我的一下環(huán)球飛行②

2017-02-08 19:39:50

少年科學(xué) 2016年6期

關(guān)鍵詞：紙球強(qiáng)風(fēng)歐文

概述

摘要

·2007年，23歲的巴林頓·歐文成為最年輕的單人環(huán)球飛行者，他也是實(shí)現(xiàn)這一壯舉的第一位黑人。

·飛行途中，歐文好幾次遇到了危險(xiǎn)的大氣條件。他運(yùn)用自己的飛行技巧以及對(duì)于飛行中升力、重力、阻力和推力四種力的理解，最終化險(xiǎn)為夷。

·核心概念（小學(xué)低年級(jí)）：力和運(yùn)動(dòng)——對(duì)一個(gè)物體施加推力或拉力能改變其運(yùn)動(dòng)速度或運(yùn)動(dòng)方向，還能使其開始或停止運(yùn)動(dòng)。

·核心概念（小學(xué)中高年級(jí)）：力和運(yùn)動(dòng)——力作用于特定物體，既有大小也有方向。靜止?fàn)顟B(tài)的物體上通常作用著好幾個(gè)力，但它們相加的總和為零。如果力的總和不為零，就能改變物體的運(yùn)動(dòng)速度或運(yùn)動(dòng)方向。

·跨學(xué)科概念：原因和結(jié)果。

課程標(biāo)準(zhǔn)

核心要求

·描述文中的一系列歷史事件、科學(xué)觀念或科學(xué)概念、技術(shù)流程等各個(gè)步驟之間有何聯(lián)系，使用的語言要體現(xiàn)時(shí)間、順序和因果。

·撰寫幾段敘述性文字，其中要詳細(xì)說明一個(gè)事件或一串相繼發(fā)生的事件，要包含對(duì)于行為、想法和感受的細(xì)致描述。要用表示時(shí)間的詞語標(biāo)出事件順序，文章要完整。

·使用紙質(zhì)或電子的詞匯表或初級(jí)詞典來確定或澄清關(guān)鍵字詞的精確含義，紙質(zhì)和電子版皆可。

科學(xué)要求

·預(yù)期表現(xiàn)：以合作的方式規(guī)劃并實(shí)施一項(xiàng)研究，以得出的數(shù)據(jù)作為論證的基礎(chǔ)，其間要開展恰當(dāng)?shù)尿?yàn)證。要注意控制變量，還要考慮試驗(yàn)的次數(shù)。

·科學(xué)和工程實(shí)踐：規(guī)劃并實(shí)施研究。

所需材料

·索引卡，干凈白紙，訂書機(jī)，詞典，剪刀，膠帶紙，一大張藍(lán)色工作紙，紙袋，骰子，作為游戲道具的小型物件若干

·將雜志第4～5頁(yè)的地圖放大一份

補(bǔ)充材料

·關(guān)于巴林頓·歐文的更多信息：

http：∥www.experienceaviation.org

·四種力對(duì)于飛機(jī)的影響：

http：∥www.grc.nnsn.gov/WWW/k-12/airplane/forces.html

背景資料

·2007年，巴林頓·歐文成為最年輕的單人環(huán)球飛行者，也是做到這一點(diǎn)的第一位美國(guó)黑人。當(dāng)時(shí)他23歲。

·在做出獨(dú)自環(huán)球飛行的決定后，歐文用了5年時(shí)間募集贊助，用別人捐贈(zèng)的零件制造了一架飛機(jī)，他將飛機(jī)命名為“靈感號(hào)”。2007年3月23日，他駕機(jī)從美國(guó)邁阿密起飛出發(fā)。

·歐文的成就非同小可，尤其是因?yàn)樗{駛的飛機(jī)沒有除冰系統(tǒng)和氣象雷達(dá)。缺少這兩樣工具，掌握飛行中的四種力顯得尤為重要。

升力：將物體向上推舉的力。

重力：使物體朝著地球中心掉落的力。

推力：將物體向前推進(jìn)的力。

阻力：使物體的運(yùn)動(dòng)變慢的力。

·飛行途中，歐文遭遇了沙塵暴、季風(fēng)、雷暴和冰霜，每一次遭遇都是對(duì)他飛行技術(shù)的考驗(yàn)。

·沙塵暴的強(qiáng)風(fēng)增加了阻力。歐文的對(duì)策是加大引擎以更大的推力對(duì)抗阻力。

·季風(fēng)中的上升氣流和下降氣流嚴(yán)重干擾了飛機(jī)的高度。為了保持高度，他竭力在重力和升力之間求得平衡。

·飛機(jī)機(jī)翼的形狀是為了制造升力。結(jié)冰會(huì)增加機(jī)翼的重量，并增大阻力。為了對(duì)抗阻力，飛行員必須增加推力。

信息速遞

·歐文起飛時(shí)，只帶了30美元現(xiàn)金，僅有600小時(shí)的飛行經(jīng)驗(yàn)。

·歐文的旅程用了97天時(shí)間，停留了26站。

閱讀準(zhǔn)備

預(yù)習(xí)

