降落伞的教学设计

降落伞的教学设计（精选8篇）

降落伞的教学设计 第1篇

教学准备

1、环境创设,把教室分为三个区

材料区一两张桌子上摆放各种实验材料

制作区一一学生进行讨论、设计和制作的场所,六人一组围成一桌 实验区一一进行实验的场所,每个实验组都摆放一张桌子一张板

2、材料准备,教师准备有关的材料 伞面材料一一不同大小的塑料薄膜 伞绳材料--------长短不同的棉线若干根;配重材料一----每组一包六块圆圈橡皮

粘剪村料------剪刀若干把、双面胶若干卷。教学过程：

一、初步尝试,发现问题

师:大家一定在电视上看见过跳伞运动,那一个个五彩续纷的降落伞就像在蓝天白云间 盛开的美丽花朵,从天空中徐徐而降!看过跳伞运动之后,同学们对神奇的降伞一定非常 神往!大家想不想自已也来一个美丽的降落伞呢? 生:想

师,我们可以利利用桌子上的材料动手像一个降,看老师先来做一个。(教师利用材料制作一个降落伞,并把制作过程向学生进行详细介绍。)师:请大家用各组的材料自制一个降落伞,再到后面的实验区玩一玩,比比哪组做得最 快,玩得最好!(学生制作降落伞,并进行放飞试验）

二、师生交流,明确问题

师:同学们真棒!很快就做好了降落伞,而且玩得很开心。在玩的时候,你有什么发现 吗?把你观观察到的现象和疑惑说出来!生:我想:我们组的降落伞为什么比第二组的快? 生:我想是不是风大,降落全就降落得快些? 生,我想为什么有的降落伞降落得快,有的的降落得慢? 师,是啊,为什么有的降落伞降落比较快、有的降落伞就比较慢?降落伞降落速度的快慢与哪些因素有关呢? 生:可能与伞面大小有关,伞面越大,降落伞就降落得慢 生:可能与伞的线长短有关。生:可能与下面挂的重物的关。

生可能与风有关,如果有风降落伞就可能下降比较慢!(教师板书归纳)师:你们真了不起,想到了这么多可能与降落伞降落快慢有关的因素。今天老师给你们准备了一些材料,我们可以先从伞面大小、伞线长短、悬挂物体等三个方面展开研究。

三、设计实验,探究问題

师:那你想研究哪个问题,打算怎样研究?需要什么材料?请与你们组的同学商量一下,每组确立一个主要研究的问题!(学生分组讨论后回答。)生:我们想研究“伞面大小”这个问题,我们打算做两个降落伞,伞面一大一小,但绳 子和重物都是一样,然后从同样的高度同时放手,看谁先落地。师:你们这个实验中哪些条件改变了?哪些条件没变?为什么? 生:我们这个实验主要是研究“伞面大小对降落伞下降速度的影响”,所以只能改变“伞面大小”这个条件,而其余条件都不能变,包括伞线的长短、重物、下落的高度、时间、场地等。

生:我们准备研究“伞线的长短与降落伞下降的快慢”这个问题,我们打算改变伞线的长短,用一长一短两组线来做降落伞,其他条件保持不变。

生:我们小组经过商量决定研究“重物的轻重与降落伞下降的快慢”这个问题,我们打算两个一样的降落伞,一个伞挂一块橡皮,另一个伞挂四块橡皮。

师,看来同学们对实验的方法已经进行了深入的探讨,希望大家在实验中能遵守规则,这样实验的结论才更有科学性!(学生选取材料,再次进行制作和实验。)

师:你们组研究了哪个问题,有什么发现?让我们一起来交流一下吧

生:我们组研究了“伞面大小与降落伞下降快慢”的问题。我们们一共做了五次实验,发现降落伞降落的快慢与伞面大小有关,伞面大的降落要慢一些,伞面小的降落就快一些。

生:我们组研究的是“伞线长短与降落伞下降快慢”的问题。我们一共做了七次实验发现降落伞降落的快慢与伞线长短有关,伞线长的降落伞下降比较慢,伞线短的降落伞下降比较快。

生:我们主要研究“重物的轻重与降落伞下降快慢”的问题。我们一共做了四次实验,发现挂了四块橡皮的降落伞下降的速度要明显比挂一块橡皮的降落伞下降速度要快。由此我们知道:降落伞降的快慢与重物的轻重也有关系。师:同学们真聪明,通过实验我们发现了这么多关于降落伞的秘密。

