3 跨学科实践：降落伞（导学案）物理教科版2024八年级上册

第3节 跨学科实践：降落伞（导学案） 【学习目标】 1．进一步理解猜想在科学探究中的重要性，知道猜想必须通过实验来检验。 2．知道长度、时间与面积测量的基本原理，能设计实验的方法。 3．经历长度、时间与面积测量过程，体会物理测量的基本方法，会根据测量对象选择适当的仪器。 【学习重、难点】 1．体验学生自主探究活动过程，领悟科学研究方法：“控制变量法”。 2．积极参与探究过程勇于发表自己的观点，并与他人合作。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1.降落伞在空中飞行时间可能与降落伞的面积、质量、下降高度等有关。猜想必须通过实验来检验。 2.不同的仪器有不同的量程和分度值，这是选择仪器的重要依据。 3.用秒表计时时，使用前应检查指针是否归零；用手表也可以计时，测量前后的时间差就是要测量的数值。 4.有钢直尺和皮卷尺，我选钢直尺来测量伞绳长度，选皮卷尺来测量降落伞距离地面的高度。 5.用电子秤来测质量。 6.猜想中，影响降落伞在空中飞行时间的因素有许多。设计实验时，常用的方法是先考察其中一个因素对所研究问题的影响，而保持其他的因素不变。这种方法叫控制变量法。 7.本次比赛对降落伞释放的高度需要（选填“需要”或“不需要”）控制不变，来比较不同面积降落伞在空中的飞行时间。 【课堂探究】 导入新课： 观看视频：空投物资、航天器回收或跳伞运动的精彩视频片段 回答问题：“降落伞为什么能让人或物资安全降落？”“它的下降快慢和什么因素有关呢？” 降落伞受到空气阻力，与质量、伞的面积等。 新课讲授： （1） 新知讲解： 1. 降落伞是一种使人或物从空中安全降落到地面的航空工具，广泛用于航空、航天和救援等领域。降落伞是蓝天中飘动的安全摇篮，它承载着人类对冒险与探索的渴望。 2.一个简单的降落伞通常由伞面、伞绳和悬挂物三部分组成。伞面是降落伞的主要部分，它可以增大空气阻力，减缓下降速度。伞绳则用来连接伞面和悬挂物，同时也可以调整降落伞的形状和姿态。悬挂物可以是一个人，也可以是一个物体(如图所示)。 （二） 实验探究：影响降落伞飞行时间的因素 1.提出问题：增加飞行时间，是设计降落伞的重要目标。降落伞在空中飞行的时间与什么因素有关? 2.猜想与假设（分组讨论）：同学们可以参考教材图片的提示进行大胆猜想和假设。 伞的质量、伞面面积、下降高度、、伞绳长度、伞面形状、伞面材料等。 3.控制变量法： （1）每一个影响探究结果的因素，都可以叫做一个变量。猜想中，影响降落伞在空中滞留时间的因素有许多。 （2）猜想必须通过实验来检验。为此设计实验时，常用的方法是先考察其中一个因素对所研究的问题的影响，而保持其他因素不变。在物理学中我们称为控制变量法。 （3）举例：可能与降落伞的面积有关 保持其他条件不变，只改变伞面的大小，测量并计算出每次伞面的面积，然后将做好的降落伞从同一高度下落，记录每种情况在空中停留的时间，然后比较。 （4）以小组为单位选择一个变量，说一下如何进行控制变量法。 研究与伞总质量有关时，控制伞的面积、伞绳长度、伞面形状、下降高度等均相同，而改变伞的总质量 。 例1：研究单摆摆动一次的时间与哪些因素有关时，采用的物理研究方法是（　A　） A．控制变量法 B．建立模型法 C．比值定义法 D．微小量放大法 解：根据生活经验猜想单摆摆动一次的时间可能与摆球的质量、摆绳的长度、摆动的角度等因素有关，物理学中对于多变量的问题，探究某一个因素，必须控制其他因素不变，常常采用控制变量的方法进行研究。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 4.设计实验、制定计划： （1）选择器材、仪器：①不同伞绳长、不同面积、不同形状、不同总重量的降落伞；②米尺、③秒表、④电子秤。 （2） 讲解： ①使用仪器的注意事项： 选择：不同的仪器有不同的量程和分度值，实验时根据需要选择合适的测量工具； 调零：测量仪器使用前一般要先调零；如不能调零，要记录初始数据，进行修正； 测量：读数时要求眼睛正视刻度，记录数据要求实事求是；读数时要估读到最小刻度的下一位； 归整：实验完毕要整理器材，放回原处。 ②测量技巧： 测量中，应动脑思考测量技巧。例如，对不规则的伞衣面积的测量，可以把伞衣放在方格纸上，在方格纸上描下它的轮廓，数一下图形中包含的方格数，对不满一格而大于或等于半格的都算一格,小于半格的都舍去不计。总的格数乘以一个格的面积，就是伞衣的面积(如图所示 )。 例2：如图在实验探究：影响降落伞飞行时间的因素时，小聪猜想：降落伞在空中飞行的时间，可能与降落伞面积、降落伞质量、降落伞下降高度等有关。猜想必须通过实验来检验，下面的测量工具此实验中没有用到是（C） A．刻度尺和盒尺 B．机械秒表 C．温度传感器 D．托盘天平和砝码 解：根据题意：降落伞在空中飞行的时间，可能与降落伞面积、降落伞质量、降落伞下降高度等有关，因此需要测量时间的工具----秒表、测量高度的工具------刻度尺、测量质量的工具----天平，而实验中不需要知道温度，因此不需要温度传感器，故C符合题意。 故选：C。 例3：在选择测量仪器时，如果选用仪器的量程太小，就无法完成测量（或会损坏仪器） ，仪器量程太大，其相应分度值的一般也会较大，测量的误差也就大了(测量的准确程度是由测量仪器的分度值（或精度）决定的)。 解：在选择测量仪器时，如果选用仪器的量程太小，则无法完成测量，如果是测量质量、力、电流或者电压则可能损坏仪器，如果量程太大，则仪器的分度值也大，这样精确度低，误差就较大。 例4：下列测量中可选用分度值为1dm的刻度尺的是( D ) A.测量身高 B.测量细铜丝的直径 C.测量要安装的玻璃的尺寸 D.测量运动场跑道的长度 解：测量身高应选用分度值为cm的钢卷尺，测量细铜丝的直径应选用分度值为mm的刻度尺，测量要安装玻璃的尺寸应选用分度值为mm的刻度尺，测量运动场跑道的长度应选用分度值为dm的皮卷尺。 （3） 操作步骤:根据控制变量的方法,多次实验,每次只改变一个影响降落伞在空中滞留时间的因素,保持其它的因素不变。 表格设计关键：1、寻找实验中的变量，瞄准实验目的（一般放在表格最后）。 2、一般实验都需要进行多次试验，避免实验的偶然性，使实验结论更具有普遍性。 设计记录数据的表格: 实验次数 伞绳长度 伞衣的形状 伞衣的面积 降落的高度 降落伞总质量 降落伞在空中飞行的时间 5.进行实验、收集证据 6.分析论证 （1）比较①②两组数据，可知：在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与伞的面积有关,伞的面积越大,伞在空中滞留的时间越长。 （2） 比较②和③两组数据可知：在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与伞的总重量有关,伞的总重量越大,伞在空中滞留的时间越短。 （3） 比较②和④两组数据可知:在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与伞的形状无关。 （4） 比较④和⑤两组数据可知:在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与伞的伞绳长无关。 （5）比较⑤和⑥两组数据可知：在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与伞高度有关，伞的高度越高,伞在空中滞留的时间越长。 7.评估 在其它条件一定的情况（降落伞下落高度和降落伞总质量）下，降落伞在空中滞留的时间与伞的面积有关，而与伞的形状和伞绳的长度无关 8.交流与合作 降落伞在空中滞留的时间还与哪些因素有关呢? 再次实验，再次交流。 例5：下面是某小组同学进行降落伞比赛所记录的实验数据，请你帮他们完成实验后的分析与论证。 实验次数 降落伞绳长 降落伞的形状 降落伞的面积 降落伞的高度 降落伞的总质量 降落伞在空中滞留的时间 1 1m 圆形 0.5m2 3m 20g 3.67s 2 1m 圆形 1m2 3m 20g 5.82s 3 1m 圆形 1m2 3m 30g 4.91s 4 1m 正方形 1m2 3m 20g 5.82s 5 1.5m 正方形 1m2 3m 20g 5.82s 6 1.5m 正方形 1m2 6m 20g 9.24s 根据下表数据分析： （1）比较1、2两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间随降落伞 面积增大，降落伞在空中滞留的时间变长； （2）比较2、3两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间随降落伞 质量增大，降落伞在空中滞留的时间变短； （3）比较2、4两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间与降落伞 形状无关，比较4、5两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间与降落伞 绳长无关。 解：①分析数据1、2可知；降伞伞绳长、降落伞的形状、伞降落的高度、降落伞总质量这些量都相同，降落伞的面积不相同，降落上在空中滞留时间不同；结论为：降落伞在空中滞留时间与降落伞的面积有关，降落伞在空中滞留的时间随降落伞面积增大，降落伞在空中滞留的时间变长； ②分析数据2、3可知；降落伞绳长、降落伞的面积、降落伞的形状、伞降落的高度这些量都相同，降落伞质量相同，降落上在空中滞留时间不同；结论为：降落伞在空中滞留时间与降落伞质量有关，降落伞在空中滞留的时间随降落伞质量增大，降落伞在空中滞留的时间变短； ③比较2、4两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间与降落伞形状无关； 比较4、5两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间与降落伞绳长无关。 故答案是：（1）面积；（2）质量；（3）形状；绳长。 变式题：在降落伞比赛的活动中，小明将活动中的具体数据进行了记录，用于研究降落伞的飞行时间与哪些因素有关，请你分析表格中的数据并回答问题： 次数 降落伞的伞绳长（m） 降落伞伞衣的形状 降落伞的伞面面积（m2） 降落伞的总质量（g） 降落伞释放高度（m） 降落伞飞行时间（s） 1 1 圆形 0.5 20 3 3.67 2 1 圆形 1 20 3 5.82 3 1 圆形 1 30 3 4.91 4 1 正方形 1 20 3 5.81 5 1.5 正方形 1 20 3 5.83 6 1.5 正方形 1 20 6 9.24 （1）实验中利用到的科学实验的基本方法是 控制变量法。 （2）设计实验时，关于伞面面积的测量小明遇到了困难，在小组同学的帮助下小明顺利的测出了伞的面积如图每个小格面积为1cm2，伞覆盖90个格子则伞面积为 90cm2。 （3）分析表中数据4、5和2、4可知，降落伞飞行时间与降落伞的 伞绳长度和 伞衣的形状有关。 （4）分析5和6能得到的结论是：降落伞释放高度越高，降落伞飞行时间越长。 解：（1）实验中利用到的科学实验的基本方法是控制变量法； （2）根据每个小格面积和伞覆盖格子数量，可得伞面积，即1cm3×90=90cm3； （3）利用控制变量法，分析表中数据4、5和2、4可知，降落伞飞行时间与降落伞的伞衣的形状、伞绳长度没有关系； （4）分析5和6能得到的结论是当伞衣的面积和降落伞总质量不变时，降落的高度越高，降落伞的飞行时间越长。 故答案为：（1）控制变量法；（2）90；（3）伞衣的形状；伞绳长度；（4）当伞衣的面积和降落伞总质量不变时，降落的高度越高，降落伞的飞行时间越长。 （三） 降落伞比赛降落伞设计中应注意的几个问题 （1）降落伞在空中自由飘落时只受两个力的作用：自身重力和空气阻力。自重越小或阻力越大时在空中飞行的时间越长，想取胜就得减小自重，增大阻力。 （2）减小自重的方法：在伞面大小、伞绳长短不变的情况下，选用轻薄的面料制作伞衣，用细棉线制作伞绳。经筛选发现一次性塑料桌布制作伞衣最合适。 （3）增大阻力的方法：在伞衣、伞绳的材料确定的情况下，尽量使伞降落时兜风的伞面最大。 例6：在降落伞比赛的活动中，小利将活动中的具体数据进行了记录，用于研究降落伞的滞留时间与哪些因素有关，请你分析表格中的数据并回答问题。 次数 降落伞的伞绳长（m） 降落伞的形状 降落伞的面积（m2） 降落伞的总质量（g） 降落伞释放高度（m） 降落伞滞留时间（s） 1 1 圆形 0.5 20 3 3.67 2 1 圆形 1 20 3 5.82 3 1 圆形 1 30 3 4.91 4 1 正方形 1 20 3 5.81 5 1.5 正方形 1 20 3 5.83 6 1.5 正方形 1 20 6 9.24 （1）活动中利用的测量工具有停表、天平、刻度尺。 （2）分析实验次数 2、3的数据可知：当其它条件相同时，降落伞滞留时间与降落伞的总质量有关。 （3）分析实验次数5、6的数据可知：当其它条件相同时，降落伞滞留时间与 降落伞释放高度有关。 （4）本实验用到的科学研究方法是：控制变量法。 解：（1）实验中需要测量高度，所用的测量工具是刻度尺；实验要测量时间，所用工具是停表； （2）根据控制变量法可知，探究滞留时间与降落伞的面积，降落伞的面积是变化的量，其他的量需要保持不变，由此可知分析实验次数1、2的数据可知，降落伞在空中的滞留时间与降落伞的面积有关； （3）实验次数2、3降落伞的总质量不同，其他条件相同，降落伞滞留时间不同，所以降落伞在空中的滞留时间与降落伞的降落伞的总质量有关； （4）分析实验次数2、4可知，降落伞的形状不同，其他条件相同，降落伞滞留时间近似相同，所以降落伞在空中的滞留时间与降落伞的形状无关； （5）由实验次数5、6可知，降落伞释放高度不同，其他条件相同，降落伞滞留时间不同，所以降落伞在空中的滞留时间与降落伞的降落伞释放高度有关，释放高度越高，滞留时间越长； （6）实验中利用到的科学方法是控制变量法； （7）影响降落伞在空中滞留时间的因素还可能有制作降落伞的材料等。 课后习题： 1．小明得知身高大约是脚长的七倍，便测量并记录自己脚长分别为24.8cm、24.6cm、24.3cm、26.8cm、24.3cm。经分析，下列说法正确的是（　B　） A．小明所用测量工具的分度值为1mm B．26.8cm是错误数据，在取平均值时应当舍去 C．多次测量的目的是消除误差 D．小明身高大约为1.6m 【解答】解：A、由测量数据可知，测量结果都精确到了cm，说明小明所用测量工具的分度值为1cm，故A错误； B、26.8cm与其它测量结果差距较大，是错误的，在取平均值时应当舍去，故B正确； C、误差只能减小不能消除，多次测量的目的是取平均值减小误差，故C错误； D、小明的脚长为L24.5cm， 小明身高大约为：h＝24.5cm×7＝171.5cm＝1.715m，故D错误。 故选：B。 2．甲尺在30℃时和乙尺在﹣30℃时的刻度都是准确的，现用这两把尺在0℃的环境中测量同一长度，则两尺读数（　A　） A．甲偏大，乙偏小 B．甲偏小，乙偏大 C．均偏大 D．均偏小 【解答】解：在0℃时，甲会受冷收缩，刻度间距变短，测得的数值大于实际数值；乙会受热膨胀，刻度间距变长，测得的数值小于实际数值； 故选：A。 3．我国古代曾用张开的大拇指与中指间的距离作为长度单位，称为“拃”。如图所示，利用刻度尺测量某人“一拃”的长度。根据图中信息，下列说法正确的是（　C　） A．测量时，必须从零刻度线量起 B．读数时，视线从甲方向去观察会产生误差 C．为了使结果更准确，我们可以选择分度值更小的刻度尺 D．记录下，“一拃”的长度为19.0m 【解答】解：A、长度测量时，被测物体的一端如果放在刻度尺的零刻度线上会使测量更简单，直接读出末端刻度值即为物体的长度，如果物体测量时没有从零刻度线开始而是从某一刻度线开始也可以测量，故A错误； B、读数时，视线要与刻度尺的尺面垂直，视线从甲方向去观察会产生错误，故B错误； C、分度值越小，测量结果越精确，故为了让测量结果更精确，可以采用分度值更小的刻度尺来测量，故C正确； D、图中大拇指尖在零刻度线位置，中指尖在19.0刻度位置，所以，“一拃”的长度为19.0cm，故D错误。 故选：C。 4．下列有关长度和时间的测量，说法错误的是（　D　） A．测量任何物理量都必须首先规定它的单位 B．记录测量数据时，不但要记录数值，还必须注明测量单位 C．在长度测量时，如果刻度尺的零刻度线磨损了，也可以进行测量 D．多次测量求平均值、选用精密测量工具、改进测量方法，都可以减小并消除误差 【解答】解：AB.根据物理量必须有单位，因而测量任何物理量都必须首先规定它的单位；记录测量数据时，不但要记录数值，还必须注明测量单位，故AB正确； C.使用刻度尺时，如果零刻度线磨损可以从下一个清晰的刻度进行测量，故C正确； D.多次测量求平均值、选用精密测量工具、改进测量方法，都可以减小误差，不能消除误差，故D错误。 故选：D。 5．小明为了给窗子配上一块玻璃，在以下的测量工具中，测量窗框尺寸最合理的是（　C　） A．分度值是1mm，长度是20cm的学生尺 B．分度值是1cm，长度是15m的皮卷尺 C．分度值是1mm，长度是2m的钢卷尺 D．以上刻度尺均可测量 【解答】解： A、分度值是1mm，长度是20cm的学生尺分度值大小可以，但量程偏小，故A不合理； B、分度值是1cm，长度是15m的皮卷尺的分度值和量程明显偏大，不合适用来测量窗框的长，故B不合理； C、分度值是1毫米，量程是2米的钢卷尺用来测窗框合适，故C合理； D、经过以上分析可知，故D错误。 