人教鄂教版科学六年级下册教案《 认识飞行器（第二课时）》教学设计

课程基本信息

学科小学科学年级六年级学期下

课题认识飞行器（第二课时）

书名：义务教育教科书科学六年级下册

教科书

出版社：人民教育出版社湖北教育出版社

科学知识：

知道制造飞行器的过程中，有很多发明受到了生物的启发。

科学探究：

通过阅读资料、观看视频，知道在自然界中可以找到飞行器发明的原型。

科学态度：

始终保持对飞行器的研究兴趣。

科学、技术、社会与环境：

了解人类的好奇心和社会的需求是飞行器发展的动力。

教学重点：

知道在飞机的制造过程中，有很多发明受到了生物的启发。

教学难点：

知道在飞机的制造过程中，有很多发明受到了生物的启发。

教学过程

教学环节主要师生活动

1.知识回顾：

提问：上节课我们一起认识了各种各样的飞行器。你学到了哪些知识？

【预设学生回答】

学生1:我知道了飞行器分为航天器、航空器和火箭等。

学生2：我知道了飞机、热气球等飞行器属于航天器，是靠空气的浮

回顾旧知识

力或空气相对运动产生的升力而升空飞行的。

聚焦新问题学生3：我还知道了飞机的翼型有助于产生飞行所需的升力。

导语：人类为了完成飞天的梦想，从观察身边事物中不断获取灵感。飞

行器的发明是从模仿开始的。从简单模拟形态，到深入研究功能。制造、

发明出了一代又一代的飞行器。

2.聚焦仿生学

导语：大自然是人类的老师,有许多科学家都从中得到启示,有所发明、

有所创造。

出示图片：蒲公英和降落伞

樨问：你能看出它们之间的联系吗?