四、拓展延伸,解决问题

师:刚才我们一起对“影响降落下降快慢的因素”进行了研究,在研究中同学们的表现非常好!那你能做一个下降速度最慢的的降落伞吗?小组之间比一比,看哪一组制作的降落伞下降速度最慢!(学生分组设计制作,积极进行比赛）师:请冠军小组的同学告诉我,怎样才能做一个下降速度最慢的降落伞? 生,我们首先找了一个最大的伞面,然后在材料区选了最长的绳子,重物我们则是用纸做的,因为它比橡皮轻(学生鼓掌)师:能不能概括一下。

生：伞面要尽量大、伞线要尽量长、悬挂的物体要尽量轻，这样做出来的降落伞オ能下降速度最慢。师：你们们的表现真不错!在今天的课堂中,我们对“影响降落伞下降快慢的因素”做了深入的研究!关于降落伞你还想想研究什么? 生:我想到室外有风的地方去做实验,看看是不是风越大,降落伞降得越快。生:我还想用其他材料来做伞面,试试它们下落的速度会有什么变化。生:我想在降落伞上打几个洞,看看它下落时的情况。(学生自由表达,)师:今天我们在课堂上制作的降落伞老师就送给大家!大家课后可以继续进行研究,别忘了把你的发现及时和老师、同学进行交流。下课

降落伞的教学设计 第2篇

长沙市芙蓉区育才小学 李仕艳

教材简析：

《降落伞的研究》是河北版《科学》三年级上册《空气》单元中《纸飞翼》的拓展部分。目的是在学生认识了空气的一些性质后，进一步了解人类对空气性质的利用。

设计理念：

“科学学习要以探究为核心”这是新颁《科学课程标准》明确的要求。为使这一理念落到实处，教师作为“引领者”应为学生创设发现问题的情境，激发学生提出问题，同时提供有结构性的材料，促使学生解决问题。从而使学生在一系列的活动（观察、实验、交流、分享）中体验学习科学的乐趣，逐步培养学生的科学素养。

教学目标：

1.知识与技能目标

了解降落伞下落的快慢与什么因素有关，认识人类对空气性质的利用。2.过程与方法目标

通过制作降落伞、设计解决问题方案和动手实验等活动，培养学生发现问题，解决问题的能力。

3.情感态度与价值观目标

激发学生主动提供自己的资料和想法，并与他人合作，分享他人的智慧，从而体验合作的愉快。

教学重点：

1.通过制作降落伞、设计解决问题方案和动手实验等活动，培养学生发现问题，解决问题的能力。

2.激发学生主动提供自己的资料和想法，并与他人合作，分享他人的智慧，从而体验合作的愉快。

教学准备：

1.教室内悬挂有两根1.4米高的绳子，用来统一降落伞的高度。

2.四块研究材料板：①改变伞面大小的材料；②变化伞面的材料；③改变伞绳的长度 ；④改变重物的轻重。

3.各实验组各两套制作降落伞的材料。

教学过程：

一、初步尝试 发现问题 1.提问：

（1）我来考考大家，用这些东西最后会做成什么？（2）你会做吗？比比哪组合作做得最快，玩得最好！2.学生活动——制作降落伞 3.师生竞赛

（1）你认为谁会赢？（2）怎么比？

二、师生交流 明确问题 1.质疑：你有什么想法？

2.讲述：（课件演示）下面我把大家所想到的归结为四个问题：（出示课件）(1)改变伞面的大小，降落伞的下落将发生什么变化？(2)改变伞面的材料，降落伞的下落将发生什么变化？(3)改变伞绳的长度，降落伞的下落将发生什么变化？(4)改变重物的轻重，降落伞的下落将发生什么变化？

