核心概念
物理学
速度
升力
势能
动能
工程设计
引言
这里有一个挑战：尝试仅通过移动手腕（不要移动肘部或肩部）来投掷纸飞机。 这很难，不是吗？ 如果你只能用很短的距离来发射纸飞机，你怎样才能让它飞得很远？ 试试这个活动来找出答案！
背景
为了起飞，飞机必须产生足够的升力（空气推压飞机产生的向上力）以克服其重量（重力产生的向下力）。 飞机飞行的速度越快，产生的升力就越大。 这就是为什么机场跑道通常很长（有时超过一英里）：因为飞机需要很大的空间才能获得足够的起飞速度。 它们还需要很大的空间才能安全着陆并从如此高的速度减速。
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航空母舰是大型舰船，其甲板上设有跑道，允许飞机在公海起飞和降落。 尽管与大多数其他舰船相比，航空母舰非常庞大，但与陆基机场和跑道相比，它们却非常小。 最大的航空母舰仅略长于 1,000 英尺，仍然不到四分之一英里。 飞机无法在如此短的距离内自行获得足够的起飞速度，因此它们需要借助一种弹射器（不是你可能想象的那种将石头扔向城堡墙壁的大型木制弹射器）的额外助推。 这种弹射器从压缩空气或电磁铁等来源提供额外的能量，以帮助飞机获得额外的速度。 弹射器钩住飞机，帮助飞机在更短的距离内加速，以便它可以获得足够的 speed 和升力起飞。
但是，你不需要任何压缩空气或电磁铁来制造你自己的飞机弹射器。 在这个项目中，你将使用橡皮筋制作一个。 橡皮筋储存势能，这为纸飞机提供了额外的动能（运动能量）——即使在很短的距离内也是如此。 这比仅仅使用你的手腕有效得多！
材料
纸
橡皮筋
钢笔或铅笔
回形针
胶带或订书机
用于制作纸飞机发射器的建筑材料。 你可以使用你手头上的任何材料。 示例包括纸板、乐高®或 K'NEX® 等积木玩具或木材。
用于发射纸飞机的空旷区域（无风或强气流）
准备工作
要完成这个项目，你需要知道如何制作基本的纸飞机。 如果你不知道如何制作纸飞机，可以在网上和许多书籍中找到说明。
制作几架纸飞机进行测试。 因为纸飞机很容易弯曲或损坏，所以最好多制作几架。 确保它们都以相同的方式制作，以用于本次活动。
用胶带或订书机将回形针固定到每架纸飞机的机头上。 回形针外侧的直杆部分应向后指向，与飞机底部平行，以便它可以作为挂钩连接橡皮筋。 挂钩上会受到一些拉力，因此请确保其牢固。
练习用整个手臂投掷纸飞机。 你能把飞机扔多远？ 投掷时你移动了多少手臂？
现在尝试仅使用手腕投掷飞机。 保持肩膀和肘部静止。 现在你能把飞机扔多远？
接下来，尝试使用非常简单的“弹射器”发射飞机。 将橡皮筋的一端钩在铅笔的末端（例如，在橡皮擦旁边的金属环周围）。 将飞机机头上的回形针钩在橡皮筋的另一端，然后向后拉伸橡皮筋。 将飞机向前对准并释放。 现在飞机飞多远？ 与你移动手臂或手腕的距离相比，你必须拉伸橡皮筋多远？
步骤
现在使用工程设计流程来制作更永久的飞机发射器。
考虑一下你设计的标准。 你需要制作一个设备来支撑橡皮筋。 它需要足够坚固，以便在你向后拉橡皮筋时不会塌陷。 你还需要确保纸飞机在发射时不会被设备卡住或钩住。
画几张你的设计草图，然后选择一个来制作。
制作你设计的原型。 你可能会发现事情不像你想象的那样组合在一起，你需要更改你的设计。 这没关系！
测试你的纸飞机发射器。 它可能不会在第一次尝试时就完美运行。 你可以对你的设计进行哪些更改以使其更好？
不断改进你的发射器并再次测试它（如果需要，可以再次测试）。 这个过程称为迭代，设计师和工程师在他们的工作中经常使用它。 飞机的飞行距离与你用手臂或手腕投掷时相比如何？
额外内容：你发射飞机的角度如何影响其飞行距离？
额外内容：尝试使用不同长度和粗细的橡皮筋。 有些比其他的更好用吗？ 你认为那是什么原因？
观察和结果
你可能发现仅使用手腕很难将纸飞机扔得很远。 你的手腕的运动范围比整个手臂小得多，并且很难让飞机获得足够的速度以进行长距离飞行。 然而，橡皮筋在拉伸时可以在相对较小的距离内储存相当多的能量。 用橡皮筋制作的发射器可以在更短的距离内让纸飞机快速飞行，让你比仅用手腕发射得更远——甚至可能比你用整个手臂发射得更远！
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