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“高空坠蛋”比赛
“高空坠蛋”是很多学校科技节的经典比赛。它的核心任务是设计一个保护生鸡蛋的装置，鸡蛋从高空坠落，若安全落地，则挑战成功，否则挑战失败。
设计思路
思路一：撑竿跳高运动员要落在厚厚的海绵垫上，轮船停靠时与趸船接触处挂有轮胎，由此可以猜想，物体从高空坠地时，从高速运动到速度减为零所用的时间越长，物体受到的冲击力就越小，这种效果俗称“缓冲”。
思路二：神舟系列载人飞船返回舱降落过程中要打开降落伞，由此可以猜想，物体从高空坠地时，着地的速度越小，物体受到的冲击力就越小。
装置示例
(1)如图甲、乙所示，用轻质材料制作一个正八面体或正方体框架作为外壳，用高弹性、可压缩的材料，如海绵、泡沫塑料、气泡膜等，将鸡蛋包裹好，再用细绳或胶带将鸡蛋固定在框架内部。
(2)如图丙所示，用塑料薄膜制作一个降落伞，用海绵或泡沫塑料为鸡蛋量身定制凹槽，再用细绳固定。
动手实践
请你设计自己的生鸡蛋防撞保护装置，写出设计原理、制作材料和制作过程。把你奇思妙想的成果和同学们分享吧。
测试优化
设计需经过实践检验，可以从低到高逐步增加测试高度，详细记录每次测试的结果（鸡蛋是否完好、撞击点、装置损坏情况等），根据测试结果优化设计方案。例如某同学发现自己设计制作的降落伞下降时速度太快，不能保护鸡蛋完好无损，他可以适当增大伞面面积；降落伞下降时受风力影响较大，可以在装置底部适当增加配重来稳定下落姿态。
“高空坠蛋”是很多学校科技节的经典比赛。它的核心任务是设计一个保护生鸡蛋的装置，鸡蛋从高空坠落，若安全落地，则挑战成功，否则挑战失败。
设计思路
思路一：撑竿跳高运动员要落在厚厚的海绵垫上，轮船停靠时与趸船接触处挂有轮胎，由此可以猜想，物体从高空坠地时，从高速运动到速度减为零所用的时间越长，物体受到的冲击力就越小，这种效果俗称“缓冲”。
思路二：神舟系列载人飞船返回舱降落过程中要打开降落伞，由此可以猜想，物体从高空坠地时，着地的速度越小，物体受到的冲击力就越小。
装置示例
(1)如图甲、乙所示，用轻质材料制作一个正八面体或正方体框架作为外壳，用高弹性、可压缩的材料，如海绵、泡沫塑料、气泡膜等，将鸡蛋包裹好，再用细绳或胶带将鸡蛋固定在框架内部。
(2)如图丙所示，用塑料薄膜制作一个降落伞，用海绵或泡沫塑料为鸡蛋量身定制凹槽，再用细绳固定。
动手实践
请你设计自己的生鸡蛋防撞保护装置，写出设计原理、制作材料和制作过程。把你奇思妙想的成果和同学们分享吧。
测试优化
设计需经过实践检验，可以从低到高逐步增加测试高度，详细记录每次测试的结果（鸡蛋是否完好、撞击点、装置损坏情况等），根据测试结果优化设计方案。例如某同学发现自己设计制作的降落伞下降时速度太快，不能保护鸡蛋完好无损，他可以适当增大伞面面积；降落伞下降时受风力影响较大，可以在装置底部适当增加配重来稳定下落姿态。
答案
解：
设计原理：
1. 加装降落伞增大下落过程受到的空气阻力，减小装置的落地速度，从而降低鸡蛋受到的落地冲击力；
2. 使用高弹性可压缩的缓冲材料包裹鸡蛋，延长鸡蛋落地后减速到零的作用时间，进一步减小鸡蛋受到的冲击力；
3. 轻质框架可以在触地时发生形变吸收撞击能量，避免鸡蛋直接和地面碰撞。
制作材料：
硬质吸管、热熔胶、气泡膜、大号塑料垃圾袋、棉线、海绵、透明胶带、生鸡蛋。
制作过程：
