纸飞机型状体积和质量以及风等对飞行效果影响的研究.docx

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纸飞机型状体积和质量以及风等对飞行效果影响的研究

纸飞机型状、体积和质量以及风等对飞行效果影响的研究

InfluenceoftheStructure,VolumeandMassofthePaperAirplaneandtheWindonFlyingEffect

温州育英学校八

（1）罗家文、黄文伟、胡益峰、瞿颖、江辰颖，指导：

朱小平

ByJiawenLuo,WenweiHuang,YifengHu,YingQu,ChenyingJiang,Class1,Grade8,WenzhouYuyingSchool

一、研究的缘起WhytoResearch

纸飞机陪伴了一代又一代的童年，但随着网络的普及，愈来愈多的人抱着手机、平板或坐在电脑前玩游戏，却使纸飞机渐渐消失。

现在有一些纸飞机的比赛唤起了我们对于纸飞机的研究兴趣。

我们研究纸飞机一是想让更多的人放下手机、电脑、平板等，二是想通过这个研究对纸飞机有进一步了解，并做出一架飞得远的纸飞机，一架飞得久的纸飞机，说不定下一次可以参加一个关于纸飞机的比赛呢！

Paperairplaneaccompaniesthegenerationaftergenerationofchildhood,butalongwiththenetworkpopularization,moreandmorepeopleareholdingamobilephone,tabletcomputertoplaygames,whichmakespaperairplanesfadeaway.Therearesomepaperairplanegamesarousedourresearchinterestforpaperairplanes.Inordertoletmorepeopletolaydowntheircellphone,tabletcomputer,etc.,andtounderstandmoreaboutthepaperplane,andtomakeapaperairplaneflyfartherorflyforalongertime,webegintotheresearchofpaperairplane.Maybenexttimewecantakepartinagameonthepaperplanes!

二、研究方案ResearchPlan

（一）活动目的ResearchPurpose

了解纸飞机的飞行效果的影响因素并以此做出令我们满意的纸飞机。

Findoutthefactorsinfluencingtheflighteffectofapaperairplane,andmakeapaperairplanetooursatisfaction.

（二）活动方式WorkingWays

通过查阅相关资料进行文献研究，而后再运用控制变量法进行实验探究。

Consultingrelevantliterature,doexperimentalexploringbyusingthemethodofcontrollingvariables

（三）分工与协作LaborDivisionandCooperation

1、由黄文伟进行查阅资料并且从中选出重要的与我们分享，然后所有人一起根据资料制定实验方案。

（1）LookupandchooseimportantdatabyWen-weiHuangtosharewithus,thenallthepeoplemakeanexperimentschemetogether.

2、由胡益峰和瞿颖共同准备实验器材，制定研究的细节。

（2）ExperimentalequipmentispreparedbytheYi-fengHuandYingQu,andthentheysetupthedetailsofthestudy.

3、由江辰颖负责拍照。

（3）Chen-yingJiangshallberesponsiblefortakingphotos.

4、由罗家文进行实验探究并将成果汇总并制成研究报告。

（4）Jia-wenLuodotheexperimentalinvestigationandmakearesearchsummaryandfinishtheresearchreport.

（四）预期的困难及其对策ExpectedDifficultiesanditsCountermeasures

可能计时，量距离会有误差，于是多人配合并且多次实验取平均值。

Thetimeamountanddistancewillhaveerror,somanypeopleshouldcooperateanddoanexperimentmanytimesfortheaverage.

（五）实验数据的收集格式（见表1-1或以下表1-2）ExperimentalDataCollectionFormat（Seetable1-1orthefollowingtable1-2）

实验对象

实验次数

飞行时间

时间平均值

飞行距离

距离平均值

飞行状态

A-1

1

2

3

A-2

1

2

3

……

……

……

……

……

……

……

表1-1Table1-1

（六）器材准备EquipmentPreparation

完整平整的基本相同纸N张、秒表、米尺等（见下图）。

PrepareNpiecesofthebasicsamepaper,stopwatch,meterscale,etc.（Seethepicturebelow）.

（七）实验探究方案ExperimentExplorationPlan

1.假设Thehypothesis

纸飞机的飞行效果可能与飞机头的形状（平的或尖的）有关。

Paperairplaneflighteffectmayberelatedtotheshapeoftheaircrafthead（flatorsharp）.

纸飞机的飞行效果可能与质量、大小、机翼的形状有关。

Paperairplaneflighteffectmayberelatedtothemass,sizeandwingshape.

纸飞机的飞行效果可能与有无尾翼有关。

Paperairplaneflighteffectmayberelatedtothepresenceoftailwing.

2.变量分析与控制VariablesAnalysisandControl

需改变的量分析（括号内为需要改变某个变量的方法）：

Analysisforthequantityneedingtochange（Themethodsforcontrollingsomevariableareshowninbrackets）:

飞机头的形状平或尖（通过制作纸飞机过程中小小的改动进行改变机头形状），机翼的形状，重量，大小等（通过采用两种不同的基本机翼折法等方式进行改变）、有无尾翼侧翼（自己进行添加）……

Theflatorsharpheadoftheplaneshape（bymakingsmallchangesintheprocessofmakingpaperairplanetorealizethenoseshapechange）,themass,size,theshapeofthewing（byusingtwokindsofdifferentbasicchangefortwistingwing）,addedwithandwithouttailwing（byaddingortakingoffthetailwing）...

