1.3跨學科實踐降落傘（課件）教科版（2024）物理八年級上冊

第3節(jié)跨學科實踐：降落傘第1章走進實驗室任務一認識降落傘降落傘是一種航空工具，主要用于使人或物從空中安全降落到地面。1.結構常見的降落傘主要由傘衣、傘繩和安全保障裝置(如引導傘、背帶系統(tǒng)、開傘部件)組成(如圖1所示)。(1)傘衣：是降落傘的主體部分，通常由尼龍或聚酯纖維等柔性織物制成。常見的傘衣的形狀有圓形和方形，傘衣的形狀設計不僅要考慮空氣動力學性能和穩(wěn)定性，還要考慮材料的密度和強度，以及開傘時的響應時間和安全性。(2)傘繩：是連接傘衣和背帶系統(tǒng)的繩索，通常由高強度的合成纖維制成，以確保在強風或高速下降時保持穩(wěn)定性。(3)安全保障裝置：引導傘用于確保主傘迅速打開，背帶系統(tǒng)用于確保跳傘者的安全和舒適，開傘部件用于在適當?shù)臅r候展開降落傘。2.原理當跳傘者從高空跳下時，降落傘會在適當?shù)臅r候通過觸發(fā)器展開。傘衣的展開增加了跳傘者的空氣阻力，從而減緩了下降速度。同時，降落傘的形狀和穩(wěn)定性設計確保跳傘者能夠安全、平穩(wěn)地降落到地面。3.類型(1)人用降落傘：包括救生傘、訓練傘、跳傘運動員使用的競賽傘等。這些降落傘的設計考慮了人體重量、舒適性和安全性等因素。(2)物用降落傘：用于空投物資、回收飛行器等。這些降落傘通常具有較大的傘面和更高的強度，以應對更大的重量和更高的速度。知識儲備降落傘的用途(1)軍事領域：降落傘是空降兵作戰(zhàn)和訓練的重要裝備，也是飛行員和機組人員的救生裝備。(2)體育運動：跳傘運動是降落傘在體育運動領域的主要應用。跳傘運動員通過操縱降落傘，進行各種技巧表演和比賽。(3)科研和航空航天：在科學研究和航空航天領域中，降落傘被用于空投實驗器材、回收太空艙等任務。(4)民用領域：在一些極限運動、娛樂活動和應急救援中，降落傘也發(fā)揮著重要作用。知1－講任務二實驗探究：影響降落傘飛行時間的因素1.問題降落傘的飛行時間與什么因素有關呢？通過閱讀新聞，同學們知道，神舟十七號降落時使用的降落傘傘衣為圓形，傘衣的面積相當于3個籃球場。再結合生活經(jīng)驗，同學們猜想：降落傘的飛行時間可能與降落傘的傘衣的形狀、傘衣的面積、傘繩長度、降落傘的總質量和降落的高度等因素有關。深度理解問題是指初步具有科學探究意識，能在學習和日常生活中發(fā)現(xiàn)問題，提出較為合理的猜測和假設。知1－講2.證據(jù)(1)設計并進行實驗因為猜想影響降落傘的飛行時間的因素有多個，所以設計實驗時要逐個考查其中一個因素對所研究問題的影響，同時保持其他因素不變，這種研究方法叫作控制變量法。這里的“變量”是指影響所研究問題的因素。如在本實驗探究中，所研究的問題是降落傘的飛行時間，變量則包括傘衣的形狀、傘衣的面積、傘繩長度、降落傘的總質量和降落的高度。因此，本實驗可以分解為以下五個實驗：實驗一：探究降落傘的飛行時間與傘繩長度是否有關？實驗時，需要控制傘衣的形狀、傘衣的面積、降落傘的總質量和降落的高度不變，只改變傘繩長度。實驗二：探究降落傘的飛行時間與傘衣的形狀是否有關？實驗時，需要控制傘衣的面積、傘繩長度、降落傘的總質量和降落的高度不變，只改變傘衣的形狀。實驗三：探究降落傘的飛行時間與傘衣的面積否有關？實驗時，需要控制傘衣的形狀、傘繩長度、降落傘的總質量和降落的高度不變，只改變傘衣的面積。實驗四：探究降落傘的飛行時間與降落的高度是否有關？實驗時，需要控制傘衣的形狀、傘衣的面積、傘繩長度、降落傘的總質量不變，只改變降落的高度。實驗五：探究降落傘的飛行時間與降落傘的總質量是否有關？實驗時，需要控制降落傘的傘衣的形狀、傘衣的面積、傘繩長度和降落的高度不變，只改變降落傘的總質量。深度理解證據(jù)是指初步具有設計探究方案和獲取證據(jù)的能力，能實施探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息。知1－講(2)記錄數(shù)據(jù)，收集證據(jù)根據(jù)實驗需要記錄的項目設計表格，進行實驗并記錄實驗數(shù)據(jù)，如下表所示。實驗序號傘繩長度傘衣的形狀傘衣的面積降落的高度降落傘總質量降落傘的飛行時間11m圓形0.5m23m20g3.67s21m圓形1m23m20g5.82s31m圓形1m23m30g4.91s41m正方形1m23m20g5.81s51.5m正方形1m23m20g5.83s61.5m正方形1m26m20g9.24s注意◆控制變量法是物理實驗探究活動中最基本的研究方法之一?！艨刂谱兞糠ㄖ械摹白兞俊本褪悄切绊?或人們認為可能會影響)這個問題的因素，這些因素可能是正確的，也可能是不正確的?！