三、设计实验 探究问题

1.讲述：你想研究几号问题，打算怎么研究？需要什么材料？请与你们组的同学商量一下。

2.学生讨论 3.汇报

4.讲述：你想研究几号问题，就到几号研究板上去拿一份材料，内有记录单和材料，研究完后，将记录单填好挂上（教师边讲边演示），然后进入下一个研究室进行研究。

5.学生活动

6.汇报（教师点记录单上的学生名字，依次汇报1.2.3.4号研究室的研究成果）

四、应用拓展 解决问题

1.提问：你能用手中的材料做一个下落较慢的降落伞吗？ 2.学生活动：制作降落伞并比赛 3.提问：通过研究，你发现了什么秘密？ 4.总结质疑：你还想研究什么？

河道水位降落对边坡稳定的影响 第3篇

一、实验装置概述

本论文研究采用的实验平台为主体15mx5mx6m的模型槽, 与之相匹配的有多物理量测试系统、水位控制系统、动态图像采集系统、数据采集系统等。为了方便对边坡体变形过程的观察, 可在模型槽的侧边开通高透明度的有机玻璃窗口, 实时观测试验中内部土体的位移及变形情况等。为了方便在模型槽中插入张力计等仪器, 或者引入传感器数据线, 可在模型槽的侧壁上方开设直径1cm的多个仪器埋设孔。模型槽的侧壁可选用聚四氟乙烯进行特殊的光滑处理, 以减少模型槽和土体间摩擦产生的平面应变力。为了通过模型模拟河道水位降落对边坡稳定的影响, 试验系统种还应配备水位升降控制系统, 该系统主要由供水管、升降水箱、底部管网与侧壁上的排水阀门。其中可升降水箱主要用来控制边坡内部的河道水位, 能够在一定高度上进行水头控制。在本文试验中, 通过利用底部管网系统进行反复河道水位升降研究, 可避免出现沿着模型槽侧面的集中渗流现象, 再通过开启模型槽前端的排水阀门, 实现对边坡稳定性的研究。

二、河道水位渗流对边坡的影响

由于颗粒物质之间存在孔隙, 因此对河流两岸的边坡渗流现象时常发生。

河道水位与地下水位的差异, 造成水的连续流入或者流出岸坡, 最终形成渗流, 如图1所示, 洪水过后渗流在岸坡上的流动示意图如下。

有关河道水位下降时, 岸坡中存在渗流的流场可参考图1, 在坡面种渗流的方向由A点的θ=0°过渡到B点θ=90°。有关渗流方向的变化范围, 一定渗流强度下临界坡度及渗流方向对比, 如图2所示。

由图2可知, 取相同系数, β=0.75及准=34°, 并得到一组曲线, 每一根曲线所对应的渗流大小为:i/ic。在图2中, 临界稳定坡度根据渗流方向而产生变化, 一方面, 当渗流方向θ=90°-准时, 其临界坡度达到最小值。也就是说, 当渗流强度值相同时, 此时的渗流方向最不利于边坡的稳定性。另一方面, 渗流的强度越大, 也会带来更小的坡度稳定, 充分证明渗流对边坡稳定性产生的破坏。

另外, 在图1中, 退水期的河道水位下降会造成坡岸渗流现象, 造成原有的坡度在没有渗流作用下的泥沙休止角产生了边坡稳定破坏现象。由于坡面上每个点的渗流方向都不同, 因此每个临界的稳定坡度程度也不尽相同。如在河道水位退去前岸坡的稳定度为α=准=34°, 而退水时由于河道水位下降造成的渗流强度为i/ic=0.30。因此, 此段渗流对边坡重新回到稳定的临界值产生一定影响, 此影响在图2中已经完整表述。同时, 需要注意的是, 由于边坡表面的渗流及渗流方向并不完全不利于其稳定性, 也就是当θ=90°-准, 因此这样预测时渗流对边坡产生较大影响, 但是不能忽视对退水期渗流作用的考虑, 并对边坡的稳定性采取安全、合理的估算方法。

三、河道水位下降时边坡的变形情况

GEO-SLOPI是一种多模块的大型边坡分析软件, 其中渗流计算模块为SEEP;PLAXIS则是以位移变性理论为基础的有限源程序, 能有效分析水位涨落过程中边坡的应变、应力、位移等情况。以下将采用PLAXIS中的有限元强度折减法计算出同一侧边坡当河道水位下降时的安全系数。

四、河道水位下降速度快慢对边坡安全的影响

当河道水位下降的速度比较快时, 边坡的坡体重孔隙水就不易排出, 造成坡体水位比库水位高。为了方便实验, 可假定边坡的坡体中孔隙水为是水平线, 并忽略孔隙水渗流问题。如图3所示:

在图3中, D代表坡体中的孔隙水水位和库中水位的差距, 如D的取值越大, 那么水位下降的速度也随之加快。参照不同的D取值, 可获得边坡安全系数, 并认识到不同下降水速对边坡的影响。另外, 图中EF为坡体中的内孔隙水位, 在计算过程中, 假设FK段没有发生渗流现象。坡体的水位明显高于库中水位, 造成边坡EFKG中的孔隙水自重完全由土骨架承担。

可见, 水位下降的越快, 边坡的稳定性就越差, 因此在实际工程中, 应尽量避免河道水位骤降现象的发生。如三峡水库遇到紧急情况需要快速泄洪时, 三峡库区周围的不稳定边坡就有可能由于河道水位的骤降而发生滑坡现象。

摘要：文章从河道水位角度着手, 对边坡稳定性进行研究。

关键词：河道水位,边坡,稳定

参考文献

[1]、骆富强.总结防汛经验重视河道水位[J].中国科技博览, 2011 (2) .

降落伞的教学设计 第4篇

一、斯金纳程序教学理论

作为行为主义的代表人物，斯金纳建立了操作性行为主义的学习理论，提出了程序教学法。这种教学方法主张将一个复杂的课题按照逻辑顺序细分成很多小课题，教师在这些小课题中设置一些问题，学生通过努力可以解决这些问题，并能够立即知道自己的回答是否正确。实施程序教学法一般要遵循积极反应原则、即时反馈原则、自定步调原则、低错误率原则等，这些原则已在教学中得到了广泛应用。程序教学主张分步教学、分步强化，课堂上的即时性评价是贯穿每个学习步骤的反馈强化行为，通过对学生行为进行有效强化，能达到教学效果的最优化。

二、积极反应，提倡评价过程的互动性

“积极反应”原则认为，在程序教学过程中，必须使学生始终处于一种积极学习的状态，只有保持对教学内容的极大兴趣，学生才能更好地吸收知识。在“降落伞下降得快与慢”的教学案例中，笔者鼓励学生进行自我评价、学习小组间进行互相评价，有效提高了评价过程的互动性。

在这个案例中，笔者有意识地设计了以学生为主体的评价活动，以此激发他们自我学习的动机。如在实验研究阶段，笔者设计了小组活动，鼓励学生动手设计和制作降落伞，并为学生安排了充足的交流和讨论时间。这样，不仅吸引了小组中每一个成员积极参与到活动中，而且还使学生在评价别人时不断审视自己，从而获取知识。

三、即时反馈，把握评价时机的即时性

“即时反馈”就是让学生立即知道自己的答案是否正确。如在设计“降落伞下降得快与慢”的案例时，笔者根据教学目标把教学活动分为猜想、设计制作、思考、交流等环节，并在设计每个教学环节时均采用以下四步教学流程。以教学过程的第一个环节“问题与假设”为例，分析如图1所示。

四、自定步调，合理制定评价标准

“自定步调”就是鼓励学生按最适合自己的速度学习，并通过不断强化，以获得稳步前进的动力。在本案例中，为了体现学生的主体地位，又考虑到同一种降落伞的制作方法会限制学生的思维，笔者没有给出制作降落伞的步骤，而是将教师制作好的各式降落伞发给学生观察和研究，再让学生选择喜欢的降落伞进行制作，使探究过程个性化、评价标准个性化，使探究问题更开放、探究过程更自主、学生的积极性更高。

五、低错误率，讲究评价的高效性

“低错误率”就是要求在教学中尽量避免学生出现错误的反应。如在本案例的教学前，笔者反复将自己当作学生，去经历探究活动的全过程，从整体上把握了学生的探究活动。如在影响降落伞下降速度因素的猜想中，笔者就曾做过伞面大小、悬挂物轻重、伞面材料不同、伞面形状不同、伞绳长短不同、制作方法不同等多种猜想，并准备了造型各异的降落伞，以启发学生的创新思维。

六、结束语

本文仅谈了几点关于探究评价的策略，在现实教学中还有许多可以借鉴的方法，教师应根据实际情况进行调整。如可以结合集中性评价，来弥补即时性评价零散的缺点，从而提高整体的教学效果；在评价次数的把握上，教师应不断变化评价的频率，逐步激发学生的内在动力。另外，在评价空间的扩展上，除了本文讨论的课堂上的评价之外，教师还应把握课后机会，给予学生更多的关注与引导。

参考文献：

[1]郭颢.关于小学科学课教学过程中评价的思考[J].黑龙江教育学院学报，2003，（6）.

