断翅痣（或翅痣被破坏）的蜻蜓，两只翅膀完好无损的蜻蜓。
2、实验步骤：
（1） 准备好实验用的蜻蜓。
（2） 猜想一下，我把这些蜻蜓放在实验室，它们会飞起来吗？飞得好吗？
（3） 把蜻蜓放在实验室，让学生观察它们的飞行情况，并在设计的实验表格中做好现象记录。
蜻蜓的情况
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蜻蜓的飞行情况
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完好的蜻蜓
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翅痣部分损坏的蜻蜓
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翅痣完全损坏的蜻蜓
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3、实验分析
让学生通过反复实验、观察，在教师的引导下分析，得出结论：翅痣在蜻蜓飞行时起平稳性。如果将翅痣去掉，蜻蜓在飞行时，同样也会折断双翅。证明正是这块角质组织使蜻蜒双翅消除了颤振的危害。若是把翅痣去掉或破坏，它就象是断了尾巴的纸鸢，在空中摇摇晃晃，飘忽不定。
任务三：探究飞机平衡锤的作用。
（一）观察飞机
1、我的问题：
上课前同学们听了一个故事，知道飞机在高空飞行时会引起剧烈的振动，这种作用力有时会使飞机飞行时失事，这就迫使人们去寻找防止这种有害振动的方法。经过科学家多年的探索，终于解决了这个麻烦的问题。同学们想不想知道科学家是怎样解决这个问题的？
2、观察飞机：
观察飞机的外形特点。（在网上下载一些相关图片）
3、假设你是科学家你会怎么解决这个难题？
4、假设你是一名工人，现在要你把平衡锤装在飞机上去，你会装在什么位置？
5、实验分析：
（1）结论分析
①实验结论：只要把平衡锤装在飞机的两翼靠近机翼的前端一点，就可以避免机翼折断。
②实验分析：通过蜻蜓对比实验，我们看到蜻蜓翅痣的作用就是起平稳性，防止翅膀折断，也就是对抗了颤振这种作用。颤振是气体动力学中一种气动弹性现象，飞行器结构在匀直气流中，由于受到空气动力、弹性力与惯性力三者的共同作用，而产生一种自激振动，飞行越快，机翼受到动力作用，使机翼的振辐越来越大，最终将机翼折断。问题找出后，飞机设计师们在机翼前缘离翼端不远处安装了一个加重装置，减除颤振，终于解决了机翼折断的问题。
（2）影响实验结果的因素分析
蜻蜓对比实验中，能否得到预期的现象及实验结论，与蜻蜓翅痣是否损坏有关，与去掉蜻蜓翅痣时是否损坏蜻蜓翅膀的其它功能有关。因此在制作损坏翅痣的蜻蜓时，要做到去掉翅痣的同时不损坏其它功能。
任务四：活动总结
1、观察分析，汇报交流：
蜻蜓的翅痣、飞机的平衡锤在蜻蜓与飞机飞行时起平稳性的作用。
2、合作得出结论：
蜻蜒的翅痣与飞机的抗颤振装置简直如出一辙，如果飞机设计师早知这一奥妙，在抗颤振研究上就会少走很多弯路。类似这种吻合的例子还有很多。我们人类要利用大自然丰富的资源来改造大自然，使它更好的为人类服务。