1. 取12根长度相同的硬质吸管，用热熔胶粘接搭建出正方体轻质框架，框架内部预留足够空间；
2. 用海绵裁剪出两个和鸡蛋外形匹配的凹槽，将鸡蛋夹在两个海绵凹槽之间，外层再包裹3层气泡膜，用胶带固定，确保鸡蛋不会在包裹层内移动；
3. 用4根等长的棉线将包裹好的鸡蛋悬吊在正方体框架的中心位置，调整棉线长度，让鸡蛋不触碰框架的任意内壁；
4. 将大号塑料垃圾袋裁剪成边长50cm的正方形，在四个角分别系上等长棉线，将所有棉线的另一端汇总固定在框架顶端，制成降落伞，装置制作完成。
设计原理：
1. 加装降落伞增大下落过程受到的空气阻力，减小装置的落地速度，从而降低鸡蛋受到的落地冲击力；
2. 使用高弹性可压缩的缓冲材料包裹鸡蛋，延长鸡蛋落地后减速到零的作用时间，进一步减小鸡蛋受到的冲击力；
3. 轻质框架可以在触地时发生形变吸收撞击能量，避免鸡蛋直接和地面碰撞。
制作材料：
硬质吸管、热熔胶、气泡膜、大号塑料垃圾袋、棉线、海绵、透明胶带、生鸡蛋。
制作过程：
1. 取12根长度相同的硬质吸管，用热熔胶粘接搭建出正方体轻质框架，框架内部预留足够空间；
2. 用海绵裁剪出两个和鸡蛋外形匹配的凹槽，将鸡蛋夹在两个海绵凹槽之间，外层再包裹3层气泡膜，用胶带固定，确保鸡蛋不会在包裹层内移动；
3. 用4根等长的棉线将包裹好的鸡蛋悬吊在正方体框架的中心位置，调整棉线长度，让鸡蛋不触碰框架的任意内壁；
4. 将大号塑料垃圾袋裁剪成边长50cm的正方形，在四个角分别系上等长棉线，将所有棉线的另一端汇总固定在框架顶端，制成降落伞，装置制作完成。
解析
【分析】
要设计生鸡蛋防撞保护装置，核心是减小鸡蛋落地时受到的冲击力。根据动量定理 $ F\Delta t = \Delta mv $，冲击力 $ F $ 与减速时间 $ \Delta t $ 成反比，与落地速度 $ v $ 成正比。解题思路为：1. 减小落地速度，通过加装降落伞增大空气阻力实现；2. 延长减速时间，用高弹性缓冲材料包裹鸡蛋；3. 分散受力，用轻质框架固定鸡蛋，避免鸡蛋直接撞击地面。
【解析】
设计原理：1. 加装降落伞，增大下落时的空气阻力，减小装置落地速度，降低鸡蛋受的冲击力；2. 用高弹性可压缩缓冲材料包裹鸡蛋，延长鸡蛋落地后减速到零的作用时间，进一步减小冲击力；3. 轻质框架触地时形变吸收撞击能量，避免鸡蛋直接碰地。
制作材料：硬质吸管、热熔胶、气泡膜、大号塑料垃圾袋、棉线、海绵、透明胶带、生鸡蛋。
制作过程：1. 取12根等长硬质吸管，用热熔胶粘接成正方体轻质框架，内部预留足够空间；2. 用海绵裁剪出匹配鸡蛋的凹槽，将鸡蛋夹在凹槽间，外层包裹3层气泡膜，用胶带固定，防止鸡蛋移动；3. 用4根等长棉线将包裹好的鸡蛋悬吊在框架中心，调整棉线长度使鸡蛋不触碰框架内壁；4. 将大号塑料垃圾袋裁剪成50cm边长的正方形，四角系棉线，另一端汇总固定在框架顶端，制成降落伞，装置完成。
【答案】
设计原理：1. 加装降落伞增大下落过程受到的空气阻力，减小装置的落地速度，从而降低鸡蛋受到的落地冲击力；2. 使用高弹性可压缩的缓冲材料包裹鸡蛋，延长鸡蛋落地后减速到零的作用时间，进一步减小鸡蛋受到的冲击力；3. 轻质框架可以在触地时发生形变吸收撞击能量，避免鸡蛋直接和地面碰撞。
制作材料：硬质吸管、热熔胶、气泡膜、大号塑料垃圾袋、棉线、海绵、透明胶带、生鸡蛋。
