1.3跨学科实践_降落伞--2025-2026学年教科版八年级上册物理教学课件（43页PPT）

(共43张PPT)
1.3跨学科实践_降落伞
第一章 走进实验室
教科版2025-2026学年 物理八年级上册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
1.3 跨学科实践_降落伞
学习目标
了解降落伞的结构、原理、用途，认识其在不同领域的重要应用。
经历 “探究影响降落伞飞行时间的因素” 实验过程，掌握控制变量法在实验中的应用，学会选择合适的测量仪器并正确使用。
学会测量不规则图形面积（方格纸法），掌握长度的特殊测量方法，提升测量技能。
能够设计并制作降落伞，通过比赛，综合评价自制降落伞的科学性、艺术性和飞行时间，培养动手能力、创新思维和团队协作精神。
体会物理与其他学科如数学（面积计算）、工程学（结构设计）等的跨学科联系，感受科学知识在实际生活中的综合运用。
情境导入
展示跳伞运动员从高空跳下，降落伞在空中缓缓打开，安全降落的精彩视频。
提出问题：大家观察到跳伞运动员在空中飞行的时间有长有短，那降落伞在空中飞行的时间与什么因素有关呢？引发学生思考，激发探究兴趣。
回顾科学探究过程
提出问题：清晰表述关于降落伞飞行时间的疑问，如降落伞在空中飞行的时间与什么因素有关？
猜想与假设：引导学生结合生活经验和观察，大胆提出假设，如可能与降落伞的形状、面积、材质、开始下落高度、总质量等因素有关。
设计实验、制订方案：确定实验变量，选择合适仪器，规划实验步骤，设计记录数据表格。
进行实验、收集证据：按照方案操作，认真观察现象，准确记录数据。
得出结论、做出解释：分析数据，得出变量与降落伞飞行时间的关系结论。
交流、评估和反思：分享实验过程和结论，互相评价实验的合理性和不足，思考改进方向。
认识降落伞
定义：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，在航空航天、救援、军事、体育等众多领域广泛应用。
结构：
伞衣：主体部分，多由尼龙、聚酯纤维等柔性织物制成，常见形状有圆形、方形等，其形状设计需兼顾空气动力学性能、稳定性、材料密度与强度及开伞响应时间和安全性。
伞绳：连接伞衣和悬挂物（或背带系统），由高强度合成纤维制成，保障在强风或高速下降时的稳定性。
安全保障装置：如引导伞确保主伞快速打开，背带系统保障使用者安全舒适，开伞部件在恰当时候展开降落伞。
原理：当物体（人或物）从高空落下，降落伞展开，伞衣增大了物体与空气的接触面积，使空气阻力大幅增加，根据公式 F 阻 = kv （k 为阻力系数，v 为物体相对空气的速度），空气阻力与速度平方成正比，从而减缓物体下降速度，实现安全平稳降落。
类型：
人用降落伞：包括救生伞保障飞行员等人员生命安全；训练伞用于跳伞初学者练习；竞赛伞供跳伞运动员在比赛中使用，设计会考虑人体重量、舒适性和安全性等因素。
物用降落伞：用于空投物资，为偏远地区或紧急救援提供物资保障；回收飞行器，帮助飞行器安全着陆，通常具有较大伞面和更高强度，以承受更大重量和速度。
探究影响降落伞飞行时间的因素
提出问题：降落伞在空中飞行的时间与哪些因素有关？
猜想与假设：
可能与降落伞的形状有关。
可能与降落伞的面积有关。
可能与降落伞的材质有关。
可能与降落伞开始下落高度有关。
可能与降落伞总质量有关。
设计实验、制订方案：
选择合适的仪器：
不同面积、形状、伞绳长度、总重量的降落伞（可自制或准备现成模型）。
刻度尺、皮卷尺：测量长度，如伞绳长度、降落高度等。
秒表或手表：测量降落伞飞行时间。
天平或弹簧测力计：测量降落伞总质量。选择仪器时，要依据测量需求，量程合适且分度值满足精度要求，如测量课本长度选分度值 1mm、量程 0 - 20cm 的刻度尺；测量教室长度则需量程大的皮卷尺。
正确使用仪器：仪器使用前，多数要调零，如天平、弹簧测力计等，若无法调零，记录初始读数用于修正测量结果。
研究测量技巧：
不规则图形面积测量（方格纸法）：对不规则伞衣面积，将伞衣放在方格纸上，描下轮廓，数方格，大于或等于半格算一格，小于半格舍去，总格数乘以一格面积即得伞衣面积，此方法还可测地图上区域面积、树叶面积等。
长度的特殊测量方法：
累积法：测细铜丝直径，将细铜丝紧密缠绕在铅笔上多圈，测量总宽度除以圈数得直径。
平移法：测硬币直径，用两个直角三角板和直尺配合，将三角板直角边与硬币相切，直尺测量两三角板间距离。
化曲为直法：测曲线长度，用无弹性细线与曲线重合，标记起点终点，拉直细线用刻度尺测量。