[2]施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，2003.

[3]马银瓶.重即时评价，抓教育契机[J].广东教育，2005，（11）.

我的降落伞教案设计 第5篇

活动目标：

一，科学兴趣的培养：通过一系列游戏活动，激发幼儿对降落伞特性的探索兴趣和欲望。

二，观察能力的培养：引导幼儿观察比较物体降落的过程，培养其观察的准确性。

三，操作实践能力的培养：让幼儿动手操作各种材料，掌握制作降落伞的技能，培养幼儿手眼的协调性。

活动准备：

塑料包装线或三股的粗棉线，轻重不同的夹子(木夹，塑料夹)，胶带，塑料薄膜，手怕，伞等。

活动过程：

一，看一看，说一说。

教师示范降落伞，幼儿观察，引发幼儿制作降落伞的愿望。

将一把合着的伞和一把撑开的伞从同一高度同时释放(伞柄朝下)，请幼儿说一说哪一把伞先落地(合着的)，哪把伞后落地(打开的)。

二，做一做，玩一玩。

1，提供给幼儿4条长2025厘米的粗棉线或塑料线、胶带、轻重不同的夹子23个，方形的塑料薄膜、手帕等，让幼儿根据自己的.实际水平用不同的方法制作小小降落伞。

2，教师首先把4条粗棉线的一端合在一起打成一个结作为伞绳。

3，幼儿将4条伞绳分别系在(或用胶带粘在)手帕或塑料薄膜的4个角上，然后用一把夹子夹住伞绳下端打结的地方，这样一个降落伞就做成了。

三，试一试，比一比。

将幼儿编成小组，以小组的形式让大家站在较高的同一高度的地方(如滑梯上)将制作的降落伞同时放下，观察比较他们降落快慢的差异，在只有一种条件不同而其他条件都相同的情况下进行比较。

1，取同一重量的两个木夹，一个夹在降落伞的伞绳下，一个是木夹本身，然后将它们在同一高度同时落下。

2，伞衣的材料大小一样，其中一个夹着轻夹子，让幼儿在同一高度同时释放，这时教师可介绍有关降落伞的知识。

3，同种材料制成的伞衣和衣夹，但伞衣的大小差异比较大，把这两个降落伞在同一高度释放。

4，伞衣的大小、伞绳、夹子都相同，但伞衣的材料不同，一个是塑料薄膜，一个是手帕，让幼儿从同一高度同时落下。

在以上的各种操作实践活动中，要求幼儿认真观察并报告自己的发现，从而得出以下几种结论：

(1)木夹先落地，降落伞后落地。

(2)重衣夹的降落伞先落地，轻夹子的降落伞后落地。

(3)伞衣小的先落地，伞衣大的后落地。

(4)手帕的先落地，塑料薄膜的后落地。

四、想一想，说一说。

1，引导幼儿用语言把自己制作降落伞的过程表达出来。

降落伞教学设计 第6篇

人美版小学美术第八册第12课

丽景小学 赵亮

教材分析

本课属于“造型.表现”系列，通过本课教学，简单了解降落伞的原理，在制作小小降落伞的教学活动中，初步了解适合纹样，体验适合纹样的美感，学习设计和绘制适合纹样的基本方法。让学生在美术活动中，灵活运用美术知识完成作品，在游戏中激发对科学知识的兴趣，培养学生热爱科学的情感。三维目标

知识与技能

初步了解适合纹样，学习设计和绘制适合纹样的基本方法，简单了解降落伞的原理和用途。

过程与方法

灵活运用适合纹样的装饰方法设计制作降落伞。情感态度与价值观

通过学习制作降落伞，培养探究学习的能力。教学重难点

重点：学习设计和绘制适合纹样，在游戏中了解降落伞的基本原理和用途。

难点：灵活运用适合纹样的装饰方法并设计制作降落伞。教学准备

纸、线绳、小重物、彩笔、剪刀、胶水等 课时安排

一课时 教学过程

一、组织教学，摆放好用具。

二、导入新课。

同学们，你们见过降落伞吗？（见过）有的同学见过，有的同学没见过，那让我们一起来看一段跳伞表演吧！（播放视频）

降落伞在空中飘舞时给你什么感受？（„„）空中飘舞的降落伞像一朵朵盛开在蓝天上的花儿，十分美丽，你们想拥有自己的降落伞吗？（想）今天就让我们来一起学做降落伞。（板书课题）

