雞蛋撞地球策劃書.doc

策劃書雞蛋撞地球是初見于20世紀80年代英國科促會青少年部組織的青少年科技活動，利用生雞蛋、降落傘材料、緩沖包裝材料等制作裝置使雞蛋撞地而不碎。背景材料雞蛋撞地球的活動于20世紀80年代初見于英國科促會青少年部組織的青少年科技活動，后由香港數(shù)理教育學會的老師們引入香港并在中小學生中開展；至90年代初，上海中國福利會少年宮將其進一步改進，并在上海青少年中組織開展，受到青少年們的歡迎；其后，廣州物理教學研究會的老師們又在廣州組織青少年進行“雞蛋撞地球”比賽，吸引了眾多青少年愛好者參加。活動目的學習應(yīng)用創(chuàng)造性思維方式去選擇解決問題的最佳方案；嘗試動手動腦相結(jié)合的創(chuàng)造方式。活動準備生雞蛋、降落傘材料、緩沖包裝材料等?；顒觾?nèi)容 在日常生活中大家早已熟知，生雞蛋從桌上掉到地下，就會摔破。這不就是“雞蛋撞地球”嗎？不然，我們這里所說的雞蛋撞地球，不僅雞蛋與地面的距離要遠遠大于桌子的高度，而且還要滿足兩個其它條件。1、雞蛋下落的高度在雞蛋撞地球活動中，要求雞蛋從1520多米高度下落與地面相撞，即要求參加活動的同學們從46層樓房的陽臺或窗口使手中的雞蛋下落。2、要使雞蛋撞地而不碎可以從兩方面加以考慮：一是延長雞蛋與地面撞擊時的相互作用時間，這可通過用普通容器（容器的材料、形狀、結(jié)構(gòu)不限）包裝雞蛋來實現(xiàn)；二是降低雞蛋撞擊地面前瞬間的速度，這可以通過在包裝容器上加起減速作用的降落傘而實現(xiàn)。不過，還要考慮的是，雞蛋須落入劃定的圓圈，這就增加了難度。同學們要通過不斷思維，不斷設(shè)計、試驗，不斷進行選擇，最可貴地是要運用每個人的直覺。我們相信，同學們通過上述活動，一定能有所發(fā)明，有所創(chuàng)造；許多可以保證雞蛋撞地而不碎的巧妙裝置，會在大家靈活的手指上誕生。（一）設(shè)計分析根據(jù)前面的分析，我們已經(jīng)明確了設(shè)計的關(guān)鍵的問題，接下來就是進行方案設(shè)計，通過收集有關(guān)資料及調(diào)查，目前比較成熟的方案有以下幾種：1、降落傘型： 降落傘型，顧名思義，就是利用降落傘，增大空氣阻力，以使雞蛋連同整個裝置平穩(wěn)落地。 這種方案最容易想到，因為跳傘、宇宙飛船減速，都運用了這個方法，效果很好。安全性極高，使整個裝置達到較小的速度即可勻速下落。裝置的重量也不會很重。唯一的缺點就是：受大氣擾動影響太厲害，會使實驗裝置飄忽不定，準確性較差，往往不能落到指定位置，從而影響了比賽成績。 2、外包裝型： 外包裝型，就是用較多的減震材料將雞蛋嚴嚴實實地包裹起來。比如泡沫、棉花、各種填充材料等。通過這些材料的緩沖作用，達到保護雞蛋的目的。 這種方案也較容易想到。平常生活中用各種填充材料保護貴重用品的方法相信大家都見到過。這的確是一個有效的方法。這種方案由于受空氣阻力影響很小，所以準確性較高。由于所使用的材料都是密度極小的，所以可將整個裝置的重量降到最低。但美中不足的是：整個裝置是自由下落狀態(tài)，到達地面時的速度較大，因而對裝置的堅固度和緩沖效果要求較高，安全性稍差一點。 3、不倒翁型： 不倒翁型，就是使整個裝置像不倒翁一樣，把重心盡可能降低，使得裝置下落時能保持穩(wěn)定狀態(tài)，確保始終讓一個面著地。那么保護工作只需要在這一個面做好就行了，從而節(jié)省了材料。 這種方案充分考慮到了上一種方案可能出現(xiàn)在空中翻滾現(xiàn)象，經(jīng)過改進形成的。其可靠性遠遠高于第一種方案，材料更節(jié)省，準確性更高。