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(共22张PPT)
八年级物理全一册 沪科版2024
第八章 第5节
实践 制作能升空的飞机模型
看一看 想一想
2025年2月11日澳大利亚军机未经中方允许蓄意侵闯中国西沙群岛领空，侵犯中国主权，危害中方国家安全。中方采取驱离措施，要求澳方停止侵权挑衅，停止破坏南海的和平与稳定。那么：我国执行驱离任务的战斗机在空中如何能作出灵活的动作的？
看一看 想一想
如图为同学们小时候常玩的纸飞机，你们纸飞机是如何实现在空中飞翔的呢？
纸飞机
“万户飞天”典故：在明朝，有一个叫万户（称谓，原名为陶成道）的一个官员，他为了实现自己的航天梦想，坐在绑上了47支火箭的椅子上，手里拿着风筝，飞向天空。
一、问题缘起
一、问题缘起
莱特兄弟从小就对飞行怀有浓厚的兴趣，从1896年开始就一直热心于飞行研究。通过多次研究和实验，在对载人滑翔机进行了几度寒暑的试验之后，他们的梦想终于变成了现实。1903年12月17日，莱特兄弟制造的第一架飞机“飞行者1号” 在美国北卡莱纳州试飞成功。
问题缘起：
无论中国的“万户飞天”典故，还是莱特兄弟试飞第一架飞机，都体现了人类飞向天空的梦想。下面我们通过实践活动，制作能升空的飞机模型，探究机翼的升力与哪些因素有关。
问题缘起：
查阅资料，了解人类对飞行的探索历程及相关飞行原理。收集简易飞机模型制作方案、视频等，选择合适的飞机模型或自己设计飞机模型。
二、活动方案
早期探索：古代人类就有飞行梦想，如古埃及浮雕有带翅女神，中国公元前 1000 年左右出现风筝，15 世纪达芬奇设计人力扑翼飞行器但未实现。
发展与创新：一战时飞机用于侦察和轰炸，二战喷气式飞机诞生；战后民用航空迅速发展；20 世纪下半叶数字电子技术使飞行仪表和 “电传操纵” 进步；21 世纪无人机大规模使用。
本活动涉及流体压强与流速的关系、仿生学等相关内容，以及使用简单工具进行制作的技能。
任务一：
升力原理：根据伯努利原理，当气流流过机翼时，机翼上表面气流速度快、压力小，下表面气流速度慢、压力大，从而产生向上的压力差即升力。飞机的机翼设计成特殊的翼型，就是为了在飞行时更好地利用这种压力差产生足够的升力。
飞机的诞生
发展与创新
19 世纪乔治 凯利奠定现代空气动力学基础，设计出第一架现代意义重于空气的飞行器；1903 年莱特兄弟成功制造并飞行了第一架飞机，标志现代航空时代开始。
一战时飞机用于侦察和轰炸，二战喷气式飞机诞生；战后民用航空迅速发展；
20 世纪下半叶数字电子技术使飞行仪表和 “电传操纵” 进步；21 世纪无人机大规模使用。
飞机相关飞行原理
重力原理：地球对飞机产生引力即重力，飞机要飞行必须产生足够的升力来克服重力。飞机的重量分布、重心位置等都会影响其飞行稳定性和操控性。
推力原理：飞机的发动机通过燃烧燃料，向后高速喷出气体，根据牛顿第三定律，产生一个向前的反作用力，即为推力，推动飞机前进。螺旋桨发动机是通过螺旋桨旋转，推动空气向后，从而获得向前的推力；喷气式发动机则是利用燃料燃烧产生的高温高压气体向后喷出而产生推力。
阻力原理：飞机在空气中飞行时，会受到空气的阻力，包括摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力等。飞机通过优化外形设计，如采用流线型的机身、机翼等，来减小空气阻力，提高飞行效率。
飞机相关飞行原理
制作飞机模型。收集用于制作飞机模型的材料，也可采购制作的材料包，选用合适的工具制作飞机模型，关注机翼形状的打磨，探究升力大小与哪些因素有关。
材料：废弃香烟盒、胶水 成品图
二、活动方案
任务二：制作香烟盒飞机模型方案
制作香烟盒飞机模型方案
步骤：