制作过程：1. 取12根长度相同的硬质吸管，用热熔胶粘接搭建出正方体轻质框架，框架内部预留足够空间；2. 用海绵裁剪出两个和鸡蛋外形匹配的凹槽，将鸡蛋夹在两个海绵凹槽之间，外层再包裹3层气泡膜，用胶带固定，确保鸡蛋不会在包裹层内移动；3. 用4根等长的棉线将包裹好的鸡蛋悬吊在正方体框架的中心位置，调整棉线长度，让鸡蛋不触碰框架的任意内壁；4. 将大号塑料垃圾袋裁剪成边长50cm的正方形，在四个角分别系上等长棉线，将所有棉线的另一端汇总固定在框架顶端，制成降落伞，装置制作完成。
【知识点】
动量定理、力的缓冲、空气阻力
【点评】
本题是结合物理知识的实践设计题，将动量定理、力的作用效果等理论知识应用于实际，既考查学生对物理规律的理解，又培养了动手实践与创新思维，是理论联系实际的典型题目。
【难度系数】
0.5
要设计生鸡蛋防撞保护装置，核心是减小鸡蛋落地时受到的冲击力。根据动量定理 $ F\Delta t = \Delta mv $，冲击力 $ F $ 与减速时间 $ \Delta t $ 成反比，与落地速度 $ v $ 成正比。解题思路为：1. 减小落地速度，通过加装降落伞增大空气阻力实现；2. 延长减速时间，用高弹性缓冲材料包裹鸡蛋；3. 分散受力，用轻质框架固定鸡蛋，避免鸡蛋直接撞击地面。
【解析】
设计原理：1. 加装降落伞，增大下落时的空气阻力，减小装置落地速度，降低鸡蛋受的冲击力；2. 用高弹性可压缩缓冲材料包裹鸡蛋，延长鸡蛋落地后减速到零的作用时间，进一步减小冲击力；3. 轻质框架触地时形变吸收撞击能量，避免鸡蛋直接碰地。
制作材料：硬质吸管、热熔胶、气泡膜、大号塑料垃圾袋、棉线、海绵、透明胶带、生鸡蛋。
制作过程：1. 取12根等长硬质吸管，用热熔胶粘接成正方体轻质框架，内部预留足够空间；2. 用海绵裁剪出匹配鸡蛋的凹槽，将鸡蛋夹在凹槽间，外层包裹3层气泡膜，用胶带固定，防止鸡蛋移动；3. 用4根等长棉线将包裹好的鸡蛋悬吊在框架中心，调整棉线长度使鸡蛋不触碰框架内壁；4. 将大号塑料垃圾袋裁剪成50cm边长的正方形，四角系棉线，另一端汇总固定在框架顶端，制成降落伞，装置完成。
【答案】
设计原理：1. 加装降落伞增大下落过程受到的空气阻力，减小装置的落地速度，从而降低鸡蛋受到的落地冲击力；2. 使用高弹性可压缩的缓冲材料包裹鸡蛋，延长鸡蛋落地后减速到零的作用时间，进一步减小鸡蛋受到的冲击力；3. 轻质框架可以在触地时发生形变吸收撞击能量，避免鸡蛋直接和地面碰撞。
制作材料：硬质吸管、热熔胶、气泡膜、大号塑料垃圾袋、棉线、海绵、透明胶带、生鸡蛋。
制作过程：1. 取12根长度相同的硬质吸管，用热熔胶粘接搭建出正方体轻质框架，框架内部预留足够空间；2. 用海绵裁剪出两个和鸡蛋外形匹配的凹槽，将鸡蛋夹在两个海绵凹槽之间，外层再包裹3层气泡膜，用胶带固定，确保鸡蛋不会在包裹层内移动；3. 用4根等长的棉线将包裹好的鸡蛋悬吊在正方体框架的中心位置，调整棉线长度，让鸡蛋不触碰框架的任意内壁；4. 将大号塑料垃圾袋裁剪成边长50cm的正方形，在四个角分别系上等长棉线，将所有棉线的另一端汇总固定在框架顶端，制成降落伞，装置制作完成。
【知识点】
动量定理、力的缓冲、空气阻力
【点评】
本题是结合物理知识的实践设计题，将动量定理、力的作用效果等理论知识应用于实际，既考查学生对物理规律的理解，又培养了动手实践与创新思维，是理论联系实际的典型题目。
【难度系数】
0.5