滚轮法：测操场跑道长度，用已知周长的滚轮沿跑道滚动，记录滚动圈数，乘以滚轮周长得跑道长度。
实验的基本方法 - 控制变量法：因影响降落伞飞行时间因素多，设计实验时，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，研究该因素对飞行时间的影响。如研究降落伞面积对飞行时间影响时，仅改变降落伞面积，其他形状、绳长、总质量、降落高度等因素保持一致。根据控制变量法设计如下实验：
实验一：探究降落伞飞行时间与伞绳长度关系，控制伞衣形状、面积、总质量、降落高度不变，改变伞绳长度。
实验二：探究降落伞飞行时间与伞衣形状关系，控制伞衣面积、伞绳长度、总质量、降落高度不变，改变伞衣形状。
实验三：探究降落伞飞行时间与伞衣面积关系，控制伞衣形状、伞绳长度、总质量、降落高度不变，改变伞衣面积。
实验四：探究降落伞飞行时间与降落高度关系，控制伞衣形状、面积、伞绳长度、总质量不变，改变降落高度。
实验五：探究降落伞飞行时间与降落伞总质量关系，控制伞衣形状、面积、伞绳长度、降落高度不变，改变降落伞总质量。
设计记录数据的表格，如下：
| 实验次数 | 伞绳长度 | 伞衣形状 | 伞衣面积 | 降落高度 | 降落伞总质量 | 降落伞飞行时间 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|1| | | | | | |
|2| | | | | | |
|3| | | | | | |
|4| | | | | | |
|5| | | | | | |
进行实验、收集证据：
以探究伞衣面积对降落伞飞行时间影响为例，取两个形状、绳长、总质量相同，面积不同的降落伞，从相同高度释放，用秒表记录下落时间 t1 和 t2，比较大小。
实验过程中，要规范操作仪器，多次测量求平均值，减小误差，如实记录数据。
得出结论、做出解释：
分析数据，若在其他条件相同下，伞衣面积大的降落伞飞行时间长，可得出结论：在其他条件一定时，降落伞面积越大，在空中飞行时间越长。
同理，分析其他变量与飞行时间关系，如降落伞总质量越小，飞行时间越长；降落高度越高，飞行时间越长；而降落伞飞行时间与伞衣形状、伞绳长度无关（在实验误差允许范围内）。
交流、评估和反思：
小组内成员交流实验操作过程、数据处理方法和结论，互相检查实验是否规范，数据是否合理。
小组间分享实验成果，比较不同小组结论差异，分析原因，如实验仪器精度不同、操作过程存在误差等。
思考实验中不合理之处，如仪器选择是否恰当，实验步骤是否可优化，提出改进措施，如选用更精密仪器、增加实验次数等。
降落伞比赛
比赛任务：自制降落伞，悬挂物为 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，在空中飞行时间最长者获胜。
材料准备：
制作伞衣材料可自备，如各种纺织品（棉布、丝绸等）、塑料膜等，考虑材料透气性、强度和重量。
伞绳自备，选择结实、轻质的细绳。
10g 钩码由老师提供作为悬挂物。
设计与制作：
小组讨论设计思路，根据探究结论，考虑如何增大降落伞飞行时间，如增大伞衣面积、减轻总质量等。
动手制作，将伞绳均匀固定在伞衣边缘，连接悬挂物，确保结构牢固，如用胶水粘贴或打结方式固定。
展示、交流与评价：
各小组介绍自制降落伞设计思路，如为何选择该形状、面积、材料等。
展示制作的降落伞，展示其外观、结构特点。
测量降落伞在空中飞行时间，规范操作秒表，多次测量取平均值。
评委小组（可由老师和学生代表组成）对各小组自制降落伞从科学性（设计是否符合物理原理，如面积、质量对飞行时间影响）、艺术性（外观设计是否美观，颜色搭配、图案创意等）和空中飞行时间进行综合评价，评选出优秀作品并给予奖励。
跨学科联系
物理与数学：测量降落伞面积时，规则图形用数学面积公式计算，不规则图形用方格纸法，涉及数学中的面积计算和计数方法；实验数据处理时，通过数据分析得出结论，运用数学统计方法。
物理与工程学：降落伞设计制作过程类似工程设计，需考虑结构稳定性（伞绳连接方式、伞衣形状对稳定性影响）、材料选择（根据物理性能和成本选择合适材料），与工程学中结构设计和材料应用知识相关。
物理与艺术：降落伞比赛中艺术性评价，体现物理与艺术结合，学生发挥创意，通过色彩、图案等设计使降落伞美观，展示艺术素养。
总结
降落伞由伞衣、伞绳和安全保障装置组成，利用空气阻力实现安全降落，在多领域有重要应用。
通过实验探究，运用控制变量法得出降落伞飞行时间与伞衣面积、总质量、降落高度等因素有关，与形状、伞绳长度关系不大。