故选：C。 6．茶饼的起源可以追溯到两晋南北朝时期，图中与物理书并排摆放的茶饼直径接近（　B　） A．18mm B．18cm C．18dm D．18m 【解答】解：物理书的宽度约为18.5cm，茶饼的直径与物理书的宽度接近，约为18cm＝180mm＝1.8dm＝0.18m，故B正确。 故选：B。 7．小丽同学用分度值为1mm的刻度尺测量铅笔长度，结果分别是16.29cm、16.28cm、16.27cm，关于三次测量结果，下面说法中正确的是（D） A．只有16.29cm正确 B．只有16.28cm正确 C．只有16.27cm正确 D．三次结果都正确 【解答】解：在16.29cm、16.28cm、16.27cm中，16.2cm是准确值，0.09cm、0.08cm、0.07cm是估读值，都是正确的测量结果，故D正确。 故选：D。 8．小科发现爷爷家摆钟的摆，摆动一次的时间是相等的。于是思考：摆的质量和摆的长短（摆球重心到悬挂点O的距离）对摆的周期有没有影响呢？于是他用不同的摆长挂上同一小球进行多次实验，发现周期明显不同。接下来他又用相同的摆长挂上质量不同的小球进行了探究，实验数据如表所示。综合以上实验分析，可得到的结论是（　C　） 实验次数 1 2 3 4 5 小球材质 铝球 铁球A 铁球B 铜球 泡沫球 小球直径 22.22 22.24 22.20 22.20 22.20 小球质量 15.5g 25.3g 44.7g 51.0g 5g 周期 1.796s 1.798s 1.795s 1.796s 2.758s A．与摆的质量、摆长都有关 B．与摆的质量有关，和摆长无关 C．与摆的质量无关，和摆长有关 D．有时与质量有关，有时与摆长有关 【解答】解：根据表格数据，比较表格中1到4实验，摆球的质量不断增大，但是周期几乎相同，可以得到结论：摆长一定时，摆的周期与物体的质量无关；摆长一定时，用泡沫球做实验测得的周期明显变大。其实，当摆球密度很小时，空气对摆周期的影响不可以忽略，因为摆球受到的空气阻力就不可忽略了。故可得出结论，摆的周期与摆长有关，与摆的质量无关。故ABD不正确，C正确。 故选：C。 二．填空题（共5小题） 9．如图所示，22圈细丝的总长度为 　2.00　 cm。采用这种方式测量是为了 　减小误差　 。 【解答】解：如图所示，22圈细丝的起点在零刻度线，终点刚好在2.00cm处，故22圈细丝的总长度为2.00cm，这种测量方法比测量单只细丝更准确，可以减小误差。 故答案为：2.00；减小误差。 10．如甲图，用A、B两把刻度尺测量同一物体长度，其中 　B　 尺摆放错误，该物体的长度为 　2.20　 cm；图乙中停表的示数是 　187.5　 s。 【解答】解：在使用刻度尺时，其刻度线应紧靠被测物体，故可知B尺摆放错误。 A刻度尺的分度值为1mm即0.1cm，读数时应估读到分度值的下一位，所以根据被测物体左右边缘对应的刻度线可知其长度为L＝2.20cm﹣0cm＝2.20cm。 如图乙所示，停表的小表盘表示分钟，分度值为0.5min，大表盘表示秒，分度值为0.1s，因为分针只在3和4之间且更靠近3，所以可知，分针的读数为3min，秒针的读数为7.5s，所以可知停表的读数为t＝3×60s+7.5s＝187.5s。 故答案为：B；2.20；187.5。 11．小明同学在长度和时间的测量学习中，完成了如下测量实验，如图甲所示，圆柱形物体A的直径为 　1.20　 cm；如图乙所示，秒表的读数为 　104　 s。 【解答】解：（1）由图得，刻度尺的分度值为0.1cm，物体的左侧对应刻度为2.00cm，右侧对应刻度为3.20cm，则物体的直径为d＝3.20cm﹣2.00cm＝1.20cm； （2）秒表的中间小表盘上，每个小格代表0.5min，指针指在“1”和“2”之间，偏向“2”一侧，小表盘的读数为1min；在秒表的大表盘上，每个小格代表0.1s，因为小表盘偏向“2”一侧，所以大表盘指针的读数为44s，故秒表的读数为：1min44s＝104s。 12．我国古代把女子一拃长称为“咫”，男子一拃长称为“尺”，“近在咫尺”形容距离很近。图甲中比例尺为1：10，图乙是实际的刻度尺。图甲中“咫”与“尺”的长度相差约为 　3.0　 mm。实际“咫”与“尺”的长度相差约为 　3.00　 cm。 【解答】解：由图甲可知，“尺”比“咫”长，且两者相差的长度相当于图乙中实际刻度尺的3.0mm，故图甲中“咫”与“尺”的长度相差约为3.0mm； 而图甲中比例尺为1：10，因此实际“咫”与“尺”的长度相差约为10×3.00mm＝3.00cm。 故答案为：3.0；3.00。 13．图甲为我国古代的滴水计时工具——漏刻，图乙为它的模拟示意图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水，受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态，通过受水壶口对应箭尺上的刻度（图漏水壶乙中刻度未标）计时。当受水壶中液面升高时，箭尺排开水的体积 　不变　 ；该装置中，箭尺上的刻度是 　不均匀　 （选填“均匀”或“不均匀”）的。 【解答】解：箭尺在水中始终处于漂浮状态，浮力始终等于重力，重力大小不变，浮力大小也不变，则排开水的体积不变； 漏水壶滴水的过程中，漏水壶内水不断减少，液面下降，深度减小，底部的液体压强减小，滴水的速度不断减小，则受水壶内的水增加的速度不断减小，所以箭尺上的刻度是不均匀。 故答案为：不变；不均匀。 三．实验探究题（共2小题） 14．在探究降落伞滞空时间与哪些因素有关的实验中，同学们记录的实验数据如下表，分析表中数据并回答问题。 