看誰(shuí)的吸管飛最遠(yuǎn)--簡(jiǎn)易飛機(jī)改造

1、 科別：物 理 科 組別：國(guó) 小 組 作品名稱：看誰(shuí)的吸管飛最遠(yuǎn)簡(jiǎn)易飛機(jī)改造 關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)易飛行器，虎克定律，速率編號(hào)：看誰(shuí)的吸管飛最遠(yuǎn)簡(jiǎn)易飛機(jī)改造壹、摘要飛行是門(mén)兒很奇妙的學(xué)問(wèn)，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(guò)紙、吸管等簡(jiǎn)單的器具，使飛行器飛起來(lái)，看哪種飛行器飛最遠(yuǎn)。我們先參照對(duì)照組，改良出四種類型的飛行器，再以手試飛，計(jì)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(gè)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(cè)得的飛行距離不夠客觀。所以，我們根據(jù)虎克定理，設(shè)計(jì)了

2、一種能控制發(fā)射力量及角度的發(fā)射器。透過(guò)客觀的發(fā)射器，我們?cè)囷w了對(duì)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(shí)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(dòng)畫(huà)技術(shù)來(lái)了解、模擬各飛行器的飛行狀態(tài)。貳、研究動(dòng)機(jī)有一次我們?cè)谝槐究茖W(xué)書(shū)上，找到一個(gè)又有趣又好玩的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)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(duì)簡(jiǎn)易飛行器非常的有興趣，並且在自然課本第8冊(cè)中學(xué)到彈簧彈力大小的知識(shí)，而且也在暑假中做過(guò)一些有關(guān)於飛行的實(shí)驗(yàn)，為了讓吸管飛行比賽更準(zhǔn)確，我們自製發(fā)射臺(tái)看誰(shuí)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、了解圓形飛行器和

3、其他形狀飛行器的比較。三、了解虎克定理對(duì)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(wèn)題 問(wèn)題一：篩選出一種對(duì)照組的機(jī)型？ 問(wèn)題二：吸管加倍、機(jī)翼加多與移動(dòng)中翼位置，飛行的變化？ 問(wèn)題三：吸管加長(zhǎng)、前翼彎成異同波浪型，會(huì)影響飛行數(shù)據(jù)嗎？ 問(wèn)題四：長(zhǎng)方形中翼的長(zhǎng)短與位置，飛行變化？ 問(wèn)題五：尾翼增加不同形狀的紙片，哪種飛得比較遠(yuǎn)？ 問(wèn)題六：應(yīng)用虎克定律製作發(fā)射器？ 問(wèn)題七：試飛各組優(yōu)良飛行器，與對(duì)照組做比較？伍、研究器材長(zhǎng)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(huà)紙、照相機(jī)、錄影機(jī)、標(biāo)籤、磁片、電腦、天秤、砝碼、夾子、彈簧、壓線條、鋁片、

4、塑膠管、焊槍、碼錶、木板、紙板、長(zhǎng)方體紙盒陸、研究過(guò)程問(wèn)題一：篩選出一種對(duì)照組的機(jī)型？ 方法略 表一之（一）：兩種機(jī)型試飛比較表姓名機(jī)型飛行距離次數(shù)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1150cm590cm91cm257cm230cm462cm170cm191cm2110cm620cm183cm536cm150cm560cm174cm120cm3240cm330cm124cm266cm330cm188cm88cm181cm4266cm290cm315cm50cm157cm267cm174cm92cm5140cm320cm266cm166cm272c

5、m404cm299cm86cm6116cm354cm246cm170cm173cm235cm135cm195cm7325cm154cm268cm232cm386cm183cm220cm110cm8195cm245cm215cm267cm140cm243cm114cm184cm9300cm268cm283cm190cm290cm293cm142cm250cm10166cm244cm133cm154cm334cm196cm197cm337cm表一之（二）：四人平均數(shù)據(jù)比較姓名前後相同（公分）前小後大（公分）J 生D生F生飛行距離（公分）B生飛行距離（公分）圖一之（一）：每人試射兩架不同飛機(jī)的比較圖