三、讲授新课。

1、简单了解降落伞相关知识。

降落伞可以用来干什么？（它的用途，课件补充）

为什么它有这样的能力，让人或物不受到损伤呢？（空气阻力）降落伞常见有哪些形状？（长方形、圆形，课件出示）是不是用这个形状就可以当伞面？（不是）还要怎么样加工制作？（制作出凹面）为什么这样制作？（增加空气阻力）小结：你们知道的可真多！

2、看书思考。

我们制作降落伞还可以制成什么形状？（课件展示）

为了增加空气阻力，如何将这些形状制成伞面？（看书探究，讲解示范）

学生作品中用了哪些图案装饰了伞面？（花卉、水果、几何形、动物、人物等）

（课件补充出示适合纹样，让学生欣赏。）小结：像这些图案装饰在美术中有一个好听的名字，叫做适合纹样。它受到外形的限制，有的还按一定的规律排列着呢，你看到了吗？

除了绘画来打扮伞面外，我们还可以进行粘贴。

3、实物展示。

老师也做了一个降落伞，谁能说说它是有哪几部分组成的？（伞面、连接线、小重物）

想知道老师是怎样做成的吗？（想）播放课件制作步骤 构思

确定外形 设计

合适的图案装饰 制作

制作伞面和连接重物 调整

吊线间距离及长短

（先读这个步骤，再播放课件展示制作步骤。）

四、学生动手实践。

你会做了吗？（会）那让我们拿出工具和材料，动手制作吧！（课件出示作业要求）师巡视指导。

五、展示。

让我们一起出去，放飞我们的降落伞吧，看谁的降落伞在空中最漂亮！

（出现问题及时调整，放飞后立即回收，保持环境卫生。）板书设计：

降落伞

外形

长方形、圆形„„ 花纹

《降落伞》教学设计 第7篇

1、知道降落伞下降过程中会受到地球引力和空气阻力等力会影响降落伞下降的速度。

2、知道降落伞下降的速度与伞面面积和物体的质量有关。

过程与方法

1、能够设计对比实验探究影响降落伞下降快慢的因素（伞面大小、挂物的轻重等）。

2、能够利用现有材料，制作一个性能良好的降落伞。

情感态度与价值观

1、认识到科技发展对人类社会的促进作用。

2、体验制作降落伞的乐趣，并意识到合作交流在科学探究中的重要性。

3、激发对科学问题进行反复尝试与探索的精神。

学生的学习任务

任务一：认识、制作降落伞

任务二：研究降落伞

应用研究成果，结合自己制作的降落伞，思考怎样设计一个性能良好的降落伞呢，你有什么想法？

过程设计

师:同学们,我们都知道伞兵是经过特殊的训练，执行空中任务的兵种，他们的本领有很多，比如他们可以从几千米的高空利用降落伞安全落地。今天,老师就给大家带来了一段他们跳伞的精彩表演,大家想看吗?

生:想。(学生看录像)

师:谁能用自己的语言给大家描述一下你看到的画面?

生:降落伞打开以后,速度就慢了。

师:大家观察得真仔细,下降速度先快后慢。那在这一快一慢的变化中蕴含着什么科学奥秘呢?今天,我们就一起来揭开降落伞的奥秘。(板书课题:降落伞)

任务一：认识、制作降落伞

师:课前老师让大家自己制作了降落伞，请把它拿出来进行仔细的观察,看看我们的降落伞有几部分组成的呢？

生：伞面。

生：伞绳。

生：悬挂的重物。

师：大家回答的非常好，你们看看老师的降落伞在下降过程中受到了哪些力？它们的方向是怎么的？

老师演示投放降落伞。

生：重力。

生：空气的阻力。

(教师根据学生的回答定义出空气阻力和重力,并用箭头表示出方向)

师：降落伞是利用空气阻力原理，实现缓慢下降的动力减速器。哪位同学愿意和我们分享一下你的制作过程？

生：描叙自己的制作过程。

师：我们可以把它分为四步：一、准备材料。二、粘好伞绳。三、固定伞绳。四、固定重物。

师：老师好想看到你的降落伞也像影片里的一样来一次飞行表演，哪些同学愿意给大家展示一下你们的降落伞呢?

