迫击炮之吼 —— 无坚不摧的攻城利器

穆瑞元 Ruiyuan Mu

导师

驱动问题

  1. 如何利用物理原理预测抛射物的着陆点?
  2. 在设计一个发射抛射物的装置时,必须考虑哪些物理因素?
  3. 如何通过理论建模与实验测试的结合,提高对抛射物行为的预测准确性?
  4. 如何减少测量和数据收集中的误差,以提高抛射物预测的准确性?

项目介绍

涉及学科:物理学、工程学、计算机科学

项目主题关键词:实验设计、科学计算与推导、工程制造与加工


设计、制作一件“武器”是种什么样的体验?

物理学简介的同学们与你一起,体验过程的辛苦与结果的美丽,经历失败的苦恼与成功的喜悦。

欢迎参观我们的物理项目。在这个项目中,学生们自己设计并模拟了一项战争中的重要历史任务——通过射击模拟炮弹,准确命中敌方指挥部。在这个挑战中,学生们不仅要运用物理学的基本原理,还需要创新思维,结合实际情况进行实验设计,运用所学的知识解决实际问题。

项目的核心任务是利用现有的网球自动发球机或自己设计制作的各种“武器”,模拟炮弹发射过程。并通过调整发射角度、初速等参数,精确击中远距离的目标。学生们通过三种不同的方式完成挑战:

实验方法:学生们设计并实施多组实验,探究发射角度和初速如何影响球的飞行轨迹,并通过数据分析来确定最优的发射参数。

理论方法:利用物理学中的抛物线运动公式,学生们通过精确的数学计算预测炮弹的落点,计算出命中目标所需的精确发射角度和速度。

工程设计方法:部分学生挑战自我,设计并制造了自己的发射装置,通过实验测试不断优化设备,最终力求通过精确设计来提高射击精度。

整个项目不仅涉及物理学的基础知识,还锻炼了学生们的创新能力、团队合作精神和解决复杂问题的能力。通过这个展览,您将看到学生们如何从理论到实践,将物理学知识转化为真实的解决方案。

核心素养

思维习惯:创意、想象与创新,使命驱动

认知能力:

启动:定义设计问题

执行:规划和实施调查,设计解决方案

演示:组织和呈现信息,构建基于证据的解释,建模

反思:评估竞争设计解决方案

学科知识:

物理学

运动学:物体的一维运动、二维运动、抛体运动,运动的性质和计算

力学:牛顿定律,动量守恒

能量:动能与势能,能量守恒

工程学

模块化设计与制造

零件加工与组装

计算机科学

工程制造软件的编程与调试

学习者作品