不需要改变的量分析：

Analysisforthequantitynotneedingtochange:

纸飞机出手时握住的地方（即重心）保持不变，可在重心位置做一个记号，纸飞机的抛出角度（尽量保持不变，始终让一个人抛射飞机）、纸飞机出手时收到的力（让同一个人放飞并尽量保持力不变）……

Theplaceforonetoholdapaperairplane（i.e.,thecenterofgravity）whenwhenitgetsoffhis/herhandshouldbeunchangedremainunchangedbymakingamarkinthepositionofgravitycenter,thepaperplanesanglewiththehorizontalplanewhenitisthrownout（asfaraspossibleremainthesame,alwaysletthesamepersonthrowtheaircraft）,thereceivedforcewhichthepaperairplane（thesamepersonthrowtheaircraftandtrybesttokeeptheforceconstant）...

3.实验步骤：

Theexperimentsteps:

（1）由一个人负责一种类型的纸飞机，并将这种纸飞机的各种变化形态均折出来,并标号：

A-1、A-2、A-3、A-4、A-5……一种飞机折大概有5种形态。

（1）Onepersonisinchargeofakindofthepaperairplane,andallthevariousalternateformsofthiskindarefoldedoutandlabeled:

A-1,A-2,A-3,A-4,A-5...Onekindhasaboutfiveforms.

（2）一起到空旷的广场上面进行放飞纸飞机，一人负责放飞，一人负责测量距离，一人负责计时……

（2）Allthepersonsgettoanemptysquaretoflypaperairplanes,onepersonisresponsibleforreleasingplane,onepersonisresponsibleformeasuringdistance,andonepersonisresponsiblefortiming...

（3）将测量到的记录到上表1-1的表格之中，共同讨论并推断出实验结论。

（3）Fillthemeasuredrecordsintothetable1-1,anddiscusstodeducetheexperimentconclusion.

三、第一次研究过程Theresearchprocessforthefirsttime

我们小组于2月10日上午往胡益峰家进行折纸飞机，于下午（微风）由罗家文，胡益峰，黄文伟三人去空旷的地方进行实验，其中罗家文负责飞纸飞机（见下图），黄文伟负责测量飞行时间，胡益峰负责测量飞行距离，胡益峰记录。

大家一起讨论处理实验数据。

OurgroupwenttoYiFengHu’shomeonthemorningofFebruary10fortheaircraftorigami.Intheafternoontherewasbreezebrowing,Jia-wenLuo,Yi-fengHu,Wen-weiHuangwethreegottoanemptysquaretodoexperiment,inwhichJia-wenLuowasresponsibleforflyingpaperplane（seethephotobelow）,Wen-weiHuangwasresponsibleformeasuringtheflyingtimeandYi-fengHuformeasuringtheflyingdistance,andYi-fengHurecord.Wediscussedtogetherthetreatmentofexperimentaldata.

罗家文同学在飞纸飞机Jia-wenLuoisflyingthepaperplane

我们制作了三组飞机，每一组我们都想方设法折出了4-6种稍微不同的形状或结构的纸飞机。

Weproducedthreesetsofplanes,eachofwhichweweretryingtomakethe4-6slightlydifferentshapesorstructuresofthekindA,B,C（SeeTable2-1）:

A组KindA：

B组KindB：

C组KindC：

组别

A

B

C

1

A-1

B-1

C-1

2

A-2

B-2

C-2

3

A-3

B-3

C-3

4

A-4

B-4

C-4

5

A-5

空

C-5

6

空

空

C-6

表2-1Table2-1

（一）实验数据收集（见表1-2）与处理Experimentaldatacollection（seeTable1-2）andprocessing

实验对象

实验次数

飞行时间

（秒）

时间平均值

（秒）

飞行距离

出发点到降落点的直线距离（米）

距离平均值

（米）

飞行状态

A-1

1

2.71

2.78

7.4

7.5

呈直线较快飞行

2

2.50

7.6

3

3.14

7.6

A-2

1

3.97

3.98

4.3

3.9

不规则缓慢飞行

2

4.12

4.1

3

3.84

3.4

A-3

1

3.24

3.23

8.6

8.5

呈直线较快飞行

2

3.10

8.4

3

3.35

8.6

A-4

1

5.87

6.04

4.6

4.3

绕出发点不规则旋转，缓慢飞行

2

6.24

3.1

3

6.02

4.8

A-5

1

6.04

6.10

9.0

9.0

呈直线较慢飞行

2

6.31

9.2

3

5.97

8.8

B-1

1

3.74

3.90

4.1

3.6

不规则缓慢飞行

2

4.03

3.2

3

3.95

3.4

B-2

1

4.75

4.97

5.1

5.2

不规则但总体向前缓慢飞行

2

5.31

5.4

3

4.85

5.0

B-3

1

3.87

3.92

4.0

4.2

呈近似直线向前较快飞行

2

3.68

4.2

3

4.21

4.5

B-4

1

6.05

6.04

2.9

3.1

绕出发点不规则近似旋转，缓慢飞行

2

5.92

3.2

3

6.15

3.1

C-1

1

2.84

2.95

8.7

9.0

呈直线向前快速飞行

2

3.07

9.3

3

2.95

9.0

C-2

1

3.64

3.88

5.7

6.0

不规则但总体向前较快飞行

2

4.23

6.2

3

3.76

6.0

C-3

1

3.24

3.12

9.4

9.2

呈直线向前快速稳定飞行

2

2.96

9.0

3

3.16

9.1

C-4

1

3.42

3.45

8.5

8.5

呈近直线向前不稳定较快飞行

2

3.33

8.3

3

3.59

8.6

C-5

1

2.67

2.91

8.6

8.9

呈直线向前快速飞行

2

3.02

9.0

3

3.05

9.2

C-6

1

3.25

3.10

9.3

9.0

呈直线向前快速稳定飞行

2

2.99

8.7

3

3.08

9.1

表1-2Table1-2（飞机标号来自表1-1，PlanemarknumberscomefromTable1-1）

通过对以上资料的分析我们发现在风阻比较小的情况下机头的形状似乎并不是那么的重要，只要机头的质量相对机尾略重一些就可以取得不错的飞行效果。

Throughanalysisoftheabovedataswefoundthataslongasthewindisrelativelysmalltheshapeoftheplaneheadseemssounimportant,ifonlythemassoftheheadisslightlyheavierthanitstail,goodflighteffectcanbeobtained.

采用A组和B组折法的飞机往往不是成直线飞行，且易受凤的影响，却飞得直线距离不远，通过仔细思索我们认为应该是因为这种飞机机翼一般都会大而薄，这种类型的飞机往往飞得很久。

而采用前C组折法的飞机往往飞行成直线飞行，且受风影响较小，这类飞机往往飞的不久，通过思索我们认为应该是因为这类飞机机翼往往较厚而相对细小，所以收到阻力较小，却飞得直线距离明显很远。

PlanesmadebyusingthefoldingwaysofKindAandKindBareusuallynottoflyinastraightline,andvulnerabletothewind,doesnotfliesfarenoughinastraightline,bycarefulthinkingwethinkitisbecausetheaircraftwingsareusuallylargerandthinner,butcanoftenflyforalongenoughtime.WhileplanesmadebyusingthefoldingwaysofKindCareusuallyflyinastraightline,andlessaffectedbythewind,bythinkingwethinkitisbecauseofthiskindofaircraftwingtendstoberelativelysmallerandthicker,andreceivedlessresistance,andfliesfarawaywhithastraightlinedistance.

侧翼、尾翼对于A、B、C三组中机翼与机头成非三角形的飞机（即使用前图二的折法）作用似乎并不大，只是是其转弯弧度似乎变大，而对于机翼与机头成三角形或近三角形的飞机（即使用前图一的折法的飞机）却使飞机飞得似乎更加的稳定，从而获得更远的飞行距离。

因此，我们取得了以下成果。

Flankandtailfora,B,Cthreegroupsinthewingsandheadintonontriangularplane（i.e.,theuseofFigure2fold）theeffectdoesnotseemlarge,butitsturningradianseemstobechanging,andforwingandnoseintoatriangleortriangleplane（thatis,theuseoffigureofafoldedplane）buttheaircraftflyseemstobemorestable,thusobtaininglongerflightdistance.Therefore,wehavemadethefollowingachievements.

（二）初尝甜头Beguntotastethesweetness

1.我们所做的飞得直线距离最远的纸飞机（见下图）：

Paperaircraftswedidflystraightawaywiththefarthestdistant（seethepiturebelow）:

飞行距离：

可达15米左右（滞空时间：

4秒左右）。

Flightdistance:

upto15meters（HangingTime:

4seconds）.

2.我们所做的滞空时间最久的纸飞机（见下图）：

Paperaircraftswedidflywiththelongesthangingtime（seethepiturebelow）:

滞空时间：

将近10秒左右（飞行距离：

大约4米左右）。

HangingTime:

nearly10seconds（Flightdistance:

about4meters）.

3.我们所做的飞行距离，滞空时间都挺久的纸飞机（见下图）：

Paperaircraftswedidflywithbothfartherdistancandlongerhangingtime（seethepiturebelow）:

飞行距离：

将近10米左右，滞空时间：

将近7秒左右。

Flightdistance:

about10meters，HangingTime:

nearly7seconds.

以上研究对于什么样形状或结构的纸飞机能飞得最远或空中停留时间最长取得了令我们惊喜的成果。

但由于我们在研究过程中没有充分考虑纸飞机的大小、质量和纸飞机飞行时的风向和风力等因素对飞行效果的影响，基于已经取的成果，我们重新设计了考虑其他变量的实验。

Asforaswhatkindofshapeorstructureofthepaperairplanecanflythefarthestor