学会测量不规则图形面积和长度的特殊测量方法，能选择并正确使用测量仪器。
经历降落伞设计、制作和比赛过程，培养动手、创新和团队协作能力，体会跨学科知识在实际中的综合运用。
科学探究是获取知识、解决问题的重要方法，在探究中不断提升科学素养和实践能力。
随堂练习
降落伞的主要组成部分不包括（ ）
A. 伞衣
B. 伞绳
C. 发动机
D. 安全保障装置
用方格纸法测量不规则伞衣面积时，对于不满一格的方格，正确的处理方法是（ ）
A. 都算一格
B. 都舍去不计
C. 大于或等于半格的算一格，小于半格的舍去不计
D. 随意处理
在探究降落伞飞行时间与降落伞总质量关系的实验中，需要控制不变的因素有（至少写出三个） 、 、 。
某小组制作的降落伞，伞衣面积较大，总质量较小，从同一高度释放后，其飞行时间比其他小组的降落伞飞行时间 （填 “长” 或 “短”），原因是 。
降落伞在军事领域的主要用途是 （写出一点即可）。
答案
C
C
伞衣形状、伞衣面积、降落高度（答案不唯一，合理即可）
长；在其他条件一定时，降落伞面积越大、总质量越小，飞行时间越长
空降兵作战和训练（或飞行员和机组人员的救生装备）
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课堂检测
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新知讲解
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变式训练
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中考考法
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小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
降落伞是一种利用空气阻力使人或物
从高空安全缓慢下降的装置.常见的降
落伞主要由伞衣、伞绳和安全保障装
置组成，如图所示.
提出 问题 降落伞在空中飞行的时间与什么因素有关？
猜想 假设 降落伞的伞衣形状、面积、材质、伞绳长度、降
落伞距离地面的高度等因素可能影响降落伞在空
中飞行的时间
设计 实验 （1）选择合适的仪器：秒表、皮卷尺等；
（2）实验的基本方法：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
保持其他因素不变.例如，每次只改变降落伞伞衣
的面积，而保持其他因素不变
进行 实验 （1）使用相同的伞绳，使轻重和面积相同的圆
形、正方形的伞面做成的降落伞在空中同一高度
开始自由下落，用秒表计时，比较飞行时间的长
短；
（2）保持伞面形状、伞绳长度及伞的轻重不变，
使伞面面积不同的两个降落伞在空中同一高度开
始自由下落，用秒表计时，比较飞行时间的长短；
进行 实验 （3）保持伞面形状、面积及伞绳长度相同，使轻
重不同的两个降落伞在空中同一高度开始自由下
落，用秒表计时，比较飞行时间的长短；
（4）用同样的方法探究降落伞在空中飞行时间与
其他因素的关系
实验 数据 _____________________________________________________________________________________________________________________
得出 结论 降落伞在空中飞行的时间与伞衣的面积、伞的总
质量、降落的高度有关,而与伞衣的形状、伞绳的
长度无关
交流 评估 小组的同学认为：不用测量下落时间也能确定某
个因素是否影响下落时间,可以让不同降落伞同时
由静止开始下落,哪个先到达地面,哪个飞行时间就
短.有同学认为：这样做也可以,但只能粗略反映时
间长短,不能精确测量下落时间.降落伞下降速度快
且各个降落伞下落时间相差很小时,仅靠眼睛观察
是不够准确的
特别提醒
不规则图形面积的测量（方格纸法）
对不规则伞衣面积的测量，可事先制作一块方格纸,每小
格的面积为一个单位面积,在方格纸上描下不规则物体的
轮廓（如图所示）；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；总的格数乘一个格的面积,就是伞衣的面积.此法还
可以用来测量脚底、地图上各省市的面积等.
自制降落伞是一项具有科学性、艺术性和趣味性的活动，
同时也可以锻炼同学们的动手能力和创造力.
