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Touchdown飞船着陆STEM课程TouchdownLesson•ThisSTEMlessoncouldcomebeforeorduringascienceunitofstudyaboutGravity,Shock-Absorbing,andAirResistance.本节STEM课可以出现在科学学科中关于重力、减震和空气阻力的单元的最初或中间教学时。•Lessonobjectiveistoengagestudentsinactivatingpriorknowledgeorcheckingforunderstandingaboutgravity，shockabsorbingandairresistance.课程目标：回顾先备知识或检查学生对主要概念的理解。•Studentsareingroupsoffourtofacilitatecommunicationandcollaboration.•学生将以4人小组形式进行合作与沟通。ActivityDetails活动介绍•Subject:Science,EngineeringandMath涉及科目：科学，工程和数学•GradeLevels:4-5年级：4-5年级•NextGenerationScienceStandards:3-5-ETS1-2美国新一代科学标准：3-5-ETS1-2Engage:MissiontoMars活动内容：火星任务Didyouknow…Withinthenexttenyears,wemayhavepeoplelivingonMars.Wouldyougo?你知道吗？在未来十年内，有人可能会去火星生活，你愿意去火星吗？Landingonaplanetistricky.Sinceaspacecraftcangoasfastas18,000milesperhour(29,000kmperhour),itneedstobeabletoslowdownasitapproachesit’starget.Thenitneedstolandgently.Ifthereareastronautsonboard,thespacecraftneedstokeepthemsafe.宇宙飞船着陆是一件很艰巨的任务。试想，飞行器的运行速度高达18,000英里每小时（29,000千米每小时），飞行器接近目标时，速度需要放缓，着陆要缓慢，如果飞行器上有宇航员，还要考虑人的安全因素。KeyConcepts主要概念Understandandusethesekeyconceptswhenbrainstormingthechallengewithyourteam:当你们小组针对这个具有挑战性的任务进行头脑风暴时，要理解和应用以下几个主要概念：•AirResistance空气阻力•Force力•Gravity重力•Motion运动•Shock-Absorbing减震AirResistance空气阻力Airexertsaforceonanobjectasitfalls,slowingitdown.当物体下落时，会遇到空气产生的力，下落速度减慢。GravityispushinghimtowardsEarth,whileAirResistancepushesupwardagainsthim,slowinghisrateoffall.重力作用使他向地面下落，这时空气阻力与重力成反方向，使下落速度变缓。Force力Aforceisapushorpulluponanobjectresultingfromtheobject‘sinteractionwithanotherobject.当一个物体接触另一个物体时，产生推或拉的力。Wecreateforcewhenwepushagainsteachothershands.当我们双手合十，互推时，即产生力。Gravity重力Theforcethatattractsabodytowardthecenteroftheearth,ortowardanyotherphysicalobject.重力是吸引物体朝地心方向或朝其他物体运动的力。Whentheapplefallsfromthetree,Gravitypullsittowardstheearth.Ifwedidn’thaveGravity,wewouldallfloatandsowouldtheapple.当苹果从树上掉落，重力将它吸引到地面。如果没有重力，所有物体，包括苹果，都将是漂浮的。Motion运动Achangeinpositionofanobjectwithrespecttotime.随着时间的改变，一个物体位置发生改变的过程称为运动。YoumayhaveheardofNewton’sFirstLawofMotion.Itstateswhensomethingisinmotion,itstaysinmotion,untilaforceslowsitdownorstopsit.你可能听过牛顿第一运动定律,任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。ShockAbsorber减震器Adeviceforabsorbingtheenergyofsuddenimpulsesorshocksinmachineryorstructures.减震器是一种装置，用来吸收机械中或其他结构中产生的震动或脉冲。Thinkbacktotheapplefallingfromthetree.Gravityispullingtheappletowardsearth.Theappleisinmotionuntiltheforceoftheearthstopsit.Itwillmostlikelybebruisedbecausetherewasnothingtoabsorbtheforceofthefall.