【预设学生回答】

学生1:蒲公英和降落伞形态相近。

学生2：蒲公英可以随风飘扬，科学家根据这种特性发明出了降落

伞。飞机在飞行时一但遇到故障，只要背上降落伞，就可以平安着陆

了。

小结：人们通过研究生物的结构和功能，从而发明出新的设备和工具，

这就叫做仿生技术。日常生活中的很多发明都来源于自然界的仿生原理,

飞机的设计制造也不例外。

环节意图：聚焦话题,激发学习兴趣*明确仿生学的概念。

1.聚焦飞机设计中的仿生学

提问：：发明飞机最初的灵感来源于鸟类，你觉得飞机的构造中哪些和

鸟类相似呢？请根据自己已经了解的知识在飞机结构简图上标注出哪部

分结构的设计灵感来源于鸟类。

学生汇报：

【预设学生回答】

学生1：通过上节课的学习，我知道机翼翼型的设计灵感来源于鸟类的

翅膀。

学生2：小鸟有尾巴，飞机有尾翼。

科学实践活学生3：小鸟飞行时，鸟爪会蜷缩起来。飞机的起落架也是这样的。

学生4：其实飞机的整体形态和小鸟的身体形状十分相似。从流线型的

动：了解飞行头部，到展开的翅膀，到最后平行的尾部形态，都基本一样。飞机的整

体形态设计灵感就是来源于鸟类。

器中的仿生学

环节意图:初步了解飞机设计受到了鸟类的启发。

2.了解飞机中的仿生学

导语：我们从形态上可以看到飞机模仿小鸟。那么在飞机的发明、制造

的过程中，具体应用了哪些仿生技术呢？我们来听听同学们查阅资料后

的分享。

【预设学生回答】

•飞机整体形状和鸟的身体外型

学生1：首先飞机的整体形态和小鸟的身体形状十分相似。从小小的头

部，到展开的翅膀，到最后的分开的尾部形态，都基本一样。飞机的整

体形态设计灵感就是来源于鸟类。

•海鸟与机头的探测器

学生2：通过查阅资料，我发现：机头探测器的设计灵感来自于海鸟。海

鸟可以通过喙部察觉出空气中的阵风芍载量，并通过调节翅膀的形状抑

制升力,运用此原理，新型的空客通过安装在机头的探测器可以检测风

力并利用其可移动的机翼表面提高飞行效率。这个设计还可以进一步节

能减排。

•机身形状和鸟的身体外型

学生3：我们能很清晰的发现机身的形状模仿的是鸟类纺锤形身体外型。

在资料中我也查阅到：19世纪初，英国科学家凯利模仿山鹉的纺锤步，

找到阻力小的流线型结构，这对航空技术的诞生起到了促进作用。

•鸟类和机翼翼型

学生4：在上节课的学习中，我知道了机翼的翼型就是源自鸟类翅膀，法

国生理学家马雷在其著作中介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系，而德

国人亥姆霍兹发现飞行动物的体重与身体的限度的立方成正比。根据鸟

类飞行结构的原理，人们制造了能够找人飞行的滑翔机，机翼形状正是

其发自鸟类翅膀。

•蝴喋与机翼结构（出示蝴蝶展翅动图）

学生5：今天我在资料上又看到了“蝴蝶与机翼结构”之间的关系。坳蝶

华丽的外表也掩饰了其复杂精细的翅膀结构。这些翅膀可是它们高效飞

行的利器。它们柔软的外膜和血管时紧时松，使其能在任何飞行阶段都

收放自如。同样，空客工程师已研发上可以在飞行中自动翻转的机翼。

如果可以控制其转动，那么飞行效率将得到提高，能耗也会降低。工程

师们正在效仿蝴蝶的微毛细血管翅膀结构，在机翼设计中采用小型可移

动表面及灵活的内部组件，从而提高飞行效率。

•鹰与机翼翼尖小翼

学生6:关于机翼我还了解到：机翼翼尖处有一个小翼（出示图片）通过

学习资料我知道这个来源于老属等大型鸟类。人们通过长期观察自然界

大型鸟类，比如鹰和隼，发现它们在飞行中展开翅膀向上偏折翅尖羽毛

以减小咀力，从而实现远距离滑翔。受此启发，有专家提出在翼尖m装

短板来戒小诱导阻力的想法。后来，没计师们不断研究，发明了翼尖小

翼，并将其安装在运输飞机上，以减小飞机的阻力。

师：翼尖带有小翼的飞机的飞行能力要强一些。但是也不是所有飞机都

是带有小翼的。为什么呢？我们通过一段视频学习一下其中的科学道理

（播放视频1'04）

环节意图:了解飞机中的仿生学。

导语：关于机翼的仿生学同学们查阅到很多，看来科学家在飞机机翼方

面做了很多研究。那么飞行器在发明和制造过程中还遇到了哪些问题，

科学家又是怎样在大自然中受到生物的启示，解决了飞行问题呢？

•蜻蜓与抗震颤装置（播放视频1'31）

提问1：飞机在高速飞行时，常会引起剧烈震动，甚至有时会折断机翼而

引起飞机失事C针对这个问题科学家受到怎样的启示呢？

【预设学生回答】：查询资料中我们看到了相关问题。大自然中，也有

昆虫会出现类似的现象——被誉为昆虫“飞行之王”的靖蜒在振翅飞行

时，也会遇到有害的颤振现象。科学家发现：在螃蜓前后翅前缘有不透

明斑纹，称为翅痣。翅痣对于靖蜒的平稳飞行有着非常重要的作用。受

其启发，飞机设计师在机翼末端的前缘，像打补丁一样各加了1块类似

翅痣的长方形金属板，也被称为抗震颤装置。这样就解决了机翼的颜振

问题。

•苍蝇与导航仪

提问2：当飞机飞行出现强烈倾斜，失去平衡时，怎样能尽快恢复呢？

【预设学生回答】：据有关资料记录，一只小小的苍蝇可以在1秒内转

弯6次，并能够在空中盘旋、向后飞、翻筋斗、直上直下、停在天花板

上。科学家通过研究苍蝇楫妞的导航原理，研制成功了一种音叉式振动

的陀埒仪。可使飞机自动停止危险的滚翻飞行，在机体强烈倾斜时还能

自动恢复平衡，即使是飞机在我复杂的急转弯时也万无一失。

•蝙蝠与雷达导航（播放视频1'30）

提问3：飞机是怎样在夜间完成正常飞行的呢？

【预设学生回答】：大家都知道蝙蝠就是在夜里飞行的，还能捕捉飞蛾

和蚊子；而且无论怎么飞，从来没见过它跟什么东西相撞。资料中介

绍，科学家就是模仿编蝠探路的方法，给飞机装上了雷达。鸾驶员从雷

达的荧光屏上，能够看清楚前方有没有障碍物，所以飞机在夜里飞行也

十分安全。

•猫头鹰与气动噪声（播放视频1'）

提问4：S机起飞和降落时会发出的震耳欲聋的轰鸣声，人体感觉很不

舒服。这个问题时又是怎样解决的呢？

【预设学生回答】：通过资料学习我们知道，猫头鹰拥有锯齿状的翅肺

以及绒毛状的腿部羽毛，这有助于猫头鹰最大限度地减少气动噪声，使

其能够“悄无声息地”捕捉猎物。科学家们尝试将猫头鹰“无声飞行”

