“猛虎”-橡筋动力直升机模型的组装与改造调试

“猛虎” 橡筋动力直升机模型的组装与改造调试沙县翠绿小学 魏炽琴一、教学目标1、知识目标通过对直升飞机模型的探究，了解力、重力和重心。帮助儿童掌握螺旋桨的升力以及能量转换的知识2、能力目标锻炼学生利用简单材料完成实验能力教会学生正确、安全的使用各种常用工具。3、思维目标通过以上两点提升的观察、分析的思维能力及动手能力。二、教学准备1. 材料：“猛虎”橡筋动力直升机模型套材。2. 工具：剪刀、尖嘴钳、直尺、铅笔、透明胶带、双面胶带、砂纸、美工刀等。3. 场地：大操场。三、教学过程（一）教师讲解1. 直升机是一种由一个或多个水平旋转的旋翼提供向上升力和推进力而进行飞行的航空器。直升机具有大多数固定翼航空器所不具备的垂直升降、悬停、小速度向前或向后飞行的特点。这些特点使得直升机在很多场合大显身手。直升机与飞机相比，其弱点是速度低、耗油量较高、航程较短。2. 直升机模型是由旋翼头、机身（阻尼面）、 尾钩、机杆、 橡筋等零件组成。按图纸要求介绍结构组成：（1） 旋翼头：包括旋翼头和旋翼。旋翼相当于旋转的机翼，由它旋转产生升力，使模型上升。（2） 机身（阻尼面）：用来提高模型上升下降时的安定性，起到克服旋翼旋转时所产生的反作用力，使模型顺利垂直上升下降。（3） 尾钩：挂住橡筋的一端，另一端挂在机头钩上。（4） 橡筋：产生动力的主要零件。（5）机杆：是将直升机各部分零件联成一体的重要零件。3. 直升机模型由橡筋缠绕产生的扭力带动旋翼旋转产生升力，使模型上升当橡筋释放完毕后由于地球引力作用返回地面，机身阻力面则起到克服旋翼旋转时所产生的反作用力和提高模型安定性的作用。尾钩用来挂住橡筋的一端，机杆是将直升机各部分零件联成一个整体的重要零件。4. 橡筋的缠绕是蓄集弹性势能的过程，橡筋扭力通过机头的连接机构带动旋翼旋转，就是弹性势能转换为动能的过程。5旋翼是怎样将橡筋输出的能量变成拉力呢？原来旋翼的剖面形状是一个流线凹凸翼型，它旋转后就能产生向上的升力。6. 旋翼调好之后为了进一步提高留空时间我们就要对模型的重心位置进行调整。调整重心位置有两种方法：一是，在机头或机尾增加配重，这样会增加模型的重量。第二种方法就是移动机身（阻尼面）位置，如果阻尼面位置调的过上模型会摇摆缓慢上升能量损失过大爬升高度不高。阻尼面位置调的过下模型爬升到了最高点反转直下。最理想的姿态是模型垂直爬升到最高点旋翼停转模型滑翔返回地面。（二）教师演示制作过程1. 制作步骤与放飞：（1）两只旋翼插入旋翼头，将旋翼插在旋翼头上，侧面翼型对着自己，翼型的迎角大约15度（即前櫞高一点后櫞低一些，旋翼旋转方向为逆时针方向）。两个旋翼螺距要一致。将机头、尾钩插在机杆一两端，如太紧则用沙纸轻轻打磨，注意：旋翼头的钩子要与尾钩的钩子在一个面上，尾钩开口朝下；（2）将机身用双面胶粘贴上在机杆上距机杆顶端20mm处，注意：机身与机头、尾钩相对的面上。（3）橡筋打好结绕成4圈挂在装在尾钩开口处和旋翼头钢丝的开口处；这样一架直升机模型制作就完成了。（4） 绕橡筋：右手捏住机身上半部左手食指顺时针方向拨动旋翼缠绕橡筋，先绕30至40圈，后逐渐加大绕数； （5）放飞模型：在模型试飞前，我们应该先检查一下各部分是否符合要求，左手捏住旋翼不让其旋转，右手捏住尾钩，机头向上机身垂直于地面，先松左手旋翼转动后，再松开右手这样模型就能平稳升空了。如果飞行情况不理想则可对机身上下位置进行调整。（6）重要提示：模型飞机放飞要远学生的脸部，不能对作别人放飞，更不能对作别人的眼睛放飞。（三）学生制作1学生的制作过程可以和教师演示的制作过程同步，也可在老师演示后开始。2. 学生制作时教师要提醒学生尾钩开口的朝向、支架与尾钩的朝向、机头与尾钩的朝向；绕橡筋的方向；放飞时的动作等。3. 全体学生制作完毕后，教师给予讲评，指出制作和放飞中的错误。（四）提问1. 橡筋动力模型直升机为什么能升空？2. 当橡筋动力模型直升机飞行至最高处的受力情况如何？（五）改造与调试在大操场内进行比赛。比赛分为两轮，一轮成绩达到以15秒上为合格，30秒以上为良好，45秒以上为优秀。为了提高竞赛成绩可对模型进行规则允许下的改造。1、减轻模型的重量。模型的重量影响上升高与下降的速度，是决定一架模型的成绩的重要指标。可将机翼、机头、机尾等在不影响模型牢固性的前提下，用砂纸打磨变薄或用美工刀把多余的部分削去。2、螺旋桨改造。进行打磨：得到最佳翼型可减轻重量、调整平衡、增加升力。中轴增加小圆珠与小垫片，以减小阻力提高橡筋功效。3. 对橡筋进行清洗上油提高橡筋的性能。绕橡筋可采用专业手摇钻（1：3或1；5钓鱼手摇器改造），在橡筋头部加上8字勾。竞赛时可采用进口橡筋。4、对竞赛选手多进行训练。训练学生摇橡筋的能力与出手的稳定性及比赛心理素质，对一架好的模型要良好的保护。（六） 故障与分析：（1）松手后不上升而迅速坠地。这是绕橡筋的方向反了，只要重绕橡筋使方向绕对就可解决；（2）松手后不上升。可能是橡筋绕的圈数太少，或旋翼螺距太小。增加绕数或将旋翼螺距加大就可解决；旋翼桨除了翼型外还有一个重要的因素就是螺距，螺距是旋翼转动一周前进的距离，也就是旋翼的迎角。这个迎角过大阻力就大橡筋带动旋翼转动较慢扭力大模型爬升快橡筋还没有释放完毕模型就返回地面了。迎角过小阻力减小，旋翼转动很快产生不了过大的拉力。模型爬升较慢高度很低模型上升感觉没有力。理想的状态是模型上升较快高度很高到达最高点时橡