美中不足的就是為了確保裝置的重心降低，勢必要在底部放上一個質(zhì)量較大的物體，這就大大加重整個裝置，將影響比賽成績。 4、多面體型： 多面體型，就是把整個裝置制作成一個多面體，將雞蛋用結(jié)實的繩子固定在多面體的中央，使整個雞蛋懸空。裝置落地后，不論哪個面著地，雞蛋都不會著地，雞蛋就完好無損了。 這種方案無需額外的材料，只需要制作多面體的骨架和幾根線即可，用料極其節(jié)省，因而重量會大大降低。因受空氣阻力較小，所以穩(wěn)定性較好。但這種方案也有一個大的缺點就是多面體不易扎制，結(jié)實程度不高，落地后可能會散架，雞蛋也就岌岌可危了。 5、雙氣球型： 雙氣球型，就是將雞蛋放在一個氣球中，充入一定量空氣，在外面再套一個氣球，充入適量空氣。這樣兩層氣球之間就會形成一個氣墊，會使雞蛋免受地面的沖擊。 這種方案所用材料應(yīng)該是所有方案中最省的，重量只是兩個氣球的重量，幾乎可以忽略不計。但這種方案有一個致命的缺點就是兩層氣球之間有一塊是緊密接觸的，沒有氣墊的保護，如果此面著地，一切都完了。另外，由于重量太輕，受空氣擾動影響，其穩(wěn)定性也不是很好。 6、螺旋槳型： 螺旋槳型，就是在整個裝置上方安置一個螺旋槳，靠流動的空氣推動或遙控，使螺旋槳旋轉(zhuǎn)起來，以提高安全性和準確度。這極像直升飛機的飛行原理。 這種方案因螺旋槳的轉(zhuǎn)動而減小了裝置下落的速度，安全性更高。如果是遙控，準確性也會很高。問題是如何保證螺旋槳始終朝上，螺旋槳一旦不朝上，準確性將無從談起。如何保證螺旋槳平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)也是一個問題。 7、滑翔機型： 滑翔機型，顧名思義，就是將雞蛋懸掛在滑翔機下方，整個裝置就會在空氣中滑翔，最后會平穩(wěn)地降落。 這種方案準確性極差，降落地點不確定。如果不限制落地點的話，這無疑是一個好方案，安全性較高。在這種比賽規(guī)則下，不提倡這種方法。 8、鹽水型： 鹽水型，就是配一個密度很大的氯化鈉溶液，讓雞蛋漂浮在上面，落地后鹽水就充當了緩沖材料，保證雞蛋不破。 這種方案新穎獨特，用鹽水作緩沖，安全性較高，受到空氣阻力影響很小，準確性較高。但裝置不易控制，如果裝置在空中翻滾，鹽水灑出，就起不到保護作用了，因此，一定要保證裝置重心要穩(wěn)，并且盡可能降低。這種裝置的重量問題也是不容忽視的，畢竟，鹽水的密度要比泡沫大得多。 9、吸管組型： 吸管組型，用幾根吸管綁在一起做成吸管組，將幾組吸管組搭成金字塔形，將雞蛋夾在中間，用膠條固定。吸管由于是中空的，可以起到緩沖作用。 這種方案材料來源廣泛，重量輕，體積小，因而準確性較好。至于安全性嘛，可能要差一點，吸管的緩沖作用畢竟有限。 10、綜合型： 綜合型，就是將幾種保護措施結(jié)合起來使用，造出的裝置也是五花八門。 綜合型裝置的安全性肯定會大大提高，這是毫無疑問的。準確性很難說究竟是提高了還是降低了。不過有一點可以確定，那就是裝置的總重量大大增加，可能會影響比賽成績。 上面大體介紹了十種方案。其實還有很多方案，就不一一列舉了。不難看出，這十種方案各有利弊，很難找出一個十全十美的方案。而且，各種方案的偶然性較大。以上僅是從理論層面對各種方案進行了分析，實際操作中會有各種意想不到的事情發(fā)生。 比賽時當時的天氣狀況、場地情況、裝置制作情況、雞蛋的大小和形狀等，都會對比賽結(jié)果產(chǎn)生一定影響。 1、天氣狀況的影響： 天氣狀況對這種比賽的影響可以說是非常大的。主要影響是風力的大小。理想的天氣狀況應(yīng)該是幾乎沒有風，這樣才能保證一些需要借助空氣阻力來減速的裝置能夠平穩(wěn)降落。