次数 伞绳长（m） 伞的形状 伞面积（m2） 伞质量（g） 释放高度（m） 滞空时间（s） 竞赛通知 定于9月31日举办降落伞飞行赛，请自制降落伞，悬挂物是10g钩码，伞面和伞绳总质量不超过20g。比赛时降落伞从指定高处落下，在空中滞留时间最长着胜。 47中物理活动小组 1 1.5 正方形 1 20 6 9.25 2 1.5 正方形 1 20 3 5.85 3 1 正方形 1 20 3 5.85 4 1 圆形 0.5 20 3 3.65 5 1 圆形 1 20 3 5.85 6 1 圆形 1 30 3 4.90 （1）活动中用到的测量工具有天平、　刻度尺　 、　秒表　 ； （2）分析 　3和5　 两次实验证据可知：降落伞的滞空时间与降落伞形状无关； （3）在（2）的基础上，继续分析4和5两次实验证据得到的初步结论是 　在绳长、总质量相同时，伞面面积越大，伞滞空时间越长　 ； （4）要探究降落伞的滞空时间与降落伞总质量的关系，应分析 　5和6　 两次实验证据。 （5）结合上述探究，你该如何设计你的降落伞来赢得比赛？　在伞的总质量一定条件下，尽量增大降落伞面积　 。 【解答】解：（1）测伞的绳长、伞释放的高度需要刻度尺；测降落伞滞留的时间需要停表；测伞的质量需要天平。 （2）探究降落伞的滞空时间与降落伞形状的关系，保持其它因素不变，而只改变伞的形状，由表中数据，应选择3和5两组数据进行比较。 （3）分析4和5两次实验，绳长、总质量相同时，第5次伞的面积较大，伞滞空时间较长，可以得到在绳长、总质量相同时，伞面面积越大，伞滞空时间越长。 （4）要探究降落伞的滞空时间与降落伞总质量的关系，保持其它因素不变，只改变质量，应该选择5和6两组数据进行比较。 （5）在伞的总质量一定条件下，尽量增大降落伞面积，可以增大伞滞空时间。 故答案为：（1）刻度尺；秒表；（2）3和5；（3）在绳长、总质量相同时，伞面面积越大，伞滞空时间越长；（4）5和6；（5）在伞的总质量一定条件下，尽量增大降落伞面积。 15．降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具，广泛用于应急救生、空投物资等。物理实验小组对“降落伞在空中滞留时间的影响因素”展开了实验，他们提出如下猜想： 猜想一：降落伞在空中滞留时间与伞面的材料有关； 猜想二：降落伞在空中滞留时间与伞面的面积有关； 猜想三：降落伞在空中滞留时间与伞和重物的总质量有关； 实验次数 伞面材料 伞面面积/cm2 伞和重物的总质量/g 滞留时间/s 第1次 第2次 第3次 平均值 1 纱布 1200 200 8.6 8.5 8.7 8.6 2 棉布 1200 200 9.3 9.5 9.4 9.4 3 防水布 1200 230 10.7 10.8 10.9 10.8 4 防水布 1500 230 13.1 13.4 13.4 13.3 5 纱布 ____ 230 （1）同学们从实验室找来了纱布、棉布、防水布、透明胶带、绳子、天平、空塑料盒（带盖子）、细沙。如图所示，将装有沙子的塑料盒挂在降落伞上，并使它从三楼窗户处自由下落（纱布、棉布、防水布规格均有1200cm2和1500cm2两种）。同学们发现缺少一种测量工具 　秒表　 ，完善实验器材后继续实验，获得以下数据： （2）在验证猜想一、二时，要控制 　伞和重物的总质量　 不变； （3）通过表格信息可得出：当降落伞和重物总质量相等、降落伞材料相同时，降落伞的伞面面积越 　大　 （选填“大”或“小”），降落伞在空中的滞留时间越长； （4）通过表格中 　1、2　 次的实验数据还能得出，降落伞在空中的滞留时间与降落伞的材料有关； （5）针对上述猜想三，同学们发现所收集的数据并不完整，经大家讨论，表格中横线位置应填 　1200　 ； （6）实验结束后，小西将装有半盒和满盒细沙的塑料盒，分别从三楼窗户处自由下落，两次下落时间都为1.2s，比带有降落伞的时间明显小。小西分析，降落伞是通过增大 　伞面面积　 增大降落伞所受的空气阻力，从而增大了降落伞在空中的滞留时间； （7）以上实验，用到的科学探究方法是 　控制变量法　 。 【解答】解：（1）降落伞在空中滞留时间需要用秒表测量。 （2）验证猜想一：降落伞的滞留时间与伞面的材料有关，需要控制伞面的面积相同、伞和重物的总质量不变；验证猜想二：降落伞的滞留时间与伞面的面积有关，需要控制伞面材料相同，伞和重物的总质量不变；所以在验证猜想一、二时，要控制伞和重物的总质量不变。 （3）由实验3、（4分）析可知，当降落伞和重物总质量相等、降落伞材料相同时，降落伞的伞面面积越大，降落伞在空中的滞留时间越长。 （4）由实验1、（2分）析可知，伞面面积相同，伞和重物的总质量相同，伞的材料不同，滞留时间不同。 （5）猜想三：降落伞在空中滞留时间与伞和重物的总质量有关，表格中没有相同材质、相同伞面面积，分析滞留时间与伞和重物的总质量的相关数据，所以实验5的伞面面积为1200cm2，可以与实验1做对比实验。 （6）小西将装有半盒和满盒细沙的塑料盒，分别从三楼窗户处自由下落，两次下落时间都为12s，说明塑料盒滞留时间与质量无关，降落伞是通过增大伞面面积增大降落伞所受的空气阻力，从而增大了降落伞在空中的滞留时间。 （7）当研究问题受多个因素影响时，探究与其中一个因素关系时，应采用控制变量法。 故答案为：（1）秒表；（2）伞和重物的总质量；（3）大；（4）1、2；（5）1200；（6）伞面面积； （7）控制变量法。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2025/8/31 19:39:21；用户：zhf360892；邮箱：zhf360892@163.com；学号：4477900 【归纳整理】 第3节跨学科实践：降落伞 【课后反思】 本节课我最大的收获是：________________________。 我还没有完全明白的问题是：________________________。