看誰的吸管飛最遠(yuǎn)--簡易飛機(jī)改造

1、科別：物 理 科組別：國 小 組作品名稱：看誰的吸管飛最遠(yuǎn)簡易飛機(jī)改造關(guān)鍵詞：簡易飛行器，虎克定律，速率編號：看誰的吸管飛最遠(yuǎn)簡易飛機(jī)改造壹、摘要 飛行是門兒很奇妙的學(xué)問，它牽涉到力、氣流、飛行器的構(gòu)造等因素。在這次的科展中，我們想透 過紙、吸管等簡單的器具，使飛行器飛起來，看哪種飛行器飛最遠(yuǎn)。我們先參照對照組，改良出四種類型的飛行器，再以手試飛，計算各架飛行器的平均飛行距離、觀 察飛行狀態(tài)，且由各類型飛行器中挑選一飛行距離最遠(yuǎn)的優(yōu)良飛行器並互相比較。事後大家發(fā)現(xiàn)，由於每個人的身高不同，加上每次用力的大小、發(fā)射的角度不一，造成變因太多， 所測得的飛行距離不夠客觀。所以，我們根據(jù)虎克定理，設(shè)計了

2、一種能控制發(fā)射力量及角度的發(fā)射器。透過客觀的發(fā)射器，我們試飛了對照組飛行器、四優(yōu)良飛行器，比較其平均飛行距離與飛行速率。 再者，試飛時我們發(fā)現(xiàn)各類型飛行器的飛行狀態(tài)皆不同，所以我們又利用錄影機(jī)、電腦動畫技術(shù)來 了解、模擬各飛行器的飛行狀態(tài)。貳、研究動機(jī) 有一次我們在一本科學(xué)書上，找到一個又有趣又好玩的實驗簡易飛行器，而且只要用一些日常用 品就可以做成。所以，我們就對簡易飛行器非常的有興趣，並且在自然課本第8 冊中學(xué)到彈簧彈力大小的知識，而且也在暑假中做過一些有關(guān)於飛行的實驗，為了讓吸管飛行比賽更準(zhǔn)確，我們自製發(fā)射臺看 誰的吸管飛機(jī)飛得最遠(yuǎn)。參、研究目的一、了解不同形狀飛行器的製作方法。二、了解

3、圓形飛行器和其他形狀飛行器的比較。三、了解虎克定理對飛行器的應(yīng)用。四、製作準(zhǔn)確度高的發(fā)射器。五、找出最好的飛行器。肆、研究問題 問題一：篩選出一種對照組的機(jī)型？ 問題二：吸管加倍、機(jī)翼加多與移動中翼位置，飛行的變化？ 問題三：吸管加長、前翼彎成異同波浪型，會影響飛行數(shù)據(jù)嗎？ 問題四：長方形中翼的長短與位置，飛行變化？ 問題五：尾翼增加不同形狀的紙片，哪種飛得比較遠(yuǎn)？ 問題六：應(yīng)用虎克定律製作發(fā)射器？問題七：試飛各組優(yōu)良飛行器，與對照組做比較？伍、研究器材 長短不同的吸管、雲(yún)彩紙、雙面膠、剪刀、捲尺、膠帶、牙籤、影印紙、厚紙板、圖畫紙、照相機(jī)、錄 影機(jī)、標(biāo)籤、磁片、電腦、天秤、砝碼、夾子、彈簧、

4、壓線條、鋁片、塑膠管、焊槍、碼錶、木板、紙 板、長方體紙盒陸、研究過程問題一：篩選出一種對照組的機(jī)型？ 方法略350300250飛行 距 離（公分）前後相同 前小後大飛行距離前後相同前小後大0圖52005011表一之（一）：兩種機(jī)型試飛比較表飛機(jī)次型 數(shù) 行距 型 離J 生D生F生B生前後 相同前小 後大前後 相同前小 後大前後 相同前小 後大前後 相同前小 後大1150cm590cm91cm257cm230cm462cm170cm191cm2110cm620cm183cm536cm150cm560cm174cm120cm3240cm330cm124cm266cm330cm188cm88cm1