如果風太大，那么降落傘型、螺旋槳型、雙氣球型等類型的實驗裝置就會在風中搖擺不定，準確性會很差，安全性也會大大降低。 2、場地情況的影響： 場地情況的好壞直接影響了比賽成績。這里的場地場地主要是指裝置落地的場地。理想的場地應(yīng)該平坦、松軟，這樣會大大增加成功的幾率。這次比賽場地是大理石水平地面，堅硬無比，這就要求我們的裝置一定要結(jié)實，緩沖效果要好。 3、裝置制作情況的影響： 裝置制作的好壞具有很大的不確定性。試驗時試驗成功并不代表著在正式比賽中會成功。因為試驗時整個裝置從十幾米高的地方落下，會造成裝置整體或局部的損壞，如果再用試驗過的裝置去比賽，這些損壞造成的影響便會顯現(xiàn)出來。會讓認為安全可靠的裝置出現(xiàn)意外情況。如果再制作一個新的裝置，即使原理跟試驗時的裝置一模一樣也無法保證制作得和試驗時的裝置沒有差別，問題往往就出現(xiàn)在這細小的差別上。 4、雞蛋的大小和形狀的影響： 也許你會問：雞蛋的大小和形狀還對試驗效果有影響嗎？回答是肯定的。如將大小不等的一筐雞蛋晃幾晃，你會發(fā)現(xiàn)：大的雞蛋先破，小的雞蛋后破。由此可以得知：小的雞蛋更結(jié)實一點。如果拿兩個蛋殼厚薄不同不一樣的雞蛋相碰，一定是蛋殼薄的雞蛋先破。由此可以得知：蛋殼厚的雞蛋更結(jié)實一點。另外，形狀規(guī)則的雞蛋由于受力均勻，會比不規(guī)則的雞蛋結(jié)實。因此，所用雞蛋太長、太圓、太扁或鼓出一塊、凹下一塊都不行。選擇雞蛋的時候一定要注意 由此可以看出，這種比賽中許多不確定因素都是人們難以預(yù)料的。對于前兩種影響，對每一個參賽者都是公平的。條件好對大家都好，條件不好對大家都不好。對于后兩種影響，要求我們一定要細心，力求將裝置調(diào)試得完美無缺，比賽時才能確保萬無一失。（二）方案的構(gòu)思和確定經(jīng)過上述的分析，根據(jù)實際情況，我們構(gòu)思了以下幾種方案，分別見如下草圖：A 多面體型 （1）長方體泡沫外殼（2）柔性填充物（3）減速塑料袋（4）細線（5）防彈海綿雙面膠 B 熱氣球型 （1）可樂瓶外殼（2）固定雞蛋塑料袋（3）緩沖、固定網(wǎng)狀海綿套袋（4）減速塑料袋（5）細線（6）防彈海綿雙面膠以上兩種方案所用結(jié)構(gòu)簡單、取材容易、制作成功率高，由于方案A是一種傳統(tǒng)式普及型的方案，而方案B是一種新型的結(jié)構(gòu)，也許是一種首創(chuàng)的設(shè)計方案。因此我決定選用方案B來制作。三、 制作模型1、繪制圖樣“雞蛋撞地球”的設(shè)計圖樣 2、制作步驟（1）所用材料：雞蛋一個、可樂瓶一個、透明塑料袋大小各一個，套蘋果用的網(wǎng)狀海綿套一個、細線、海綿雙面膠一個，雙面膠一個。（2）工具：剪刀（3）按設(shè)計圖樣劃線 按設(shè)計圖樣的高度在可樂瓶上劃線，把網(wǎng)狀海綿套按三等分劃線，(4) 按要求剪切、鉆孔用剪刀把可樂瓶按劃線處剪切，然后在上開口下約1厘米處沿相互垂直的對角線處的殼體上穿四個小孔，把網(wǎng)狀海綿套剪成三等分，剪兩條約20厘米的細線，（6）裝配先把雞蛋裝在小塑料袋里，使雞蛋兩端沿豎直方向放置，可用雙面膠把雞蛋和塑料袋固定，再沿雞蛋體的最大直徑處套上三層海綿套（用雙面膠固定），使這個裝置剛好能放進可樂瓶，然后把塑料袋貼在塑料袋的上端開口處，使雞蛋按規(guī)定位置固定。把細線在四個小孔分兩邊系好，線的上端分別分別和大塑料袋的兩邊系好。在塑料瓶的底部按塑料瓶的底部大小貼上海綿雙面膠。四、 測試、評估及優(yōu)化測試時，首先，一定要將自己的裝置對準投擲點。再次，投放時使落地面朝下，確保