试想苹果从树上掉落，重力使它下落，苹果持续下落的运动，直到落地停止。大多数苹果在落地时会撞伤，因为没有外界因素减少或吸收它着陆的力。IntroducetheChallenge挑战WhenwefindalandingspotonMars,weneedtodesignandbuildaspacecraftthatcanlandtherewithoutinjuringastronautsordamagingthespacecraft.Yourmodelspacecraftwillbethiscup.Insideyourcupwillbethreepompomswhichrepresenttheastronautsonboard.Watchwhathappensaswedropthespacecraftinit’scurrentdesignmodel.假设我们现在已经选好宇宙飞船在火星的着陆点，现在大家的任务是设计一个宇宙飞船，它能安全着陆，保证着陆时宇航员的安全和宇宙飞船本身没有损伤。今天，大家的宇宙飞船模型用杯子替代，杯子内部的三个绒球玩具代表宇航员。现在大家观察一下现有模型的着陆现象。IntroducetheChallenge挑战Yourchallengetodayistoimprovethedesignmodelofyourspacecraftsothatitwilllandsafelyandprotectyourastronautswhendroppedonthefloor.Asyoutestyourspacecraft,you’llfindwaystomakeitbetter.Improvingdesignbasedontestingiscalledtheengineeringdesignprocess.Usingthisprocesswillhelpyoubetterunderstandandapplythekeyconcepts.今天要挑战的活动内容是改装现有的宇宙飞船，让宇宙飞船安全着陆，并且保证宇航员的安全。在测试过程中，尝试不同的方法改进着陆过程。反复测试并改进的过程称之为工程设计过程，这个环节能帮助你理解并应用涉及的主要概念。Materials材料•Usethetapeandmaterialsprovidedinyourteambagtodesignandimproveyourspacecraft.用材料袋里的素材和胶带设计、改进你的宇宙飞船。•Eachteamhasabudgetof$1,720,500.00todesigntheirspacecraft.YouwillbechargedforALLmaterialsthatareusedinyourtestsandfinalspacecraft.(nochargefortape)每个小组有$1,720,500.00（￥11,183,250.00）的预算。预算用于购买测试过程中所需要的材料。（胶带免费提供）•Youmaynotcoverorsecureyourastronautsinsidethecups.不允许通过将“宇航员”密封在纸杯中的方式防止他不掉落。•Theyarnmaynotbeusedtobuildyourmodelspacecraft,itwillbeusedfortesting.纱线不能用于制作宇宙飞船模型，它稍后将用于测算高度。Brainstorm,DesignandBuild头脑风暴，设计和建造模型•Keepinmind…Whenyoujumpoffahighstep,youbendyourbackandkneestoabsorbsomeoftheenergyandbreakyourfall.牢记，当你起跳时，你会弯曲后背和膝盖，用于承受部分能量，使着陆更缓慢。•Whatkindofshockabsorbercanyoumake,tosoftenthelandingandprotectyourthreeastronauts,usingthematerialsprovided?为了让着陆缓慢，保护宇航员的安全，运用所给材料，你能设计哪种类型的减震器？•Howwillyoumakesurethespacecraftdoesn’ttipoverasitfallsthroughtheairorwhenitlands?你如何改进设计，才能保证宇宙飞船在空中下落，却不翻倒。Test测试Whenyouarefinishedcreatingyourmodelspacecraft:当你制作完成宇宙飞船模型，需要进行以下步骤：•Listthematerialsyourteamusedandhowmuchyouhavespentsofarinthedesignofyourspacecraft.列出设计模型使用的材料，计算目前的总花费。•Dropyourspacecraftfromtheheightoftheyarninyourbag,fivetimes,anddocumentonyourrecordingsheet.将纱线拉直，以便作为测试的高度，宇宙飞船从指定高度下落，测试五次，然后在纸上记录数据。EvaluateandRedesign评估与重新设计•Asateam,discusswhatworkedwell,andwhatmayneedtoberedesigned.以小组为单位讨论哪些设计是有效的，哪部分需要重新设计与改善。•Forexample,ifyourspacecraft:比如说，你的宇宙飞船：•Tipsoverasitfallsthroughtheair–makesureit’slevelwhenyoureleaseit.Checkthattheweightisevenlydistributed.Considerusingalargerbase.下落过程中翻倒—检查释放宇宙飞船时是否水平，检查内部重力是否分布均匀，考虑扩大宇宙飞船底部。•Bouncesyourastronautsoutofthecup–addso