6、圖一之（二）：兩架飛機(jī)數(shù)據(jù)比較表一之（三）：兩架飛機(jī)平均數(shù)據(jù)前 後 相 同（公分）前 小 後 大（公分）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(duì)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?yàn)椴患扒靶♂岽蟮臋C(jī)型，所以被淘汰。問(wèn)題二：吸管加倍、機(jī)翼加多與移動(dòng)中翼位置，飛行的變化？ 方法略第一類機(jī)型B1組：把中翼移動(dòng)，離前翼3公分的地方。後翼前翼中翼翼 第二類機(jī)型B2組：把中翼移動(dòng)，離前翼5公分的地方。後翼前翼中翼翼 第三類機(jī)型B3組：把中翼移動(dòng)，離前翼7公分的地方。中翼翼前翼後翼 第四類機(jī)型B4組：把中翼移動(dòng)，離前翼9

7、公分的地方。前翼中翼翼後翼 第五類機(jī)型B5組：把中翼移動(dòng)，離前翼11公分的地方。前翼中翼翼後翼 共分為五種機(jī)型B1、B2、B3、B4、B5，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)試飛B種機(jī)型的各種飛機(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）B2-1（寬）B1-2（寬3cm）4gB2-2（寬3cm）4gB1-3（寬）B2-3（寬）B1-4（寬4cm）B2-4（寬4cm）B3（寬2cm）3.1gB4（寬2cm）3.1gB5（寬2cm）3.1gB3-1（寬）B4-1（寬）B5-1（寬）B3-2（寬3cm）4gB4-2（寬3cm）4gB5-2

8、（寬3cm）4gB3-3（寬）B4-3（寬）B5-3（寬）B3-4（寬4cm）B4-4（寬4cm）B5-4（寬4cm） 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 351cm297cm 306cm 478cm第2次 388cm 325cm 504cm 392cm第3次 387cm 246cm 389cm 356cm第4次 280cm 297cm 187cm 469cm第5次 378cm 406cm 290cm 410cm平均 421cm圖二之（一）：

9、個(gè)人飛行距離平均值比較（B1飛行器）飛行距離（公分） 表二之（三）：組員飛行數(shù)據(jù)表（B2飛機(jī)）D生J 生F生B生第1次 351cm 506cm 270cm 465cm第2次 522cm 490cm 396cm 367cm第3次 500cm 564cm 473cm 470cm第4次 396cm 495cm 397cm 352cm第5次 405cm 491cm 470cm 462cm平均 401. 1cm飛行距離（公分）圖二之（二）：個(gè)人飛行距離平均值比較（B2飛行器）飛行距離（公分）圖二之（三）：B1、B2飛行距離比較圖表二之（四）:四人數(shù)據(jù)比較表姓名 B1飛機(jī)B2飛機(jī)J 生 3cm D生 3c

10、m F生 B生 421cm 434.4cm 平均 圖二之（四）：B1、B2平均飛行距離比較圖飛行距離（公分）結(jié)果分析：1.由上的實(shí)驗(yàn)，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(duì)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，所以把機(jī)型B1給淘汰掉。問(wèn)題三：吸管加長(zhǎng)、前翼彎成波浪型，會(huì)影響飛行數(shù)據(jù)嗎？ 方法略飛行距離（公分）表三之（七）：兩組飛機(jī)的平均數(shù)據(jù) 圖三之（五）：兩組飛機(jī)的平均數(shù)據(jù)組 別A 組B 組平均（公分）問(wèn)題四：長(zhǎng)方形中翼的長(zhǎng)短與位置，飛行變化？方法略問(wèn)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(jì)試射25次。(請(qǐng)

11、見(jiàn)本頁(yè)照片)問(wèn)題六：應(yīng)用虎克定律製作發(fā)射器？ 實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(gè)人射的距離都差很多，甚至同機(jī)型同一個(gè)人，因?yàn)槊看瓮渡涞牧Φ篮徒嵌炔煌?，?shù)據(jù)都會(huì)有很大的差別，所以我們想設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)射器，可控制力的大小、發(fā)射角度與發(fā)射時(shí)的高度位置圖六之（一）發(fā)射器一號(hào) 圖六之（二）發(fā)射器二號(hào) 圖六之（三）發(fā)射器三號(hào)表六之（一）：彈簧伸長(zhǎng)量和加掛物重的關(guān)係表彈簧原長(zhǎng)（L0=4 cm）加掛物重（g）全長(zhǎng)（cm）伸長(zhǎng)量（cm）1001501515-4=11200250300測(cè)量彈簧伸長(zhǎng)量和加掛物重的關(guān)係問(wèn)題七：試飛各組優(yōu)良飛行器，與對(duì)照組做比較？ 方法略柒