降落伞在空中飞行的时间受到多种因素的影响，包括降
落伞的面积、降落的高度、重量以及环境条件等.
一般来说，降落伞的面积越大，空气阻力越大，飞
行时间就越长.同时，较轻的材料和合理的结构设计也可
以延长飞行时间.然而，飞行时间还受到风力和风向等环
境因素的影响，因此在实际测试中，飞行时间可能会有
所波动.
以下是一个简单的自制降落伞的设计（实际降落伞制作
需要更复杂的材料和工艺）思路和制作方法：
1.材料准备：塑料袋、剪刀、细线或细绳、圆环、小玩具
或其他重物.
2.制作伞面：将塑料袋剪成一个正方形或八角形，确保各
边长度相等.
3.打孔：在伞面的每个角上用剪刀或尖锐的物体打孔，孔
的位置距离角约 .
4.穿线：将细线或细绳穿过每个孔，并在伞面外部系上两
个结实的结，以固定线.
5.连接重物：将圆环系在线的另一端，或将小玩具与圆环
固定在一起.
6.调整和测试：检查降落伞的线是否牢固，调整重物的位
置，使降落伞保持平衡.然后，可以在较低的高度进行简
单的测试，观察降落伞的下降情况.
1.从科学性的角度来看，降落伞的制作涉及许多物理原
理，如空气阻力、重力和物体结构等.通过调整降落伞的
面积和重量等参数，可以改变它的下降速度和稳定性，
从而实现安全着陆.
2.在艺术性方面，降落伞的制作可以发挥人们的创造力和
想象力.通过选择不同的材料、颜色和图案，可以制作出
各种独特而美丽的降落伞.这些降落伞不仅可以在空中飞
行，还可以成为一种艺术展示和表演的形式，给人们带
来视觉上的享受.
知识点1 仪器的选择和正确使用
1. [2024·遵义月考]某物理兴趣小组的同学在实验室进行“用
刻度尺测量长度”的实验。
(1)实验中，兴趣小组的同学想要用教室中的几把刻度尺测量门的宽度(约为1 m)，他们应当选择 (填字母)号刻度尺进行测量。
C　
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A. 量程为30 cm，分度值为1 cm的木尺
B. 量程为0.8 m，分度值为1 mm的木尺
C. 量程为1.2 m，分度值为1 cm的木尺
(2)兴趣小组的同学选用另外一把量程、分度值均合适的刻度尺测量物理课本的长度，测量前发现刻度尺的零刻度线磨损，无法看清，但其他刻度线均无磨损且完整，兴趣小组的同学 (填“可以”或“不可以”)使用这把刻度尺测量出物理课本的长度。
可以　
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知识点2 测量技巧
2. 生物学家发现一只熊在雪地里留下的一串脚印，选取出这
只熊四脚着地停留时的脚印，图甲是其中的一个脚印。生
物学家在方格纸上描绘出该脚印的轮廓，如图乙所示。
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已知图中每个小方格的面积均为10 cm2，则图中脚印约占
有 个小方格，计算出该脚印的面积约为 m2。(脚印轮廓所围小方格大于半格算一个，小于半格舍弃)
29　
0.029　
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知识点3 控制变量法
3. 实验小组的几名同学想知道影响小球自由下落时间的因素
有哪些呢？可能有高度、形状、体积、质量。他们准备以
下实验进行科学探究。
(1)如图所示，实验中探究的是小球自由下落时间与 的关系，应采用的科学方法是
，应控制A、B两小球的
相同。
高度
控制变量法　
形状、体积、质量　
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(2)【实验设计】实验中要用到科学方法探究小球自由下落时间与体积的关系，应如何设计完成实验？
。
将形状和质量相同的不同体积小球，从同一高度释放
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知识点4 实验探究——降落伞比赛
4. 在降落伞比赛活动中，小利将活动中的具体数据进行了记
录(如表所示)，用于探究降落伞在空中滞留的时间与哪些
因素有关。请你分析表格中的数据并回答问题。
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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
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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)
4 1 正方形 1 20 3 5.83
5 1.5 正方形 1 20 3 5.83
6 1.5 正方形 1 20 6 9.24
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(1)同学们想：降落伞在空中滞留的时间与什么因素有关呢？这属于科学探究的 环节。大家认为：①与降落伞的形状有关；②与降落伞的面积有关；③与降落伞的绳长有关；④与降落伞的总质量有关。这属于科学探究的
环节。
(2)分析数据2、3可知，
。
提出问题　
猜想与假设　
降落伞在空中的滞留时间和降落伞
的总质量有关　
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(3)分析数据4、5可知，
。
(4)实验中用到的科学方法是 。