5、81cm4266cm290cm315cm50cm157cm267cm174cm92cm5140cm320cm266cm166cm272cm404cm299cm86cm6116cm354cm246cm170cm173cm235cm135cm195cm7325cm154cm268cm232cm386cm183cm220cm110cm8195cm245cm215cm267cm140cm243cm114cm184cm9300cm268cm283cm190cm290cm293cm142cm250cm10166cm244cm133cm154cm334cm196cm197cm337cm表一之（二）：四人平均

6、數(shù)據(jù)比較姓名前後相同（公分）前小後大（公分）J 生200.8341.5D生214.2219.6F生246.2303.1B生171.3174.6表一之（三）：兩架飛機(jī)平均數(shù)據(jù)前 後 相 同（公分）前 小 後 大（公分）208.1259.6結(jié)果分析：由於機(jī)型前小後大飛行距離較遠(yuǎn)，所以選它為對照組，和組員們做的飛機(jī)作比較，有什麼相同處及不同處，並看哪一架飛行的距離較遠(yuǎn)。機(jī)型前後相同雖然能飛一段距離，但因為不及前小後大的機(jī)型，所以被淘汰。問題二：吸管加倍、機(jī)翼加多與移動中翼位置，飛行的變化？ 方法略第一類機(jī)型前翼第二類機(jī)型前翼第四類機(jī)型前翼前翼第五類機(jī)型共分為五種機(jī)型 B1、B2、B3、B4、B5，試

7、飛 B 種機(jī)型的各種飛機(jī)每種機(jī)型再分成 5 種不同機(jī)翼寬度，共做成 25 架飛機(jī)表二之（一）：各種機(jī)型的質(zhì)量B1（寬 2cm）3.1gB2（寬 2cm）3.1gB1-1（寬 2.5cm）3.2gB2-1（寬 2.5cm）3.2gB1-2（寬 3cm）4gB2-2（寬 3cm）4gB1-3（寬 3.5cm）4.2gB2-3（寬 3.5cm）4.2gB1-4（寬 4cm）4.5gB2-4（寬 4cm）4.5gB3（寬 2cm）3.1gB4（寬 2cm）3.1gB5（寬 2cm）3.1gB3-1（寬 2.5cm）3.2gB4-1（寬 2.5cm）3.2gB5-1（寬 2.5cm）3.2gB3-2 （

8、寬 3cm）4gB4-2（寬 3cm）4gB5-2（寬 3cm）4gB3-3（寬 3.5cm）4.2gB4-3（寬 3.5cm）4.2gB5-3（寬 3.5cm）4.2gB3-4 （寬 4cm）4.5gB4-4（寬 4cm）4.5gB5-4（寬 4cm）4.5g首先，自己先將 25架飛機(jī)都試飛幾次，發(fā)現(xiàn) B1和B2是 25架飛機(jī)裡飛得最遠(yuǎn)的 所以，選出 B1和 B2，和其他組員一起試飛。表二之（二）：組員飛行數(shù)據(jù)表（ B1 飛行器）D生J 生F生B生第1次351cm297cm306cm478cm第2次388cm325cm504cm392cm第3次387cm246cm389cm356cm第4次2

9、80cm297cm187cm469cm第5次378cm406cm290cm410cm平均336.4cm314.1cm335.1cm421cm500飛行距離（公分D生J生F生B生圖二之（一）：個人飛行距離平均值比較（ B1 飛行器）D生J 生F生B生第1次351cm506cm270cm465cm第2次522cm490cm396cm367cm第3次500cm564cm473cm470cm第4次396cm495cm397cm352cm第5次405cm491cm470cm462cm平均401. 1cm509.1cm423.1cm434.4cm表二之（三）：組員飛行數(shù)據(jù)表（ B2 飛機(jī)）飛行距離（公分圖