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节 跨学科实践：降落伞（导学案） 【学习目标】 1．进一步理解猜想在科学探究中的重要性，知道猜想必须通过实验来检验。 2．知道长度、时间与面积测量的基本原理，能设计实验的方法。 3．经历长度、时间与面积测量过程，体会物理测量的基本方法，会根据测量对象选择适当的仪器。 【学习重、难点】 1．体验学生自主探究活动过程，领悟科学研究方法：“控制变量法”。 2．积极参与探究过程勇于发表自己的观点，并与他人合作。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1.降落伞在空中飞行时间可能与降落伞的 、 、 等有关。猜想必须通过 来检验。 2.不同的仪器有不同的 和 ，这是选择仪器的重要依据。 3.用秒表计时时，使用前应检查指针是否 ；用手表也可以计时，测量前后的时间差就是要测量的数值。 4.有钢直尺和皮卷尺，我选 来测量伞绳长度，选 来测量降落伞距离地面的高度。 5.用 来测质量。 6.猜想中，影响降落伞在空中飞行时间的因素有许多。设计实验时，常用的方法是先考察其中一个因素对所研究问题的影响，而保持其他的因素不变。这种方法叫 。 7.本次比赛对降落伞释放的高度 （选填“需要”或“不需要”）控制不变，来比较不同面积降落伞在空中的飞行时间。 【课堂探究】 导入新课： 观看视频：空投物资、航天器回收或跳伞运动的精彩视频片段 回答问题：“降落伞为什么能让人或物资安全降落？”“它的下降快慢和什么因素有关呢？” 新课讲授： （1） 新知讲解： 1. 降落伞是一种使人或物从空中安全降落到地面的航空工具，广泛用于航空、航天和救援等领域。降落伞是蓝天中飘动的安全摇篮，它承载着人类对冒险与探索的渴望。 2.一个简单的降落伞通常由 、 和 三部分组成。伞面是降落伞的主要部分，它可以增大 ，减缓下降速度。伞绳则用来连接伞面和悬挂物，同时也可以调整降落伞的形状和姿态。悬挂物可以是一个人，也可以是一个物体(如图所示)。 （二） 实验探究：影响降落伞飞行时间的因素 1.提出问题：增加飞行时间，是设计降落伞的重要目标。降落伞在空中飞行的时间与什么因素有关? 2.猜想与假设（分组讨论）：同学们可以参考教材图片的提示进行大胆猜想和假设。 。 3.控制变量法： （1）每一个影响探究结果的因素，都可以叫做一个 。猜想中，影响降落伞在空中滞留时间的因素有许多。 （2）猜想必须通过实验来检验。为此设计实验时，常用的方法是先考察其中一个因素对所研究的问题的影响，而保持其他因素不变。在物理学中我们称为 。 （3）举例：可能与降落伞的面积有关 保持其他条件不变，只改变伞面的大小，测量并计算出每次伞面的面积，然后将做好的降落伞从同一高度下落，记录每种情况在空中停留的时间，然后比较。 （4）以小组为单位选择一个变量，说一下如何进行控制变量法。 。 例1：研究单摆摆动一次的时间与哪些因素有关时，采用的物理研究方法是（　　） A．控制变量法 B．建立模型法 C．比值定义法 D．微小量放大法 4.设计实验、制定计划： （1）选择器材、仪器：① 、 、 、 的降落伞；② 、③ 、④ 。 （2） 讲解： ①使用仪器的注意事项： 选择：不同的仪器有不同的 和分度值，实验时根据需要选择合适的测量工具； 调零：测量仪器使用前一般要先 ；如不能调零，要记录初始数据，进行修正； 测量：读数时要求眼睛正视刻度，记录数据要求实事求是；读数时要估读到 的下一位； 归整：实验完毕要整理器材，放回原处。 ②测量技巧： 测量中，应动脑思考测量技巧。例如，对不规则的伞衣面积的测量，可以把伞衣放在方格纸上，在方格纸上描下它的轮廓，数一下图形中包含的方格数，对不满一格而大于或等于半格的都算一格,小于半格的都舍去不计。总的格数乘以一个格的面积，就是伞衣的面积(如图所示 )。 例2：如图在实验探究：影响降落伞飞行时间的因素时，小聪猜想：降落伞在空中飞行的时间，可能与降落伞面积、降落伞质量、降落伞下降高度等有关。猜想必须通过实验来检验，下面的测量工具此实验中没有用到是（ ） A．刻度尺和盒尺 B．机械秒表 C．温度传感器 D．托盘天平和砝码 例3：在选择测量仪器时，如果选用仪器的量程太小，就 ，仪器量程太大，其相应 的一般也会较大，测量的 也就大了(测量的准确程度是由测量仪器的 决定的)。 例4：下列测量中可选用分度值为1dm的刻度尺的是( ) A.测量身高 B.测量细铜丝的直径 C.测量要安装的玻璃的尺寸 D.测量运动场跑道的长度 （3） 操作步骤:根据控制变量的方法,多次实验,每次只改变一个影响降落伞在空中滞留时间的因素,保持其它的因素不变。 表格设计关键：1、寻找实验中的变量，瞄准实验目的（一般放在表格最后）。 2、一般实验都需要进行多次试验，避免实验的偶然性，使实验结论更具有普遍性。 设计记录数据的表格: 实验次数 伞绳长度 伞衣的形状 伞衣的面积 降落的高度 降落伞总质量 降落伞在空中飞行的时间 5.进行实验、收集证据 6.分析论证 （1）比较①②两组数据，可知：在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与 有关,伞的面积 ,伞在空中滞留的时间 。 （2） 比较②和③两组数据可知：在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与 有关,伞的总重量 ,伞在空中滞留的时间 。 （3） 比较②和④两组数据可知:在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与 无关。 （4） 比较④和⑤两组数据可知:在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与 无关。 （5）比较⑤和⑥两组数据可知：在其它条件一定的情况下,降落伞在空中滞留的时间与 有关，伞的高度 ,伞在空中滞留的时间 。 7.评估 在其它条件一定的情况（降落伞下落高度和降落伞总质量）下，降落伞在空中滞留的时间与伞的面积有关，而与伞的形状和伞绳的长度无关 8.交流与合作 降落伞在空中滞留的时间还与哪些因素有关呢? 再次实验，再次交流。 例5：下面是某小组同学进行降落伞比赛所记录的实验数据，请你帮他们完成实验后的分析与论证。 实验次数 降落伞绳长 降落伞的形状 降落伞的面积 降落伞的高度 降落伞的总质量 降落伞在空中滞留的时间 1 1m 圆形 0.5m2 3m 20g 3.67s 2 1m 圆形 1m2 3m 20g 5.82s 3 1m 圆形 1m2 3m 30g 4.91s 4 1m 正方形 1m2 3m 20g 5.82s 5 1.5m 正方形 1m2 3m 20g 5.82s 6 1.5m 正方形 1m2 6m 20g 9.24s 根据下表数据分析： （1）比较1、2两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间随降落伞 面积增大，降落伞在空中滞留的时间变长； （2）比较2、3两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间随降落伞  增大，降落伞在空中滞留的时间变短； （3）比较2、4两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间与降落伞  无关，比较4、5两组数据可知：在其他条件一定的情况下，降落伞在空中滞留的时间与降落伞  无关。 变式题：在降落伞比赛的活动中，小明将活动中的具体数据进行了记录，用于研究降落伞的飞行时间与哪些因素有关，请你分析表格中的数据并回答问题： 次数 降落伞的伞绳长（m） 降落伞伞衣的形状 降落伞的伞面面积（m2） 降落伞的总质量（g） 降落伞释放高度（m） 降落伞飞行时间（s） 1 1 圆形 0.5 20 3 3.67 2 1 圆形 1 20 3 5.82 3 1 圆形 1 30 3 4.91 4 1 正方形 1 20 3 5.81 5 1.5 正方形 1 20 3 5.83 6 1.5 正方形 1 20 6 9.24 （1）实验中利用到的科学实验的基本方法是  。 （2）设计实验时，关于伞面面积的测量小明遇到了困难，在小组同学的帮助下小明顺利的测出了伞的面积如图每个小格面积为1cm2，伞覆盖90个格子则伞面积为  cm2。 （3）分析表中数据4、5和2、4可知，降落伞飞行时间与降落伞的  和  有关。 （4）分析5和6能得到的结论是： 。 （三） 降落伞比赛降落伞设计中应注意的几个问题 （1）降落伞在空中自由飘落时只受两个力的作用：自身重力和空气阻力。自重越小或阻力越大时在空中飞行的时间越长，想取胜就得减小自重，增大阻力。 （2）减小自重的方法：在伞面大小、伞绳长短不变的情况下，选用轻薄的面料制作伞衣，用细棉线制作伞绳。经筛选发现一次性塑料桌布制作伞衣最合适。 （3）增大阻力的方法：在伞衣、伞绳的材料确定的情况下，尽量使伞降落时兜风的伞面最大。 例6：在降落伞比赛的活动中，小利将活动中的具体数据进行了记录，用于研究降落伞的滞留时间与哪些因素有关，请你分析表格中的数据并回答问题。 次数 降落伞的伞绳长（m） 降落伞的形状 降落伞的面积（m2） 降落伞的总质量（g） 降落伞释放高度（m） 降落伞滞留时间（s） 1 1 圆形 0.5 20 3 3.67 2 1 圆形 1 20 3 5.82 3 1 圆形 1 30 3 4.91 4 1 正方形 1 20 3 5.81 5 1.5 正方形 1 20 3 5.83 6 1.5 正方形 1 20 6 9.24 （1）活动中利用的测量工具有停表、天平、 。 （2）分析实验次数  的数据可知：当其它条件相同时，降落伞滞留时间与降落伞的总质量有关。 （3）分析实验次数5、6的数据可知：当其它条件相同时，降落伞滞留时间与  有关。 （4）本实验用到的科学研究方法是： 。 课后习题： 1．小明得知身高大约是脚长的七倍，便测量并记录自己脚长分别为24.8cm、24.6cm、24.3cm、26.8cm、24.3cm。经分析，下列说法正确的是（　　） A．小明所用测量工具的分度值为1mm B．26.8cm是错误数据，在取平均值时应当舍去 C．多次测量的目的是消除误差 D．小明身高大约为1.6m 2．甲尺在30℃时和乙尺在﹣30℃时的刻度都是准确的，现用这两把尺在0℃的环境中测量同一长度，则两尺读数（　 　） A．甲偏大，乙偏小 B．甲偏小，乙偏大 C．均偏大 D．均偏小 3．我国古代曾用张开的大拇指与中指间的距离作为长度单位，称为“拃”。如图所示，利用刻度尺测量某人“一拃”的长度。根据图中信息，下列说法正确的是（　　） A．测量时，必须从零刻度线量起 B．读数时，视线从甲方向去观察会产生误差 C．为了使结果更准确，我们可以选择分度值更小的刻度尺 D．记录下，“一拃”的长度为19.0m 4．下列有关长度和时间的测量，说法错误的是（　　） A．测量任何物理量都必须首先规定它的单位 B．记录测量数据时，不但要记录数值，还必须注明测量单位 C．在长度测量时，如果刻度尺的零刻度线磨损了，也可以进行测量 D．多次测量求平均值、选用精密测量工具、改进测量方法，都可以减小并消除误差 5．小明为了给窗子配上一块玻璃，在以下的测量工具中，测量窗框尺寸最合理的是（　　） A．分度值是1mm，长度是20cm的学生尺 B．分度值是1cm，长度是15m的皮卷尺 C．分度值是1mm，长度是2m的钢卷尺 D．以上刻度尺均可测量 6．茶饼的起源可以追溯到两晋南北朝时期，图中与物理书并排摆放的茶饼直径接近（　　） A．18mm B．18cm C．18dm D．18m 7．