為什么它們會(huì)飛

1.在索引卡上寫出下列詞語：鳥，飛機(jī)，大黃蜂，蝴蝶。

2.請(qǐng)一名學(xué)生挑出一張卡片，并在黑板上畫出卡片上的詞語。畫畫的學(xué)生不能說話，也不能提供暗示。畫完后，請(qǐng)全班學(xué)生在一分鐘內(nèi)猜出這位學(xué)生畫的是什么。

3.再請(qǐng)三名學(xué)生畫出剩下的三樣?xùn)|西。等全班認(rèn)出了這些東西后，請(qǐng)大家說說這四樣?xùn)|西有什么共性。

（都會(huì)飛。）然后追問幾個(gè)較難的問題：它們是怎么飛的？是如何保持在空中的？鼓勵(lì)全班學(xué)生交流想法。

詞匯

分組活動(dòng)，集思廣益

1.開始活動(dòng)前，另取一張索引卡，在上面寫下“小辭典”中的詞語和定義。

2.向?qū)W生提問：他們?cè)趯W(xué)習(xí)科學(xué)詞語時(shí)，什么方法最有幫助？是閱讀定義，參考插圖，還是觀看演示？請(qǐng)學(xué)生們交流經(jīng)驗(yàn)，并鼓勵(lì)他們說出有效的學(xué)習(xí)方法。

3.將全班學(xué)生分成4組，每組發(fā)一張卡片。告訴組員：他們有10分鐘時(shí)間，考慮如何將卡片上的詞語和定義教給全班同學(xué)。在各組之間巡查，在他們需要時(shí)提供幫助。

4.請(qǐng)各組向全班演示。每次演示之后，鼓勵(lì)下面的學(xué)生說說自己學(xué)到了哪些關(guān)于這個(gè)詞語的知識(shí)，又認(rèn)為它是什么意思。

5.當(dāng)所有小組演示完畢，展示雜志第7頁(yè)“小辭典”中的詞語，和全班一起逐個(gè)溫習(xí)，直到學(xué)生對(duì)每個(gè)詞語都有了透徹理解。

聯(lián)想學(xué)習(xí)

整合已有的知識(shí)

1.向?qū)W生提問，他們對(duì)“阻力”這個(gè)詞語有何認(rèn)識(shí)，在哪里聽說過這個(gè)詞語，認(rèn)為它是什么意思。作為演示，請(qǐng)一名學(xué)生在地板上拖一件東西。

2.展示雜志第7頁(yè)“小辭典”。請(qǐng)一名學(xué)生朗讀“阻力”的定義。幫助學(xué)生將他們對(duì)這個(gè)詞已有的理解與其科學(xué)定義聯(lián)系起來。比如告訴他們將一件重物拉上山丘時(shí)，你的速度就會(huì)變慢。鼓勵(lì)學(xué)生在頭腦中形成這個(gè)詞語的意象。

3.對(duì)剩下的詞語重復(fù)這個(gè)過程。

語言訓(xùn)練

閱讀探索

建立聯(lián)系

1.展示雜志第1頁(yè)，讓學(xué)生閱讀片刻，然后提問。

這篇文章的主人公是誰？（一名飛行員。）

他完成了什么任務(wù)？（獨(dú)自環(huán)球飛行。）

他借用了什么力量？（運(yùn)動(dòng)中的力。）

2.向?qū)W生說明，巴林頓·歐文是最年輕的單人環(huán)球飛行者，也是做到這點(diǎn)的第一位黑人。告訴學(xué)生，在這篇文章里，他們將會(huì)讀到歐文遭遇的一些困難，還會(huì)知道他是如何運(yùn)用力和運(yùn)動(dòng)的知識(shí)克服這些困難的。和學(xué)生一起閱讀文章，然后提問：從哪一個(gè)字可以看出，歐文是在講他自己的故事？（“我”。）

