师:同学们好,今天的科学课我们一起来学习鸟和飞机,所学知识是大象版五年级下册第54和55页的内容。我们先来了解一下本节课的学习目标。第一,通过学习知道鸟类弧形的翅膀在飞行中起到了重要作用;第二,通过制作机翼模型,能够结合实验现象解释飞机飞行的原理,知道机翼上凸下平的结构是模仿了鸟类弧形的翅膀,且这种结构在气流中能够获得向上的升力;第三,通过学习培养创新意识和发明创造的能力。
师:再来看看你们的课前准备做好了吗?需要卡纸、透明胶带、铁丝或吸管、电风扇,都准备好了吗?那我们开始今天的科学之旅吧。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的时候,你们有什么想法?
生:我也想像鸟儿一样飞翔。
师:人怎样才能像鸟儿一样飞起来呢?自古以来,人类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的发展带来了深远的影响和变革。现在我们来欣赏几种飞机的图片,欣赏完后,请同学们仔细观察飞机和鸟,说一说飞机和鸟的飞行有什么相同之处。
生:飞机的机翼很像鸟儿的翅膀,飞机的机身和鸟儿的身体一样,都是流线型的。鸟儿有尾巴,飞机也有尾翼。
师:同学们观察得非常仔细,找到了这么多的相似之处。请大家猜想一下,人们在发明飞机的过程中,都模仿了鸟儿的哪些特征?
生1:我发现鸟儿在飞行的过程中翅膀发挥了很大的作用。我猜想人类在发明飞机的过程中模仿了鸟儿的翅膀。
生2:我猜想人们在发明飞机的过程中模仿了鸟儿流线型的身体,也模仿了鸟儿翅膀。
生3:我也猜想人们在发明飞机的过程中模仿了鸟儿的翅膀。
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的发展史吧。人类的飞行梦始于对鸟类飞行的模仿,中国汉代就有模仿鸟类扑动翅膀来飞行的传说和记载。500多年前,意大利著名的艺术家和发明家达芬奇也曾设计了这种能扑动翅膀的扑翼飞行器,但这些仅仅从形态上进行的模仿都没有真正成功。德国的奥托·李林塔尔最先把精力放在对鸟的飞行原理的研究上,为了解开鸟儿飞行的奥秘,他细心观察,仔细研究了各种鸟类的翅膀结构和飞翔的方法,模仿鸟的翅膀制造了许多架滑翔机,进行了数千次的实验,发现鸟类弧形的翅膀在飞行中起到了重要作用。在空中保持平衡一直是飞行中的难题,李林塔尔根据鸟类的尾巴制造出了一个水平的尾翼,另外再加一个与之垂直的尾翼,由此他将人类的飞行梦想带上了成功之路。1901年,莱特兄弟为了实验和改进机翼,建造了风洞,并在风洞中研究和比较了200种以上的机翼形状,设计出了最佳的机翼剖面形状和角度,以便获得最大的升力。1903年,他们制造了人类历史上第一架飞机——带有发动机的“飞行者1号”,成功飞行了260米,拉开了人类动力航空史的序幕。
师:根据刚才阅读的资料内容,你能简要地介绍一下飞机的发明过程吗?
生:最开始,人们从形态上模仿鸟类扑动翅膀,设计扑翼飞行器,但没有真正成功。后来人类开始研究鸟类的飞行原理,发现鸟类的弧形翅膀在飞行中起到了重要作用。为了保持平衡,人们又设计出了水平尾翼与垂直尾翼。再后来,为了获得最大的升力,又反复修改和试验,设计出了最佳的机翼剖面形状和角度,真正让飞机飞上了天空。
师:人们在发明飞机的过程中,经研究发现,鸟类弧形的翅膀在飞行中起到了重要作用。伴随着对鸟类尾巴的研究,人们制造出水平尾翼和另一个与之垂直的尾翼,人类的飞翔之梦终于实现了。形态上模仿鸟和鸟的翅膀,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。看来仿生学并不只是对形状、功能和结构的模仿,还需要研究原理。为什么鸟类弧形的翅膀的形状对飞行如此重要呢?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。