(5)【开放性试题】影响降落伞在空中滞留时间的因素还可能有 。(写出一种即可)
降落伞在空中的滞留时间和降落
伞的绳长无关　
控制变量法　
伞面材料　
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5. [2023·成都高新区模拟]乒乓球的直径被加大后，提高了乒
乓球比赛的观赏性。小徐认为直径增加了，乒乓球的弹性
减弱了。根据控制变量的科学方法，下列选项中最能验证
小徐的说法是否正确的实验方法是(　C　)
A. 把直径不同的乒乓球抛向地面，比较落地后反弹的高度
B. 把直径相同的乒乓球在不同高度由静止释放，比较落地后反弹的高度
C. 把直径不同的乒乓球在同一高度由静止释放，比较落地后反弹的高度
D. 把直径不同的乒乓球在不同高度由静止释放，比较落地后反弹的高度
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【点拨】
　　小徐要探究的问题是乒乓球直径的增加对球的弹性的影响，所以要控制除直径外的影响因素相同。把直径不同的乒乓球在同一高度由静止释放，控制了球的初始高度相同，比较落地后反弹的高度，可以判断球的弹性大小，故C正确。
【答案】C
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6. [2023·广州期末]小羽同学通过阅读课本
《伽利略对摆动的研究》内容，了解到
“不论摆动的幅度大些还是小些，完成
一次摆动的时间是一样的”。小羽用一
条长绳的一端系一个螺母做成了一个摆
(注：摆长L是指绳子固定点O到重物重心的距离)，如图所示，想用秒表测出它摆动一个来回所用的时间(周期)。小羽发现它摆动一个来回所用的时间比较短，用秒表难以测准，只利用现有器材，想测得更准确的方法是

。
用秒表测出这个摆摆动n(20或30等)个来回所用的时间t，
然后用求出摆动一个来回所用的时间
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7. [2024·承德月考]某兴趣小组在探究篮球反弹的高度与什么
因素有关时，提出了如下猜想：
甲：篮球的反弹高度与地面的材料有关
乙：篮球的反弹高度与篮球充气量的多少有关
丙：篮球的反弹高度与篮球下落的高度有关
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(1)兴趣小组进行实验时，三次实验的篮球都在100 cm高处静止释放，反弹后的最高点如图所示，得到的实验结论是：在地面的材料和篮球下落的高度相同时，
。
篮球的反弹高度与篮球充气量的多少有关　
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【点拨】
　　实验控制地面的材料和球下落的高度相同，球充气量不同，根据控制变量法可知，实验结论是：在地面的材料和球下落的高度相同时，篮球的反弹高度与篮球充气量的多少有关。
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(2)要验证猜想“丙”，应控制的因素是
。
【点拨】
地面的材料、
球充气量　
　　猜想“丙”是篮球的反弹高度与篮球下落的高度有关，根据控制变量法可知应控制地面的材料、球充气量相同。
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8. [科学探究][2023·嘉兴改编]投石器是古代的攻城利器，科
学小组同学想进一步了解投石器，开展了以下项目化学习
研究：
【项目制作】经讨论后，利用配重、小石块、木杆、细
绳、网兜等器材，制成投石器，如图。
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【项目研究】
①松开系绳，配重下降，装有石块的一端快速上升，木杆停止后，石块被投出，记录石块投射的距离。
②调整系绳的长度，改变投射角度θ，记录投射距离，重复实验，数据如表。
投石器测试(m石块＝50 g) 投射角度θ 15° 30° 45° 60° 75°
投射距离/米 4.2 5.3 6.4 5.5 4.8
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(1)小组同学探究的问题是
。
石块投射的距离与投射角度的关
系　
【点拨】
　　分析表格数据可知实验中石块的质量不变，改变投射角度，探究投射距离的变化。故探究的问题是石块投射的距离与投射角度的关系。
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(2)根据表中数据，可得出的结论是

。
石块质量不变时，在一
定范围内石块的投射距离随投射角度的增大，先变大后变
小　
【点拨】
　　石块质量不变时，在一定范围内石块的投射距离随投射角度的增大，先变大后变小。
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【项目迭代】为使投石器能将石块投得更远，根据下列表格数据请你写出一种方法： 。
投石器测试(投射角度θ＝30°) 配重的质量 25 g 50 g 75 g 100 g
投射距离/米 4.1 5.3 6.4 7.5
【点拨】
增大配重的质量　
　　根据表中数据可知，为使投石器能将石块投得更远，可增大配重的质量。
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谢谢观看！