3.給每個(gè)學(xué)生發(fā)一張活動(dòng)卡，指導(dǎo)他們閱讀卡片頂部的定義。然后要他們?cè)诿總€(gè)定義旁的空白處畫一個(gè)箭頭，標(biāo)出飛機(jī)受到的各種力的方向。最后檢查結(jié)果，確保學(xué)生理解每一種力的作用。

4.全班學(xué)生一起閱讀文章。在讀完沙塵暴、季風(fēng)和冰霜的描寫后停下，鼓勵(lì)學(xué)生描述這些天氣，并說一說歐文的飛機(jī)在這些天氣中的遭遇。問問他們：其中牽涉到了運(yùn)動(dòng)中的哪些力？指導(dǎo)他們?cè)诨顒?dòng)卡上記錄這些信息。寫作探索

你在什么時(shí)候有過夢(mèng)想

1.展示雜志第7頁(yè)。請(qǐng)一名學(xué)生朗讀文章最后一段。然后全班一起討論：這些語句表現(xiàn)了歐文的哪些品質(zhì)？鼓勵(lì)學(xué)生思考：這使他們對(duì)自己有了哪些認(rèn)識(shí)？

2.要學(xué)生回憶一個(gè)自己“絕不放棄”的時(shí)刻。當(dāng)時(shí)他們想做什么事？后來做成了嗎？中間又遇到了什么困難？

3.指導(dǎo)學(xué)生像歐文那樣，從自己的角度出發(fā)，寫下當(dāng)時(shí)的經(jīng)歷。鼓勵(lì)低年級(jí)學(xué)生描述自己當(dāng)時(shí)的想法、行動(dòng)和感情。指導(dǎo)中高年級(jí)學(xué)生在這些之外還要加進(jìn)對(duì)話。告訴學(xué)生，敘述時(shí)要使用“首先”“接著”“然后”“最后”等詞語，一步步引導(dǎo)讀者。最后提醒他們：每個(gè)故事都需要一個(gè)結(jié)局，即使他們的旅程并沒有結(jié)束。

拓展訓(xùn)練

編寫一本“運(yùn)動(dòng)中的力”的詞典

1.展示雜志第7頁(yè)，仔細(xì)閱讀“小辭典”。鼓勵(lì)學(xué)生解釋這部分的作用。（定義重要詞匯。）

2.指導(dǎo)學(xué)生瀏覽文章，并圈出他們認(rèn)為難懂的詞語。接著將全班學(xué)生分成若干小組。指導(dǎo)組員對(duì)比各自的發(fā)現(xiàn)，然后制作一張清單，列出每個(gè)組員圈出的詞語。

3.給每個(gè)學(xué)生發(fā)3張白紙，讓他們疊在一起后對(duì)折，并用訂書機(jī)訂成一本小書。

4.指導(dǎo)學(xué)生翻開這本新書的第1頁(yè)，并將這一頁(yè)分成3個(gè)部分，分別標(biāo)上“A”“B”和“C”。然后對(duì)后面的幾頁(yè)如法炮制，一直標(biāo)到“Z”。

5.給每組發(fā)一本詞典，或者要他們上網(wǎng)查找。指導(dǎo)各組學(xué)生查找清單上每個(gè)詞語的意思，然后在他們制作的新書上記下這些詞語和它們的定義。每個(gè)詞語都要按拼音記在相應(yīng)的字母下方。給予學(xué)生鼓勵(lì)，必要時(shí)提供幫助。

科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)探究

平衡運(yùn)動(dòng)中的力

1.板書“阻力”“升力”“重力”和“推力”。全班一起溫習(xí)，確保學(xué)生理解它們的意思。必要的話，展示雜志第7頁(yè)“小辭典”，讓學(xué)生們有一個(gè)更加透徹的理解。

2.給每個(gè)學(xué)生發(fā)一張索引卡。讓他們將卡片裁成兩半，交叉重疊，用膠帶固定成一個(gè)“十”字。

3.讓學(xué)生用鉛筆在十字的四條臂上寫上四種力，然后檢查結(jié)果。他們是否把相互對(duì)抗的力寫在了相反的臂上？（升力對(duì)引力，阻力對(duì)推力）如果沒有，就叫他們?cè)賹懸淮巍?/p>