10、二之（二）：個人飛行距離平均值比較（ B2 飛行器）飛行距離（公分B1飛機(jī)B2飛機(jī)J生F生B生D生圖二之（三）：B1、B2 飛行距離比較圖B1飛機(jī)B2飛機(jī)005003001飛行距離（公分表二之（四） :四人數(shù)據(jù)比較表姓名B1 飛機(jī)B2 飛機(jī)J 生314.1cm509.1cmD生336.4cm401.1cmF生335.1cm423.1cmB生421cm434.4cm平均351.65cm441.925cm圖二之（四）：B1、B2 平均飛行距離比較圖結(jié)果分析：1.由上的實驗，可知機(jī)型 B2 飛的最好，所以決定把它和其他組員做的飛機(jī)、對照組一起做比較。2.雖然機(jī)型 B1飛的很好，但是機(jī)型 B2飛的更好

11、，所以把機(jī)型 B1 給淘汰掉。問題三：吸管加長、前翼彎成波浪型，會影響飛行數(shù)據(jù)嗎？方法略組別A 組B 組平均（公分）427.84541.8表三之（七）：兩組飛機(jī)的平均數(shù)據(jù)飛行距離（公分000000006543圖三之（五）：兩組飛機(jī)的平均數(shù)據(jù)100問題四：長方形中翼的長短與位置，飛行變化？方法略問題五：尾翼增加不同形狀的紙片，哪種飛得比較遠(yuǎn)？方法略3.每架飛機(jī)各試射 5 次，總計試射 25次。 （請見本頁照片 ）問題六：應(yīng)用虎克定律製作發(fā)射器？ 實驗時，由於我們四人身高不同、發(fā)射角度不容易控制、用力也大小不一，造成同一 架機(jī)型每個人射的距離都差很多，甚至同機(jī)型同一個人，因為每次投射的力道和角度不

12、同，數(shù)據(jù)都會有 很大的差別，所以我們想設(shè)計一個發(fā)射器，可控制力的大小、發(fā)射角度與發(fā)射時的高度位置 圖六之（一）發(fā)射器一號 圖六之（二）發(fā)射器二號圖六之（三）發(fā)射器三號表六之（一）：彈簧伸長量和加掛物重的關(guān)係表彈簧原長（ L0=4 cm）加掛物重（ g）全長（ cm）伸長量（ cm）10010.710.7-4=6.71501515-4=1120019.519.5-4=15.525023.823.8-4=19.830028.828.8-4=24.8測量彈簧伸長量和加掛物重的關(guān)係問題七：試飛各組優(yōu)良飛行器，與對照組做比較？方法略柒、研究結(jié)果一、機(jī)型前小後大飛行距離較遠(yuǎn)，所以選它為對照組。二、機(jī)型 B

13、2二枝吸管連結(jié)，三個圓圈機(jī)翼飛的較同組其他機(jī)型遠(yuǎn)，所以決定把它和組員做的飛 機(jī)、對照組一起做比較。三、機(jī)型 F9 飛機(jī)前波浪形機(jī)翼，後圓圈機(jī)翼飛得較同組其他機(jī)型遠(yuǎn)，因此取它和對照組、組 員做的飛機(jī)一起做比較。四、機(jī)型 D6二個圓圈機(jī)翼加一長方形中翼飛的較同組其他機(jī)型遠(yuǎn)，所以決定把它和組員做的 飛機(jī)、對照組一起做比較。五、機(jī)型 J8二個圓圈機(jī)翼加一長方形紙片尾翼飛的較同組其他機(jī)型遠(yuǎn)，所以決定把它和組員做 的飛機(jī)、對照組一起做比較。六、用手試飛各組優(yōu)良機(jī)型平均飛行距離：捌、結(jié)論及討論一、我們以前都以為問題一中成為對照組的飛行器前小後大的機(jī)翼，飛得比所有飛行器遠(yuǎn)，因 為它最遠(yuǎn)能飛到 620公分，飛得