12、、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(duì)照組。二、機(jī)型B2二枝吸管連結(jié)，三個(gè)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(duì)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(duì)照組、組員做的飛機(jī)一起做比較。四、機(jī)型D6二個(gè)圓圈機(jī)翼加一長(zhǎng)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(duì)照組一起做比較。 五、機(jī)型J8二個(gè)圓圈機(jī)翼加一長(zhǎng)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(duì)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(wèn)題一中成為對(duì)照組的飛行器前小後大的機(jī)翼，飛

13、得比所有飛行器遠(yuǎn)，因?yàn)樗钸h(yuǎn)能飛到620公分，飛得也很穩(wěn)定。在問(wèn)題二中，我們又製作了另一類型飛行器，它能飛得比對(duì)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(shí)也因?yàn)槲芡下N，造成機(jī)頭朝上往回飛行並墜地，後來(lái)我們?cè)囍媚z帶捆住吸管連接處，雖然重了點(diǎn)，但也因?yàn)橹亓渴顾w得更遠(yuǎn)。二、大家只要有點(diǎn)子，就製作飛機(jī)試射，後來(lái)再慢慢改良。問(wèn)題三及問(wèn)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(shí)也常損壞到飛機(jī)的前翼，射久了就會(huì)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

14、解決的問(wèn)題。三、另外還有一種飛機(jī)，命名為J1J26，風(fēng)車(chē)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(zhǎng)寬的比例互相配合後，才能飛得遠(yuǎn)，不然就會(huì)造成機(jī)頭朝上往回飛行並墜地。四、後來(lái)，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(wú)法準(zhǔn)確的控制，所以，我們?cè)O(shè)計(jì)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(shí)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(shí)，先將它拖曳一段距離後再投射出去的動(dòng)作，因此我們採(cǎi)用彈力發(fā)射器來(lái)彈射飛機(jī)。而發(fā)射時(shí)，我們又設(shè)計(jì)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(lái)，我們把每個(gè)人自製的飛行

15、器中挑出飛最遠(yuǎn)的一架，再利用發(fā)射器以不同大小的力量試射，看看飛行距離會(huì)不會(huì)與推力成正比，並利用碼錶測(cè)出時(shí)間以計(jì)算飛行速度（公式：距離除以時(shí)間等於速度），來(lái)改良每種飛機(jī)的缺點(diǎn)。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(shí)，會(huì)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(diǎn)。J8飛機(jī)也有這種困擾。D6飛機(jī)則是因?yàn)闄C(jī)身太輕，推力較大時(shí)可能還會(huì)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(huì)使其垂直墜地。 七、從發(fā)射器了解簡(jiǎn)易飛行器的問(wèn)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)最大的

16、問(wèn)題在於重心，我們以錄影方式並以小畫(huà)家畫(huà)出路徑圖互相比較，希望找出其他人飛行器的優(yōu)點(diǎn)，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(shū)名作者出版社出版日期出版地頁(yè)數(shù)飛機(jī)與火箭莊朝根世一文化事業(yè)有限公司民國(guó)72年臺(tái)南市P 36機(jī)械大百科大衛(wèi)麥考利貓頭鷹出版社民國(guó)83年臺(tái)北市P 118飛行H蓋福特斯蒂弗貓頭鷹出版社民國(guó)64年臺(tái)北市全部應(yīng)用科學(xué)洪建全書(shū)評(píng)書(shū)目社民國(guó)63年臺(tái)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(guó)66年臺(tái)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(guó)87年臺(tái)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(huì)民國(guó)89年臺(tái)北市全部拾、附錄簡(jiǎn)易飛行器活動(dòng)照片集錦照片1： 日期：90年10月23日地點(diǎn)