郭晶

為了更好地打造探索飛翔奧秘之旅，天津科技館把2014年的“玩轉(zhuǎn)空氣秀1”與2016年的“玩轉(zhuǎn)空氣秀2”完美結(jié)合，重新打造了“微風(fēng)飛翔——空氣動(dòng)力學(xué)初體驗(yàn)”項(xiàng)目。同一個(gè)主題、同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，分別用強(qiáng)勁和微弱的空氣展現(xiàn)伯努利原理，強(qiáng)烈的反差對(duì)比，能給學(xué)生帶來完全不同的感受。通過知識(shí)與探究、互動(dòng)與參與、動(dòng)手制作與競(jìng)技游戲相結(jié)合，讓學(xué)生充分感受伯努利原理的神奇之處。

項(xiàng)目概述

充分利用科技館展品資源，確立項(xiàng)目主題。天津科技館展廳有3件展品，渦旋、旋轉(zhuǎn)飛秋和龍卷風(fēng)，用不同的2種介質(zhì)——水和空氣為大家展現(xiàn)了同一個(gè)原理，那就是流體力學(xué)的伯努利原理。學(xué)生可通過觀察現(xiàn)象、體驗(yàn)感覺、動(dòng)手制作、競(jìng)技比賽充分感受和體驗(yàn)。

知識(shí)與技能教學(xué)目標(biāo)

知道空氣的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生氣流，氣流是一種流體。

了解流體的伯努利效應(yīng)，即流體速度加快時(shí)，物體與流體接觸的界面上的壓力會(huì)減小，反之壓力會(huì)增加。

知道飛行器能夠運(yùn)行是由于氣流的伯努利效應(yīng)造成的升力，這是空氣動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)原理之一。

會(huì)運(yùn)用伯努利效應(yīng)制作簡(jiǎn)單的飛行器。

教學(xué)準(zhǔn)備

教學(xué)環(huán)境需要有計(jì)算機(jī)、投影儀、網(wǎng)絡(luò)、實(shí)物投影儀、桌椅。教學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)準(zhǔn)備流速測(cè)量表、大功率吹風(fēng)機(jī)、小功率吹風(fēng)機(jī)、各種不同材質(zhì)不同大小的球、氣球、玻璃瓶、蠟燭、火柴、木棍、卷紙、不同形狀的紙盒、不同形狀的礦泉水瓶。在動(dòng)手制作環(huán)節(jié)要準(zhǔn)備資源包、剪刀、透明膠帶。另外還需要準(zhǔn)備活動(dòng)手冊(cè)、學(xué)習(xí)單。

項(xiàng)目?jī)?nèi)容

第1節(jié)課：初識(shí)

結(jié)合展品引入活動(dòng)，參觀相關(guān)展品在科技館展廳有3件展品——渦旋、旋轉(zhuǎn)飛球和龍卷風(fēng)，用不同的介質(zhì)——水或空氣為學(xué)生展現(xiàn)了伯努利原理。通過展品演示的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么漩渦中心的力量巨大？小球?yàn)槭裁床粫?huì)向周圍逃跑？為什么水霧會(huì)形成龍卷風(fēng)的形態(tài)？學(xué)生親身體驗(yàn)在氣流產(chǎn)生時(shí)，不同位置的氣流流速是不同的。通過觀察展品所展示出的現(xiàn)象，提出問題，帶著問題進(jìn)入活動(dòng)環(huán)節(jié)。

互動(dòng)比賽，體驗(yàn)現(xiàn)象2014年的“玩轉(zhuǎn)空氣秀1”還停留在我演你看的形式上，有參與和互動(dòng)，但沒有探究。新的“微風(fēng)飛翔”項(xiàng)目把探究性活動(dòng)設(shè)定為重點(diǎn)。開場(chǎng)設(shè)計(jì)為互動(dòng)比賽形式，通過小球疊疊高、乒乓球迫擊炮比賽活動(dòng)，讓學(xué)生在玩中思考為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是否與我們剛才看到的展品有關(guān)聯(lián)。然后馬上引入自己動(dòng)手制作體驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過紙紙相吸、伯努利錐形、淘氣的紙團(tuán)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手體驗(yàn)。這些環(huán)節(jié)過后，提出問題，聽取學(xué)生反饋，引導(dǎo)他們得出結(jié)論，引出活動(dòng)主題“伯努利原理：流速快的地方壓強(qiáng)小，流速慢的地方壓強(qiáng)大”。