(叫四个小组的2号组员展示)

师:上来的同学两手捏住降落伞的两边,保持在同一高度,当听到下面同学喊一、二、放时,同时放手,明白了吗?下面的同学要仔细观察、发现问题。

(师与同学齐声发令)

师:降落伞下降的速度相同吗?

生:不相同,有快有慢。

师:是这样吗?我们再来一次。

(学生再次放飞降落伞)

师,真的有快有慢,为什么会这样呢?是什么影响了降落伞下降的快慢呢,大家能不能猜一猜?

(学生猜想,并说明自己的依据。教师板书学生的回答:伞面大小、悬挂物的轻重……)

任务二：研究降落伞

师:同学们通过认真的观察和思考,出现了这么多猜想,要验证这些猜想是否正确,应该怎么办?

生:设计实验来验证。

师:好!但是这么多的`猜想,我们一下子研究不了,再加上老师所带材料的限制，我们先研究伞面大小和悬挂物的轻重这两个问题,剩下的我们课后接着研究,行吗?

生：好。

师：大家比一比、说一说，实验中需要改变什么，不变的有什么？

师生共同分析：

研究伞面大小时，只改变伞面大小，其他因素（如伞面材料、伞绳长度、放下高度、悬挂物轻重）保持不变。

研究悬挂物轻重时，只改变悬挂物轻重，其他因素（如伞面材料、伞绳长度、放下高度、伞面大小）保持不变。

师:验证方案确定好了,根据你们的要求,老师为你们准备了所需材料,但在开始之前,为了更顺利地完成我们的实验,我想给大家提几点小小的建议。

(课件出示实验要求)

1、实验时注意安全，合理分工，迅速完成实验。

2、实验中，遵守实验规则，及时填写实验记录单。

3、实验完成，整理好实验材料，并做好展示的准备。

师:由于大家的实验材料难以统一，老师为大家准备好了降落伞，哪个组愿意按照我们的实验要求来操作演示？其他同学仔细观察。

(两组学生动手实验,得出结论，教师指导)

师:通过大家的验证,我们得出:伞面大小和悬挂物的轻重都会影响降落伞下降的快慢。

板书:伞面大小和悬挂物的轻重

师:在相同条件下,降落伞下降的快慢与伞面大小有关，伞面越大,下降速度越慢。降落伞下降的快慢与悬挂物轻重有关，悬挂物越重，下降速度越快。

检测

导结

师:这节课,同学们从观察、猜想到设计方案、动手验证并最终得出科学的结论，你们都可以称得上是小小科学家了。现在,老师要向你们提出一个更有挑战性的问题。应用研究成果，结合自己自制的降落伞，思考怎样设计一个性能良好的降落伞呢？

生：伞绳长短一致，悬挂物不能太重，伞绳要结实，伞面结实......

师:说得真好,看来大家对降落伞的知识掌握的不错，谁愿意和我们分享你这节课的收获呢？

生：降落伞有三部分构成：伞面、伞绳、悬挂重物。

生：降落伞的下降快慢与伞面大小有关。

......

师：看到大家收获满满老师真为你们高兴，课后可以继续研究我们对降落伞猜想。

教具与课件

基于遗传算法的应急降落路径规划 第8篇

1 飞机模型和飞行包线

1.1 飞机非线性模型

应急路径规划首先需要知道飞机飞行状态的可配平及稳定性信息。本文采用6自由度非线性飞机方程:

其中, V=[u v w]T是速度向量, Ω=[p q r]T是角速度向量, F=[FxFyFz]T表示力向量, Φ=[φθψ]T表示方位角向量, φ表示滚转角, θ是俯仰角, ψ是方向角。表示力矩向量, P=[x y z]表示惯性系中飞机的位置向量, ge是地球引力系数, [c1c9]是转动惯量系数。

为了便于在下文中求解飞机的平衡轨迹库和飞机的应急路径, 飞机的运动学方程还可以表示为如下形式:

为了得到一般形式, 我们定义:

其中, g表示飞机的配置, 包含飞机当前的方位和位置信息。ζ表示飞机的速度向量, 包含飞机速度和角速度的信息。因此飞机的运动学方程就可以表示为以下形式:

1.2 飞行包线

本文所研究的路径规划问题不仅需要飞机平稳飞行时的配平状态, 同时需要飞机以定值速率转弯和定值航迹角速率的升降运动中的配平状态。所以本文将给出广义的飞机配平概念和方法。

