学以致用，制作4D空间结构小车模型

千珠哲

1. 学习规则，了解规则。4D空间结构小车模型比赛规则有不能用胶水粘贴，不可以使用金属或者其他物品，还有小车在行驶斜坡路段时，必须带动螺旋桨一起转动等要求。

2. 颁发模型材料，初步认识我们的4D空间结构小车模型材料。4D空间结构小车模型材料包括：4个外套黑色轮胎，20个长杆，19个短杆，5个黄杆，31个莲花瓣，4个白色细杆。

3. 运用科学课上所学到的对比实验的方法研究4D空间结构小车模型的动力问题。吸取了前年的教训（只考虑如何减少摩擦力，没有重视动力来源），用对比实验的方法，使学生了解：用车论上增加莲花瓣的办法来提高提高小车模型的动力加速度，以使小车尽量行驶得远些（因为我们的小车是沿着45度斜坡向下滑行的）。

实验设计：

研究的问题：车轮的重量与小车行驶的距离的关系。

猜测：车轮的重量与小车行驶的距离有关系。

实验器材：4D空间结构小车模型材料，即4个外套黑色轮胎，20个长杆，19个短杆，5个黄杆，31个莲花瓣，4个白色细杆，壁纸刀、小剪刀＼直尺等。

不变的条件：黑色轮胎的个数不变，小车行驶的斜坡坡度不变。

改变的条件：车轮的重量。

实验过程：用对比实验的方法，一组，在车轮两边各安装一片莲花瓣，外面套上轮胎，沿45度斜面向下行驶三次，并记录所行驶距离的数据。二组，在轮胎两边各安装5片莲花瓣，外面套上轮胎，也沿45度斜面向下行驶三次，并记录所行驶距离的数据。三组，在轮胎两边各安装13片莲花瓣，外面套上轮胎，也沿45度斜面向下行驶三次，并记录所行驶距离的数据。

观察记录表：

结论：用增加车轮重量（增加莲花瓣的数量）的方法来提高小车的动力，进而使小车行驶得远是可行的，并且可以提高小车的稳定性。

4. 研究如何让小车在行驶过程中使螺旋桨旋转起来。起初，我研究的过程也和大家的一样，用车轮带动螺旋桨，但是，发现这种方法有很多缺点：1.至少它浪费4个莲花瓣，意味着我们的小车将减少莲花瓣带来的动力；2.很容易发生偏转。因为螺旋桨只与两轮间的一个轮胎发生接触，导致两个车轮所受到的摩擦力是不同，所以不可避免地发生偏转，从而影响小车的行驶距离，最多只能行驶4米左右。

5. 研究如何减少摩擦力。减少摩擦力主要考虑两方面：其一是减少车身与车轴之间的摩擦力，用白色的细杆做车轴，可以大大减少车身与车轴之间的摩擦力。

其二是减少螺旋桨的叶片与轴之间的摩擦力，可以在叶片与螺旋桨支座间加两个小垫圈（把兰色的杆切成2MM左右即可作成）的办法可以减少螺旋桨的叶片与轴之间的摩擦力。

一辆最先进的4D空间结构小车模型就这样诞生了，经测试，它在我的实验室里最多能行驶6米多！

6. 学生的制作与训练。首先，要进行制作车身练习。首次练习，可以让同学们自己想象着做，然后让他们通过反复试车发现问题，解决问题。然后可以模仿教練车做组装练习。在非常熟练的情况下，可以进行在规定的时间内组装小车的练习，以提高学生的竞争能力。

其次，进行螺旋桨的制作练习。可以让同学们制作2个叶片的、3个叶片的、4个叶片的螺旋桨，看一看，比一比，看哪种效果更好些，制作起来更容易一些；可以制作叶片长一些的，短一些的，看一看，比一比，看哪种更容易旋转。

第三，还要进行4D空间结构小车模型的调试练习。因为如果我们研制出的4D空间结构小车模型直线行驶性能不好的话，将会严重影响比赛成绩，因此我们用调试连接前轮与后轮间的两跟黄杆的方法来调试小车的方向。具体的方法是：右侧的黄杆长些，小车向左偏；左侧的黄杆长些，小车则向右偏。当然，每次调试根据小车偏离的具体情况，一定要小心奕奕地进行。

第四，要不断地进行组装与试车比赛，让学生熟悉组装流程，注意组装细节，不断提高4D空间结构小车模型的行驶性能，也让螺旋桨在行驶过程中旋转自如。