1、 5.2 鸟和飞机鸟和飞机 【教学分析】【教学分析】 本课是本单元的第 2 课。通过第 1 课的学习，学生已经知道很多发明都可以在自然界到原型。较第 1 课中尼龙搭扣和苍耳子的仿生学关系而言，本课中的飞机和鸟的仿生学关系更为复杂。教材从“观察”环节开始，通过观察飞机和鸟，猜想飞机模仿了鸟的哪些特征，鼓励学生说出自己的观点。然后安排了阅读资料从飞鸟到飞机，介绍了飞机的发展史，从而进一步加深学生的认识：仅仅模拟鸟和鸟的翅膀的外形不足以发明飞机，飞机的最终发明离不开对鸟的翅膀的弧形剖面所蕴含的科学原理的揭示。因此，仿生学并不只是对形状、功能和结构的模仿，仿生学更离不开科学家对生物原型背后的科学原理的
2、探究。教材接下来安排了“实验”环节，在认真观察鸟的翅膀和飞机的机翼的剖面形状有什么相似之处后，探究机翼的升力和剖面形状的关系，让学生能基于所学的知识，通过实验分析获取新的认识，并组织学生制作一个机翼模型，实验观察它在气流中产生的现象。在此基础上，进入“表达交流”环节，在交流中，让学生知道：研究仿生学对象所蕴含的科学原理能够为工程技术和创造发明提供更有价值的设计思想。 【教学目标】【教学目标】 （1）知道鸟类弧形的翅膀对飞行十分重要。 （2）通过观察鸟的翅膀和飞机的机翼，比较它们之间的相似之处，知道上凸下平的结构在气流中能够获得向上的升力，并制作一个机翼模型来验证这种升力。 （3）培养合作能力、
3、动手能力，感受探究未知世界的乐趣。 【教学准备】【教学准备】 （1）材料准备：A4 纸、透明胶带、吸管、绳子（或铁丝）、电风扇等。 （2）活动场地：实验室或教室。 （3）学生分组：46 人一个探究小组。 【教学过程】【教学过程】 （1）图片引入。 师：（出示鸟儿在空中翱翔的主题图）同学们，每当我们仰望天空看到鸟儿在辽阔的蓝天自由飞翔时，你有什么想法？ 生 1：我也想像鸟儿一样飞翔。 生 2：人怎样才能像鸟儿一样飞起来呢？ 师：（在主题图中出示飞机）是呀，人类自古以来就有像鸟儿一样在蓝天自由飞翔的梦想。人类正是从鸟儿身上获得启发，一步一步发明了飞机。可以说，飞机的发明给人类社会发展带来了深远的影
4、响和变革。仔细观察飞机和鸟，说一说飞机和鸟的飞行有什么相同和不同之处。 生 1：飞机的机翼很像鸟儿的翅膀。 生 2：飞机的机身和鸟儿的身体一样，都是流线型的。 生 3：鸟儿有尾巴，飞机也有尾翼。 生 4：鸟飞的时候会扇动翅膀，飞机不需要扇动翅膀。 师：同学们观察得非常仔细。请大家猜想一下，人们发明飞机的过程中，都模仿了鸟的哪些特征？ （学生分小组讨论并汇报） （2）科学阅读。 师：飞机是如大家所说的那样模仿了鸟儿的翅膀吗？让我们来看一段飞机发展史的资料。 （教师出示从飞鸟到飞机） 师：谁能根据资料内容，简要地介绍一下飞机的发明过程？ （汇总小结：鸟类弧形的翅膀在飞行中起到了重要作用。同时，伴随
5、着根据鸟类尾巴制造出的水平尾翼和另一个与之垂直的尾翼之后，人类的飞翔之梦终于实现了，人类正是通过模仿这种原理发明了飞机） 师：看来，仅从形态上模仿鸟和鸟的翅膀还不足以让飞机飞起来，飞机的最终发明离不开对鸟的弧形翅膀所蕴含的科学原理的研究。 （3）实验探究。 师：为什么鸟的弧形翅膀对飞行如此重要？请同学们仔细观察鸟的翅膀和飞机的机翼，看看它们的形状有什么相似之处。 生：我可以画出来给大家看吗？ 师：可以。 生：它们的形状都是上凸下平的。 师：说得很形象，也很准确。这种上凸下平的形状是怎样让飞机飞上天空的呢？大家想不想来做个实验验证一下？ （4）设计制作。 师：这里有 A4 纸、透明胶带、吸管、绳
6、子（或铁丝）、电风扇等，请根据示意图制作一个弧形的机翼模型，并观察它在气流中产生的现象。 （学生分小组进行实验。教师巡视各组，并给予必要的提示或帮助） （5）表达交流。 师：同学们，哪组能结合实验中观察到的现象，尝试解释一下飞机升空的原理？ 生：飞机能够在气流中上升，离不开上凸下平的机翼。我们组发现，如果把模型倒过来机翼就无法升起来，做成别的形状也升不起来。 师：是呀，机翼的升力源于它上凸下平的形状。大部分机翼上表面面积比下表面面积大很多。瑞士物理学家伯努利发现，液体或气体流动的速度越大时，它产生的压力就越小。当气流同时流经上凸下平的机翼的上、下表面时，上表面因为距离长、 气流快， 所以气压就
7、小； 下表面因为距离短、 气流慢， 所以气压就大。正是这个压力差给机翼提供了上升的升力。也就是说，上凸下平的结构在气流中能够获得向上的升力。 （6）全课总结。 师：仿生学不仅以生物的形状、功能和结构等特征为模仿对象，还需要研究它们的原理，从而为工程技术提供更有价值的设计思想。 【教学反思】【教学反思】 相较于第 1 课苍耳的启示，第 2 课鸟和飞机要难理解得多。好在像鸟儿一样在天空自由自在地飞翔是各个时代的人的共同梦想。所以，今天的研究内容学生同样会觉得很有趣、很好奇。在学生的好奇心和求知欲被很好地调动起来之后，组织他们观察鸟的翅膀和飞机的机翼，尝试比较它们的形状有什么相似之处。在这个活动中，学生可能想不到从截面的形状来进行比较。如有需要，教师可以给予适当提示（图片或者是文字提醒）。 本课的教学难点是制作机翼模型验证机翼升力。在学生动手操作时，教师要关注各组进度，给予不同程度的提示或帮助。