1.把一个完整的废弃香烟盒展开，拆解成不同部分；
2. 用部分烟盒材料制作飞机的底架；
3.用部分材料折出飞机的机翼和机舱；
4.烟盒剩下的两块作为飞机的尾翼，最后一片卷成机头；
5.把飞机的底架、机翼、机舱和尾翼用胶水连接起来。
2.流体流速：根据伯努利原理，流体流速越快，压强越小。当物体与流体有相对运动时，相对速度越大，物体上下表面或周围的流速差就可能越大，产生的压力差也越大，升力也就越大。例如，飞机在跑道上加速滑行时，随着速度不断增大，升力也逐渐增大，当升力大于飞机重力时，飞机便能起飞。
三、交流评估
交流评估 升力大小与哪些因素有关？
1.物体形状：不同形状的物体在相同气流条件下产生的升力差异很大。比如，飞机机翼通常设计为上表面凸起、下表面相对平坦的流线型。这种形状使得气流流经机翼上表面的路程比下表面长，根据伯努利原理，上表面气流速度快、压力小，下表面气流速度慢、压力大，从而产生向上的压力差形成升力 。
5.物体与流体的夹角（攻角）：在一定范围内，攻角增大，升力会增大。攻角是指物体的运动方向与物体特征平面（如机翼平面）之间的夹角。以飞机机翼为例，当攻角较小时，随着攻角的增加，机翼上表面的气流分离点后移，使得上下表面压力差增大，升力增大。但攻角超过一定值后，气流会在机翼上表面严重分离，导致升力系数减小，升力下降，同时阻力急剧增大，这种现象称为失速。
升力大小与哪些因素有关？
3.流体密度：升力与流体密度成正比。在其他条件相同的情况下，流体密度越大，产生的升力越大。例如，在高原地区，由于空气稀薄，空气密度比平原地区小，飞机需要更高的速度才能获得足够的升力起飞，这也是为什么高原机场对飞机性能和起降条件要求更为苛刻的原因之一 。
4.物体的尺寸：物体在流体中与流体接触的面积大小影响升力。在其他条件相同时，物体与流体接触的面积越大，受到的升力越大。例如，大型飞机的机翼面积通常比小型飞机大，以产生足够的升力来承载更大的重量。
升力大小与哪些因素有关
查阅资料，比较飞机机翼与小鸟翅膀的相似之处，体会人类从生物结构和功能中借鉴经验、发展科技的思想。了解航模比赛相关信息，成立航模制作小组，进一步探索飞机模型在无动力或有动力情况下，如何飞得更高、更远。
四、拓展研究
拓展研究 飞得更高、更远
1.形状：飞机机翼与小鸟翅膀在外形上都呈流线型，这种形状能有效减少在空气中运动时的阻力，确保飞行的高效性。
薄厚分布：二者都具有前缘厚、后缘薄的特点。较厚的前缘可以更好地承受气流冲击，为飞行提供初始的升力和稳定性；逐渐变薄的后缘则有助于减少气流分离，降低阻力，使气流平稳地流过翼面。
比较飞机机翼与小鸟翅膀的相似之处
2.控制飞行姿态：飞机通过机翼上的副翼、襟翼等部件，小鸟则通过翅膀的不同动作来改变翅膀的形状和角度，实现对飞行姿态的控制。比如，飞机副翼的差动偏转可使飞机滚转，小鸟一侧翅膀下压、另一侧上抬也能实现类似的滚转动作，以改变飞行方向。
3.辅助功能：飞机机翼上的襟翼在起飞和降落阶段放下，增加机翼面积和弯度，提高升力；小鸟翅膀在飞行中也可通过调整形态，如在起飞时快速扇动翅膀以获得更大升力，降落时调整翅膀角度实现缓冲。
优化设计与制作：选择合适翼型、增大机翼面积、减轻机身重量。
选择最佳飞行环境：选择适宜天气，微风天气最为适宜；寻找开阔场地。
掌握飞行调试技巧：调整重心位置，一般来说，重心应位于机翼前缘往后约 1/3 翼弦长度的位置。调整机翼角度，包括机翼的上反角和安装角。
选用合适动力系统：根据飞机模型的大小和重量，选择功率匹配的动力系统，如电动机、发动机等。
飞机模型在无动力或有动力情况下，如何飞得更高、更远？
八年级物理全一册 沪科版2024
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