小丽同学用分度值为1mm的刻度尺测量铅笔长度，结果分别是16.29cm、16.28cm、16.27cm，关于三次测量结果，下面说法中正确的是（ ） A．只有16.29cm正确 B．只有16.28cm正确 C．只有16.27cm正确 D．三次结果都正确 8．小科发现爷爷家摆钟的摆，摆动一次的时间是相等的。于是思考：摆的质量和摆的长短（摆球重心到悬挂点O的距离）对摆的周期有没有影响呢？于是他用不同的摆长挂上同一小球进行多次实验，发现周期明显不同。接下来他又用相同的摆长挂上质量不同的小球进行了探究，实验数据如表所示。综合以上实验分析，可得到的结论是（　 　） 实验次数 1 2 3 4 5 小球材质 铝球 铁球A 铁球B 铜球 泡沫球 小球直径 22.22 22.24 22.20 22.20 22.20 小球质量 15.5g 25.3g 44.7g 51.0g 5g 周期 1.796s 1.798s 1.795s 1.796s 2.758s A．与摆的质量、摆长都有关 B．与摆的质量有关，和摆长无关 C．与摆的质量无关，和摆长有关 D．有时与质量有关，有时与摆长有关 二．填空题（共5小题） 9．如图所示，22圈细丝的总长度为 　 　 cm。采用这种方式测量是为了 　 　 。 10．如甲图，用A、B两把刻度尺测量同一物体长度，其中 　 　 尺摆放错误，该物体的长度为 　 　 cm；图乙中停表的示数是 　 　 s。 11．小明同学在长度和时间的测量学习中，完成了如下测量实验，如图甲所示，圆柱形物体A的直径为 　 　 cm；如图乙所示，秒表的读数为 　 　 s。 12．我国古代把女子一拃长称为“咫”，男子一拃长称为“尺”，“近在咫尺”形容距离很近。图甲中比例尺为1：10，图乙是实际的刻度尺。图甲中“咫”与“尺”的长度相差约为 　 　 mm。实际“咫”与“尺”的长度相差约为 　 　 cm。 13．图甲为我国古代的滴水计时工具——漏刻，图乙为它的模拟示意图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水，受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态，通过受水壶口对应箭尺上的刻度（图漏水壶乙中刻度未标）计时。当受水壶中液面升高时，箭尺排开水的体积 　 　 ；该装置中，箭尺上的刻度是 　 　 （选填“均匀”或“不均匀”）的。 三．实验探究题（共2小题） 14．在探究降落伞滞空时间与哪些因素有关的实验中，同学们记录的实验数据如下表，分析表中数据并回答问题。 次数 伞绳长（m） 伞的形状 伞面积（m2） 伞质量（g） 释放高度（m） 滞空时间（s） 竞赛通知 定于9月31日举办降落伞飞行赛，请自制降落伞，悬挂物是10g钩码，伞面和伞绳总质量不超过20g。比赛时降落伞从指定高处落下，在空中滞留时间最长着胜。 47中物理活动小组 1 1.5 正方形 1 20 6 9.25 2 1.5 正方形 1 20 3 5.85 3 1 正方形 1 20 3 5.85 4 1 圆形 0.5 20 3 3.65 5 1 圆形 1 20 3 5.85 6 1 圆形 1 30 3 4.90 （1）活动中用到的测量工具有天平、　 　 、　 　 ； （2）分析 　 　 两次实验证据可知：降落伞的滞空时间与降落伞形状无关； （3）在（2）的基础上，继续分析4和5两次实验证据得到的初步结论是 　 　 ； （4）要探究降落伞的滞空时间与降落伞总质量的关系，应分析 　 　 两次实验证据。 15．降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具，广泛用于应急救生、空投物资等。物理实验小组对“降落伞在空中滞留时间的影响因素”展开了实验，他们提出如下猜想： 猜想一：降落伞在空中滞留时间与伞面的材料有关； 猜想二：降落伞在空中滞留时间与伞面的面积有关； 猜想三：降落伞在空中滞留时间与伞和重物的总质量有关； 实验次数 伞面材料 伞面面积/cm2 伞和重物的总质量/g 滞留时间/s 第1次 第2次 第3次 平均值 1 纱布 1200 200 8.6 8.5 8.7 8.6 2 棉布 1200 200 9.3 9.5 9.4 9.4 3 防水布 1200 230 10.7 10.8 10.9 10.8 4 防水布 1500 230 13.1 13.4 13.4 13.3 5 纱布 ____ 230 （1）同学们从实验室找来了纱布、棉布、防水布、透明胶带、绳子、天平、空塑料盒（带盖子）、细沙。如图所示，将装有沙子的塑料盒挂在降落伞上，并使它从三楼窗户处自由下落（纱布、棉布、防水布规格均有1200cm2和1500cm2两种）。同学们发现缺少一种测量工具 　 　 ，完善实验器材后继续实验，获得以下数据： （2）在验证猜想一、二时，要控制 　 　 不变； （3）通过表格信息可得出：当降落伞和重物总质量相等、降落伞材料相同时，降落伞的伞面面积越 　　 （选填“大”或“小”），降落伞在空中的滞留时间越长； （4）通过表格中 　 　 次的实验数据还能得出，降落伞在空中的滞留时间与降落伞的材料有关； （5）针对上述猜想三，同学们发现所收集的数据并不完整，经大家讨论，表格中横线位置应填 　　 ； （6）实验结束后，小西将装有半盒和满盒细沙的塑料盒，分别从三楼窗户处自由下落，两次下落时间都为1.2s，比带有降落伞的时间明显小。小西分析，降落伞是通过增大 　 　 增大降落伞所受的空气阻力，从而增大了降落伞在空中的滞留时间； （7）以上实验，用到的科学探究方法是 　 　 。 【归纳整理】 第3节跨学科实践：降落伞 【课后反思】 本节课我最大的收获是：________________________。 我还没有完全明白的问题是：________________________。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$