艨刂谱兞糠ň褪茄芯績蓚€量之間的關系時，控制其他量不變。知1－講(3)正確選擇和使用測量工具在實驗前，需要測量傘衣的面積、傘繩的長度、降落的高度以及降落傘的總質量；實驗時，需測量降落傘的飛行時間。因此，需要的測量工具有刻度尺、托盤天平和機械秒表。正確選擇和使用測量工具是一項基本技能。深度理解根據(jù)測量的實際要求選用測量工具。不同的測量工具其分度值一般不同，精確程度也不同。實際要求測量精確度較高，就選用精密度較高的測量工具。不同的測量工具其量程一般不同。實際要求所用測量工具的量程較大，就選用量程較大的測量工具。使用任何測量儀器，都要遵守其正確的操作方法。一般來說，在測量儀器使用前，都要進行調零。若不能調零，則要結合初始讀數(shù)對測量結果進行修正。知1－講(4)測量不規(guī)則圖形的面積(方格紙法)如圖2所示，把不規(guī)則圖形放在方格紙上，在方格紙上描下它的輪廓，數(shù)一下輪廓中包含的方格數(shù)，對不滿一格而大于或等于半格的都算一格，小于半格的都舍去不計?？偟母駭?shù)乘一個格的面積，就是不規(guī)則圖形的大致面積。3.解釋在實驗探究中，對上表記錄數(shù)據(jù)的分析如下：(1)比較序號為1、2的兩次實驗可知，傘衣的形狀、傘繩長度、降落傘的總質量和降落的高度都相同，只有傘衣的面積不同。第1次實驗中，傘衣的面積是0.5m2，降落傘的飛行時間為3.67s；第2次實驗中，傘衣的面積是1m2，降落傘的飛行時間為5.82s。由此可初步得出結論：在傘衣的形狀、傘繩長度、降落傘的總質量和降落的高度一定時，傘衣的面積越大，降落傘的飛行時間越長。(2)比較序號為2、3的兩次實驗可知，傘衣的形狀、傘衣的面積、傘繩長度、和降落的高度都相同，只有降落傘的總質量不同。第2次實驗中，降落傘的總質量是20g，降落傘的飛行時間是5.82s；第3次實驗中，降落傘的總質量是30g，降落傘的飛行時間是4.91s。由此可初步得出結論：在傘衣的形狀、傘衣的面積、傘繩長度和降落的高度一定時，降落傘的總質量越小，降落傘的飛行時間越長。(3)比較序號為2、4的兩次實驗可知，傘衣的面積、傘繩長度、降落傘的總質量和降落的高度都相同，只有傘衣的形狀不同。第2次實驗中，傘衣是圓形，降落傘的飛行時間是5.82s；第4次實驗中，傘衣是方形，降落傘的飛行時間是5.81s?？紤]誤差的存在，5.82s和5.81s可看作是時間相同。由此可初步得出結論：降落傘的飛行時間與傘衣的形狀無關。(4)比較序號為4、5的兩次實驗可知，傘衣的形狀、傘衣的面積、降落傘的總質量和降落的高度都相同，只有傘繩長度不同。第4次實驗中，傘繩長度為1m，降落傘的飛行時間是5.81s；第5次實驗中，傘繩長度為1.5m，降落傘的飛行時間是5.83s?？紤]誤差的存在，5.81s和5.83s可看作是時間相同。由此可初步得出結論：降落傘的飛行時間與傘繩長度無關。(5)比較序號為5、6的兩次實驗可知，傘衣的形狀、傘衣的面積、傘繩長度和降落傘的總質量都相同，只有降落的高度不同。第5次實驗中，降落的高度為3m，降落傘的飛行時間是5.83s；第6次實驗中，降落的高度為6m，降落傘的飛行時間是9.24s。由此可初步得出結論：在傘衣的形狀、傘衣的面積、傘繩長度和降落傘的總質量一定時，降落的高度越大，降落傘的飛行時間越長。綜上可知，降落傘的飛行時間與傘衣的形狀、傘繩長度無關，與傘衣的面積、降落傘的總質量和降落的高度有關，傘衣面積越大、降落傘的總質量越小、降落的高度越大，降落傘的飛行時間越長。深度理解解釋是指初步具有分析論證的能力，會使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋探究結果和變化趨勢，基于證據(jù)得出合理的結論。知1－講4.交流(1)上面的實驗中，只比較一組實驗數(shù)據(jù)就得出了結論，實驗結論可能具有偶然性。所以，為了得出普遍的結論，應多次進行實驗。(2)在探究降落傘的飛行時間與傘的形狀、傘繩長度的關系時，對照組的實驗數(shù)據(jù)相差為1s或2s，這可能是誤差，但也不能完全排除降落傘的飛行時間與傘的形狀、傘繩的長度無關，所以應進一步進行研究。(3)降落傘的飛行時間還可能與傘衣材質等因素有關。深度理解交流是指初步具有交流與合作的意愿和能力，能準確表述、評估和反思探究過程與結果。如，在次實驗探究中，可以從實驗過程是否合理、實驗結論是否準確、猜想的影響因素是否全面等方面進行反思與交流。知1－講任務三降落傘比賽(1)準備材料：方形的布若干塊，線團，膠帶，橡皮泥，剪刀，如圖3所示。(2)制作降落傘(制作過程參考圖如圖4所示)以小組為單位制作降落傘。第一步：將布裁剪成圓形或正方形作為傘面。第二步：剪出四根相同長度的線。將傘面上下對折再左右對折，