广义的飞行配平是指在飞机定常平飞和稳定转弯、升降等稳定机动时配平飞机状态和控制变量。飞行包线表示飞机可配平区域的边界, 要得到飞机的飞行包线, 需要以下约束条件:

对于正常飞机来说, 通常要求飞机所受的侧立为0, 因此可以得到对滚转角的约束条件:

对于故障下的飞机, 本文主要研究副翼卡死情况下的路径规划, 因此上式的约束条件可以变为:ua=ua*9)

综合7) ~9) 式, 得到求解飞行包线约束条件的一般形式:

其中, x表示飞机状态, 表示u表示控制向量, p表示延拓参数。

2 基于遗传算法的应急路径规划

本文所提出的应急路径规划方法归结为带有约束条件下的多目标函数问题, 下面将采用遗传算法求解此多目标路径规划问题。

由于涉及多个目标函数和一些约束条件, 本文改进了可用于约束条件下的处理多目标函数的遗传算法。遗传算法在求解多目标问题中一般有以下两个方法:权重系数变换法和并列选择法, 本文将采用后者进行计算。带有约束条件的多目标函数遗传算法用于路径规划的基本流程如下所示:1) 根据飞机当前故障发生的初始配置go, 查询降落点数据库, 找到最优降落点gf。2) 随机产生NAVR组初始平衡状态序列s0, s1sn和相应的执行时间t1, t2tn。3) 给变量分配区间, 约束条件体现在最后一段的取值区间满足。4) 将NAVR组序列分成两组Chrom1和Chrom2, 给Chrom1分配目标函数J1, 给Chrom2分配目标函数J2。

5) While (迭代次数

求第一个目标函数值Obj1=J1 (Chrom1)

对Obj1进行排序, 按照比例psel1选择距离较小的, 踢出距离较大的一些, 得到Selch1。

求第二个目标函数值Obj2=J2 (Chrom2)

对Obj2进行排序, 按照比例psel2选择距离较小的, 踢出距离较大的一些, 得到Selch2。

Selch=recombine (Selch, pro) 按照洗牌重组的规则进行重组。

Selch=mut (Selch) 单点变异

分成两组序列Selch1和Selch2

End while

对目标函数1的进行约束化处理, 加入10) 式中的约束条件1:

其中C是一个较大的常数。

最终经过NUM次迭代, 可以给出长度为n的平衡轨迹序列和由n+1段平衡轨迹和n段机动轨迹组成的应急降落路径。

3 仿真

仿真模型为F16六自由度非线性模型, 其动力学模型可以由惯性系中定义的位置向量, 速度向量和角度向量来描述。

3.1 正常情况下平衡轨迹库

采用扩展分歧延拓算法计算飞机正常飞行情况下的飞行包线, 第一步, 确定关键操纵面;第二步, 以油门杆为关键操纵面, 得到正常情况下飞机飞行包线, 如图1所示:

3.2 副翼卡死在2°时路径规划

飞机检测到故障的配置为go, 既为路径规划的初始配置, 飞机降落点检测程序从降落点数据库中找到最优降落点, 飞机到达刚降落点的配置为gf, 既为路径规划的最终配置。

采用遗传算法进行迭代求取最优目标函数值, 选择5段轨迹组成的一条降落航迹, 进行150次迭代的结果如图2所示。

4 结论

本文计算飞行包线并分析飞机可配平点的稳定性, 采用遗传算法从平衡轨迹库中选择若干平衡轨迹段, 组成飞机应急降落航迹。通过多次迭代, 遗传算法可以找到符合约束条件的平衡轨迹序列。通过仿真结果验证了此种方法的有效性。

摘要：本文研究了飞机副翼卡死故障下飞机的应急路径规划问题。应急路径规划可以归结为求解带有约束条件的多目标函数的最优问题, 采用遗传算法选择平衡轨迹库中的一些轨迹段序列得到一条完整的降落航迹。通过对F16飞机非线性模型进行仿真, 验证了方法的有效性。

关键词：遗传算法,应急规划,副翼卡死

参考文献

[1]Ella M.Atkins, Igor Alonso Portillo, and Matthew J.Strube, Emergency Flight Planning Applied to Total Loss of Thrust[J].JOURNAL OF AIRCRAFT, Vol.43, No.4, July–August, 2006.