14、也很穩(wěn)定。在問題二中，我們又製作了另一類型飛行器，它能 飛得比對照組遠(yuǎn)，更可以穩(wěn)定的飛行，但在製作上，由於需要連接吸管，所以不一定能夠平行 成為一直線，試飛時也因為吸管往上翹，造成機(jī)頭朝上往回飛行並墜地，後來我們試著用膠帶 捆住吸管連接處，雖然重了點，但也因為重量使它飛得更遠(yuǎn)。二、大家只要有點子，就製作飛機(jī)試射，後來再慢慢改良。問題三及問題五的飛機(jī)也是這樣，波浪 型的前翼使它飛得很遠(yuǎn)，但也使它飛得不穩(wěn)定。降落時也常損壞到飛機(jī)的前翼，射久了就會略 有差異。而且，波浪型的前翼是用手彎成的，不具準(zhǔn)確性，每架的彎度都些有差異，也影響到 飛行，這是目前唯一想不到方法解決的問題。三、另外還有一種飛機(jī)，命名

15、為 J1? J26，風(fēng)車式的附加尾翼調(diào)節(jié)飛行器的飛行，但是，飛機(jī)質(zhì)量 及附加尾翼長寬的比例互相配合後，才能飛得遠(yuǎn)，不然就會造成機(jī)頭朝上往回飛行並墜地。四、後來，我們發(fā)現(xiàn)，由於每次試射的用力大小及角度的不同，造成變因太多，無法準(zhǔn)確的控制， 所以，我們設(shè)計了一種發(fā)射器，可控制發(fā)射力量大小、發(fā)射角度及發(fā)射時的高度位置利用彈簧 瞬間的彈力，可將飛行器發(fā)射出去，這就好比我們用手射時，先將它拖曳一段距離後再投射出 去的動作，因此我們採用彈力發(fā)射器來彈射飛機(jī)。而發(fā)射時，我們又設(shè)計了一種用鋼鐵或鋁製 成的凹槽形發(fā)射軌道，如此效果較好，可控制飛行高度及角度。五、後來，我們把每個人自製的飛行器中挑出飛最遠(yuǎn)的一架

16、，再利用發(fā)射器以不同大小的力量試射， 看看飛行距離會不會與推力成正比，並利用碼錶測出時間以計算飛行速度（公式：距離除以時 間等於速度），來改良每種飛機(jī)的缺點。六、我們發(fā)現(xiàn)， B2 飛機(jī)由於前翼比後翼小，造成頭輕腳重，推力較大時，會使機(jī)頭朝上往回飛行並墜地。所以必須讓前翼與後翼相互平衡，才能使飛機(jī)避免這種缺點。 J8 飛機(jī)也有這種困擾。 D6 飛機(jī)則是因為機(jī)身太輕，推力較大時可能還會造成一種阻力，使它飛的不遠(yuǎn)。 F9 飛機(jī)的前翼由 於是用厚紙板製的，因此比後翼重，造成頭重腳輕，推力較小反而還會使其垂直墜地。七、從發(fā)射器了解簡易飛行器的問題尚需改造，希望從發(fā)射以後的飛行路徑作為比較參考，發(fā)現(xiàn)最 大

17、的問題在於重心，我們以錄影方式並以小畫家畫出路徑圖互相比較，希望找出其他人飛行器 的優(yōu)點，拼出一架飛得又遠(yuǎn)又最穩(wěn)定的滑翔飛行器。玖、參考資料書名作者出版社出版日期出版地頁數(shù)飛機(jī)與火箭莊朝根世一文化事 業(yè)有限公司民國 72 年臺南市P 36機(jī)械大百科大衛(wèi)麥考利貓頭鷹出版 社民國 83 年臺北市P 118飛行H蓋福特 斯蒂弗貓頭鷹出版 社民國 64 年臺北市全部應(yīng)用科學(xué)洪建全書評書目社民國 63 年臺北市P 6572漢聲小百科漢生雜誌社英文漢聲出 版有限公司民國 66 年臺北市P 6669機(jī)械的功能徐素玫主編人類文化事 業(yè)有限公司民國 87 年臺北縣全部發(fā)現(xiàn)科學(xué)之應(yīng)用科學(xué)吳宗遠(yuǎn)譯遠(yuǎn)哲基金會民國 89 年臺北市全部拾、附錄簡易飛行器活動照片集錦照片 2： 日期：90年10月 23日 地點：教育大樓五樓的圖書館門口 內(nèi)容