的原理运用到飞机上，模仿猫头居羽毛后缘的可伸缩式刷子边缘及天独

绒般的起落架涂层，解决了这一问题C

环节意图：人类的需求是飞行器发展的动力。

导语：在飞行器制造中，还有很多生物也为飞行器的发明和改进提供了

思路。我们再来学习几篇资料；（播放语音）

•喷气发动机与乌贼

根据牛顿第三定律，作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反

作用力。事实上，这一原理在海洋生物中也是早就存在的。比如乌贼（墨

鱼）、水母的反冲原理。乌贼遭到危险时，能从腔内喷出一束墨汁，一

方面把水的颜色弄深，一方面提供反作用力向前迅速窜逃。飞机喷气发

动机推进的原理也是如此。喷气发动机在工作时，从前端吸入大量的空

气，燃烧后高速喷出，在此过程中，发动机向气体施加力，使之向后加

速，气体也给发动机一个反作用力，推动飞机前进。

•机身蒙皮与蒙古弓

飞机的机身是由蒙皮包裹的，然后再将受力传递到翼梁和翼肋。同

时，蒙皮的完整性也影响着飞机整体的气动性能。因此，蒙皮的强度关

系到整架飞机的结构安全。数百年前蒙古铁翦的战弓引起了设计师们的

兴趣。为适应马上作战，蒙古弓要做的短小，但又要保证弓的强度c聪

明的古人采用了复合材料的方法，他们用水牛角和鹿健来加强弓的强度。

设计师们由此获得启发，将玻璃纤维与铝合金相结合，完成了适应现代

大飞机要求的复合材料。

•飞机涂料与鲨鱼皮

自适应表面的设计与开发是飞机没计具备显著环境适应性的领域，

要从自然界寻找灵感。今天的民用客机，40%的阻力可归结于湍流边界

层。连续的自适应表面可以破坏这层湍流然后消除蒙皮摩擦阻力。球条

(飞机表面顺气流方向的一行小沟)可以减少4-7%的蒙皮摩擦力。但是

拉条很容易损坏，所以是个重大工程问题。不过，德国弗劳恩霍夫研究

所设计了一种涂料，模仿蜜鱼皮并加入了类似拉条的小沟，可以用蜡纸

版作为飞机最外侧涂层。该涂料包含纳米件，保证它可以抵挡紫外线而

改变温度。研究所表示该涂料应用到飞机上可以每年节省448万吨燃油。

•机舱设备与荷叶

在现在的进化阶段，荷叶表面的角质可以使其表面的雨水滚落并带

走污浊以保持自身的清洁与干燥。这就是“荷花效应(theIQUISEffect)”。

荷叶的这种特性激发了人们在机舱设备涂层设计上的灵感。这种涂层可

以使水分以滚珠的形式流走并同时去染污物。这样就提高了飞机的清洁

度，同时还能省水，减重，降耗并减少碳排放。此灵感已经在空客飞机

上的卫生间得到了应用。在未来，座往和地毯的材料也很可能被这样设

计”

•列阵飞行与大雁

在自然界中，大雁迁徙时会列阵集体飞行以节省能量并增加飞行距

离。列牛飞行时，领头雁的翅膀会产生漩涡状气流，其后的雁就会因此

得到额外的用力，也就是说会省力。机翼也可以有问样的效果，称之为

“尾涡”。军用飞机经常利用列阵飞行■减少能耗。目前，客运喷气式飞

机出于安全考虑，还没有使用这种方法。

环节意图:飞机在发明和制造中,很多设计可以在自然界找到原型。

3.参考仿生学设计飞行器

①谈话：通过学习仿生学，对于你们自己设计和制作一种飞行器

有什么启发？

【预设学生回答】

学生1：我觉得做好飞行器首先要观察和研究鸟类或昆虫等飞行动物的

的特点，可以获取更多灵感。

学生2：制作飞行器的材料应该选用材质轻的，易于飞行。

学生3：设计和制作的飞行器要具备飞行动力。

学生4：我想可以设计带有平衡棒的飞行器使飞行状态更平稳。

②设计：

谈话：结合前面你对飞行器的了解，你想设计什么样的飞行器？

【预设学生回答】

学生1：我想设计一款直升机。

学生2：我想利用仿生学设计一款飞行器。

布置任务：在你设计的的飞行器中，参考了哪些仿生学的知识？请将

设计图画在记录单上。

③交流：

导语：让我们来看看同学们的设计图，听听他们的想法吧。

【预设学生回答】

学生1：我设计的飞行器是未来飞机。我画的这个飞行器四个角度的样

子：正面、背面、下面、以及落地时的状态。机头部分安装雷达.进

行飞行安全探测。机翼选择旋翼，在底部也安装了一个螺旋桨，增

加飞行动力和升力。在这里我参考了蜻蜓的飞行方式和蝙蝠的探路

方式等仿生学知识。

学生2：我设计的飞行器是升级版“竹蜻蜓”。首先增加了飞翼的数量,

提高升力。再有，下面安装了气球，通过气球内气体喷射时产生的

反冲力，增加飞行器的推力。参考了乌贼的反冲原理。

学生3：我设计的飞行器是超级风筝。整体仿昆虫的造型。“触角”是探

测雷达。尾部增加振动陀螺仪，参考苍蝇的“平衡棒”原理。

学生4：我设计的是水母飞行器。整体仿水母的造型。上面材质轻薄，

类似于飞行衣。减轻飞行重力，通过下面的水管出水时产生的喷射

力，升空飞行。

4.小结：同学们，你们觉得他们设计的怎么样？相信你们一定也会有很

棒的设计方案！