初識(shí)之后的思考環(huán)節(jié)在以前的科學(xué)秀中，說到空氣我們有個(gè)順口溜：“空氣看不見摸不著，不香不臭沒味道，說它珍貴處處有，動(dòng)物植物離不了?！笨諝庠谖覀冃哪恐惺菬o形的，可其實(shí)我們的每一個(gè)微小動(dòng)作都會(huì)引起氣流的變化。紋影攝影技術(shù)是近幾年逐漸被大家認(rèn)識(shí)的一種攝影技術(shù)，它的原理是利用氣流對(duì)光波的擾動(dòng)，將不可被肉眼看見的氣流的變化，轉(zhuǎn)化成可以被看見的圖像。通過這種非常有趣的光學(xué)攝影技巧，能讓人們看到空氣流動(dòng)的樣子，看到平時(shí)肉眼看不到的氣流形態(tài)。流速快的地方壓強(qiáng)小，流速慢的地方壓強(qiáng)大，是伯努利原理最核心的點(diǎn)，我們用風(fēng)速壓力儀讓學(xué)生有直觀的感受。知道了伯努利原理，那它在生活中的具體體現(xiàn)是什么呢？聽話的小球、沖鋒的紙卷、隔瓶滅火，通過現(xiàn)場(chǎng)與學(xué)生的系列互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓他們了解空氣流動(dòng)的特點(diǎn)，以及空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的存在，并引導(dǎo)他們思考。伯努利原理產(chǎn)生的升力可以讓幾百噸的飛機(jī)在藍(lán)天翱翔，而這種神奇的力量對(duì)于在地面上高速行駛的汽車卻又是極其致命可怕的。怎樣利用伯努利原理讓時(shí)速300多千米的一級(jí)方程式賽車?yán)卫蔚刭N在地面上行駛而不會(huì)翻車呢？把這些問題作為思考題，留待下節(jié)課展開討論。

第2節(jié)課：探究

交流心得根據(jù)第1節(jié)課留的思考題，聽取回饋，交流想法。然后通過播放飛機(jī)引擎的力量視頻，讓學(xué)生了解幾百噸的飛機(jī)飛上天空需要多大的力量。飛機(jī)機(jī)翼模型實(shí)驗(yàn)讓他們知道伯努利原理是如何讓飛機(jī)飛上天空，又讓時(shí)速300多千米的賽車緊緊貼在地面上行駛的。

切入主題，微風(fēng)飛翔 飛機(jī)飛上天空需要機(jī)翼和巨大的引擎，那在天空中飛翔的鳥、花叢中的小蜜蜂，甚至很小的蚊子，一切可以飛的東西，它們都是怎么飛起來的呢？微風(fēng)也可以飛翔嗎？干冰氣流實(shí)驗(yàn)可以看到微風(fēng)下上升氣流的產(chǎn)生；翻滾的海浪實(shí)驗(yàn)可以看到非常弱的氣流就可以讓“小海浪”在空氣的“海洋”中浪花翻滾。提到紙和飛，大家馬上就會(huì)想到紙飛機(jī)，其實(shí)只要明白伯努利原理，做出來的東西符合空氣動(dòng)力學(xué)原理，任何形狀的東西都可以飛起來。飛行器的飛行狀態(tài)完全取決于它的造型，此時(shí)科技教師會(huì)給大家展示飛環(huán)和“海浪”。

動(dòng)手動(dòng)腦，展開制作科技教師用PPT展示不同的飛行器，并分享制作指導(dǎo)視頻，然后帶領(lǐng)大家一起做自己設(shè)計(jì)的飛行器。學(xué)生們需要利用學(xué)到的知識(shí)自己設(shè)計(jì)飛行器，并制作一個(gè)無動(dòng)力滑翔機(jī)。

第3節(jié)課：成果展示和飛行挑戰(zhàn)賽

自制飛行器大比拼學(xué)生們自行設(shè)計(jì)的飛行器做好以后，進(jìn)行展示和比拼活動(dòng)。

無動(dòng)力滑翔機(jī)飛翔大PK材料是1張薄薄的紙，通過調(diào)整機(jī)翼角度、形狀等，使滑翔機(jī)能夠在空中飛翔，以飛行時(shí)間最長(zhǎng)、距離最遠(yuǎn)為勝利。

活動(dòng)總結(jié)

本項(xiàng)目引領(lǐng)學(xué)生通過科學(xué)探究過程獲取科學(xué)知識(shí)。過程具體表現(xiàn)為：圍繞已提出和聚焦的問題收集信息分析信息獲取證據(jù)經(jīng)過推理得出結(jié)論有效表達(dá)自己的探究結(jié)果并與他人交流。

在此過程中，學(xué)生初步運(yùn)用分類、抽象、類比、量化等思維方法；提高了運(yùn)用科學(xué)語(yǔ)言和與他人溝通、交流的能力；了解了通過科學(xué)探究達(dá)成共識(shí)的科學(xué)知識(shí)在一定階段是正確的，但是隨著新證據(jù)的出現(xiàn)，研究結(jié)果會(huì)不斷完善和深入，甚至?xí)l(fā)展變化。此外，學(xué)生將體會(huì)到科學(xué)原理轉(zhuǎn)化為技術(shù)才能改造周圍環(huán)境、方便日常生活、創(chuàng)造豐富多彩的人工世界，科學(xué)技術(shù)推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展和文明進(jìn)程。