4.要求學(xué)生調(diào)整十字的方向，使得“重力”位于左面，然后指導(dǎo)他們做一個(gè)小紙球，放到十字中央。接著提問：當(dāng)紙球靜止不動(dòng)時(shí)，它受到了哪些力的作用？

（全部四種力。）紙球?yàn)槭裁床粍?dòng)？（它受到的力是平衡的，作用于它的力的總和為零。）

5.叫學(xué)生將十字向左傾斜。這下發(fā)生了什么？（紙球滾到了左邊。）是哪一種力在起作用？

（重力。）紙球滾走了嗎？如果滾走了，那是為什么？（受力太大了。）你需要增加哪種力才能防止紙球再次滾動(dòng)？（升力。）

6.安排學(xué)生兩兩搭檔，要他們輪流將十字傾斜。鼓勵(lì)他們控制傾斜的力度，使紙球始終停留在十字上。要求學(xué)生向搭檔解釋，每一次紙球改變方向，它的受力都有什么變化。拓展訓(xùn)練

愿力與你同在

1.開展這項(xiàng)活動(dòng)之前，先做如下準(zhǔn)備：

制作一塊游戲板，將原文第6～7頁(yè)上的地圖放大，然后用膠帶粘在一大張藍(lán)色工作紙上。

在幾張紙片上寫下“重力”“升力”“阻力”“推力”“變大”“變小”等詞。在3個(gè)紙袋上貼上“重力/升力”“阻力/推力”和“變大/變小”的字樣。然后將紙片投進(jìn)對(duì)應(yīng)的紙袋里。

取一個(gè)骰子和一些小物件，作為游戲道具。

2.將全班學(xué)生分成5組，每組發(fā)1件游戲道具。

3.向全班講解游戲規(guī)則。

基本規(guī)則：各組都將自己的道具放在美國(guó)佛羅里達(dá)州的邁阿密。每組出一名玩家擲骰子。點(diǎn)數(shù)最高的組先玩。

起飛：每次玩家走到站點(diǎn)（有飛機(jī)圖標(biāo)處），必須起飛。起飛前先從“重力/升力”袋子中抽一張紙片，如果上面寫的是“重力”，玩家就被禁錮在地面，只能等下次輪到了再抽。如果上面寫著“升力”，玩家就再擲骰子，并依照點(diǎn)數(shù)在游戲板上向前移動(dòng)。

飛行：要在站點(diǎn)之間飛行，各小組就要從“阻力/推力”和“變大/變小”袋子里分別抽出紙片。他們要懂得力的大小變化對(duì)飛機(jī)的受力情況有何影響。（學(xué)生可以相互交流。）然后擲出骰子，并根據(jù)擲出的點(diǎn)數(shù)向前或向后移動(dòng)。

降落：玩家走到距離站點(diǎn)圖標(biāo)三步之內(nèi)都必須降落。降落前也要擲骰子，只有擲出了正好所需的步數(shù)才能降落，否則就要在降落點(diǎn)左右盤旋，直到擲出了相應(yīng)的步數(shù)再降落。若要再次起飛，就必須在紙袋子里摸出“升力”紙條。

空中的麻煩：如果玩家向后飛行，并且走到了距離一個(gè)站點(diǎn)三步之內(nèi)，他就必須降落。降落時(shí)要遵循上述程序。

最終目的地：首先繞地球一圈回到原點(diǎn)的小組為贏家。

活動(dòng)卡

運(yùn)動(dòng)中的力

用箭頭標(biāo)出運(yùn)動(dòng)中的每一種力，說明這種力是推動(dòng)飛機(jī)還是拖拽飛機(jī)。

評(píng)估表

閱讀下列問題，選擇正確答案，或在橫線上寫出答案。

1.哪種力會(huì)將物體引向地面？

A.重力。

B.阻力。

C.升力。

2.哪種力使飛機(jī)加速飛行？

A.推力。

B.升力。

C.重力。

3.飛機(jī)遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí)為什么會(huì)減速？

A.強(qiáng)風(fēng)制造了升力。

B.強(qiáng)風(fēng)制造了推力。

C.強(qiáng)風(fēng)制造了阻力。

4.飛機(jī)的機(jī)翼為什么是下面平坦、上面彎曲？

A.為了制造阻力。

B.為了制造升力。

C.為了制造重力。

5.說出運(yùn)動(dòng)中的四種力。飛行員為什么必須理解這些力的原理？

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活動(dòng)卡（答案）