关于此实验
剪一条长纸，折出两片机翼，再夹上一个回形针。放手后，它会像槭树种子一样慢慢旋转着落到地面。是什么让它下落得更慢？试着制作机翼更长或更短、回形针更多或纸更厚的纸直升机，从测量杆上放下它们，并用秒表计时。记录每次下落，重复测试，并确认每次测试都公平：一次只改变一个条件。
学习目标
- 规划公平测试：只改变一个变量，其他变量保持不变
- 测量下落时间并记录在表格中
- 重复测量并计算平均值
- 描述机翼长度和重量如何改变下落时间
- 解释空气阻力会使下落的物体减速
使用方法
- 1让一个机翼长8 cm、带1个回形针的直升机模型下落三次。每次的时间完全相同吗？为什么不同？
- 2只把机翼长度改为6 cm，然后让它下落三次。接着试试10 cm和12 cm。
- 3看图表。机翼越长，下落时间会怎样变化？
- 4保持机翼长8 cm，分别尝试带0个、2个和3个回形针。先预测，再测试。
- 5试试用卡纸代替打印纸。较重的直升机模型下落得更快还是更慢？
- 6打开预测线。你的结果符合预测线吗？
模型
假设
- 直升机模型由纸剪成：有两片宽3 cm的机翼，机身为3 cm × 8 cm。每个回形针的质量为0.5 g。
- 旋转的机翼如同一个圆盘，其半径等于机翼长度，阻力系数为1.3，因此下落速度与真实的纸制直升机相近。
- 每次秒表读数都包含少量由人工计时造成的随机误差，但同一架直升机在相同的下落次数下总会得到相同的读数。
- 直升机一放手就开始旋转，周围空气保持静止。现实中，没有回形针的直升机可能会摇晃或翻滚，而不是旋转。
在课堂上试试这个实验
- Q1为什么每架直升机都应该多次下落？
- Q2一名学生同时改变了机翼长度和回形针的数量。为什么这个测试不公平？
- Q3一架直升机的下落时间分别为2.4秒、2.6秒和2.5秒。平均时间是多少？
- Q4哪架直升机会在空中停留最久：机翼较长且不加回形针的，还是机翼较短且加三个回形针的？
- Q5槭树和枫树的种子如何运用相同的原理？
常见问题
直升机为什么会旋转？
下落时，空气会从机翼下方向上推。由于两片机翼朝相反方向折叠，作用在每片机翼上的推力会略微偏向侧面，这两个推力会使直升机旋转。旋转的机翼能接住更多空气，从而减缓下落。
为什么机翼越长，下降得越慢？
较长的机翼旋转时会扫过更大的空气圆面，因此空气阻力更大。它们也会稍微增加重量，但增加的空气阻力影响更大。
为什么还要加回形针呢？
回形针能让重物处于较低的位置，使直升机保持直立并旋转，而不是翻滚。回形针太多会让它变重，因此下降得更快。