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亲子工程实验室 / MISSION 02

让空气,推动一次发射。Balloon Rocket · 气球火箭

为一颗“小卫星”设计发射装置:先判断方向,再让气球火箭沿着绳子抵达目标。

5–6 岁左右 · 成人陪同2 次 × 25–30 分钟每组 1 位孩子 + 1 位成人

01 / LESSON BRIEF孩子要解决什么问题?

“怎样让气球火箭朝着目标前进?”

今天的任务故事 · 可直接朗读

控制中心收到任务:一颗观察地球的小卫星需要出发。真正的火箭会向后喷出高速气体,让自己朝相反方向运动。今天,我们先在地面试验场用气球里的空气做一次模拟发射。目标站就在绳子的另一端。你来决定:气球口应该朝哪里?

开场约 3 分钟。先听孩子的想法,再出示材料;视频可选,入口在末尾“相关资料”。

完成课程,孩子将尝试

  • 用手势指出空气喷出方向和气球运动方向。
  • 参与把气球固定到吸管上,按约定的起点释放。
  • 根据两次观察决定改哪里,并说明一次改动的结果。

任务成功条件

两次测试中,气球都向目标方向运动;进阶目标是越过距起点 1 米的标记。

带课节奏

第一次:故事与提出问题 5 分钟,设想与计划 5 分钟,制作约 10–15 分钟,测试 A 约 5–10 分钟。第二次:回看记录 3 分钟,改进与测试 B 约 12–20 分钟,分享与讨论 5–10 分钟。孩子累了可在任一步停下,保留模型和记录,下次接着做。

孩子负责选择、操作、观察和表达;成人负责危险或精细步骤、保持测试条件和代写。不会写字、画图或计时不影响参与。小组带课时先由成人统一演示安全操作,每个孩子轮流做一次决定。

给成人:用简单语言讲清原理

气球把空气向后推出,空气也给气球向前的推力。绳子负责引导方向,并不提供动力;吸管与绳子的摩擦会妨碍运动。真正的火箭携带推进剂,也能在真空中工作,不是靠推开周围空气前进。我们的模型不模拟燃烧、轨道或真实升空。

02 / GET READY备好材料,再留一点探索空间。

一组材料清单

  • 长条气球 2–3 个,成人手动打气筒 1 个;备用气球收在成人处。
  • 直吸管 1 根(约 15–20 厘米)、光滑细绳约 2.5 米、胶带、纸胶带。
  • 两个稳固固定点,相距约 2 米且同高;起点与 1 米目标标记。
  • 软尺或不拉紧的纸条,用于重复充到相近大小;纸笔。

课前准备 · 成人约 10–15 分钟

  1. 成人先穿线、拉直并固定;绳子离地约 40–60 厘米,选择不通行的角落,测试结束立即拆掉。
  2. 把吸管沿线滑动,确认不卡住;试发一次确定气球能移动,再放气交给孩子。
  3. 在地面标出观察区。先讲气球爆裂的声音,怕响的孩子可以远处观察。

安全边界

气球由成人打气、捏口和释放,孩子不口吹。乳胶过敏不使用乳胶气球;没有适合的替代气球时改选纸直升机课。碎片立即收走,禁止放入口鼻。绳子不能横穿通道、绕身体或位于颈部高度;不对着人发射,不用高压气源。

03 / ENGINEERING DESIGN七步完成,一次真正的改进。

测试 A → 找到一个问题 → 改成 B → 同样条件再测 → 分享证据。需要时回到计划;C 为可选。

1

ASK · 提出问题

约 5 分钟

“目标站在哪里?你觉得空气该往哪边跑?”

孩子任务与成人支持

孩子指目标和预测方向;成人不先给答案。

观察点

能否区分想去的方向与喷气方向。

2

IMAGINE · 设想方案

约 3 分钟

“你想把气球口朝这边,还是那边?为什么?”

孩子任务与成人支持

孩子摆出一种方案,也可用箭头表示。

观察点

有一个可试的想法即可。

3

PLAN · 制订计划

约 2–5 分钟

“我们每次从哪里开始?什么算到站?”

孩子任务与成人支持

一起贴起点和目标标记;成人记录方案 A。

观察点

是否明确同一起点和成功条件。

4

CREATE · 动手制作

约 10–15 分钟

“这两条胶带贴在哪里,才不会挡住气球口?”

孩子任务与成人支持

孩子帮贴胶带、检查目标;成人充气和安装。

观察点

孩子是否理解各部件作用。

具体制作/布置方法

  1. 先将绳子穿过直吸管,再把绳子两端固定在同高固定点,拉直但不使家具倾倒。
  2. 由孩子指一指目标,成人用泵给气球充气并捏住口,不打结。用软尺松松量最宽处周长,记下 A 的参考大小。
  3. 用两条短胶带把气球侧面固定在吸管下方。让气球长轴与绳子平行,口朝远离目标的一侧;胶带不贴住气球口,不碰绳子。
  4. 把吸管移到起点。孩子退到观察区,倒数“三、二、一”,成人松开气球口,手不向前推。
  5. 每次收回模型检查连接;重新充到相近周长、同一起点和同一口朝向再试。
5

TEST · 测试验证

约 5–10 分钟

“空气朝哪边?气球朝哪边?第二次也是这样吗?”

孩子任务与成人支持

孩子观察、指方向;成人按规则测试并记录。

观察点

分开记录方向与到达,不将距离短误当方向错误。

测试规则

每个版本发射两次。成人保持绳长、绳高、起点、气球和吸管不变;相同版本充到相近周长。每次记“朝目标/离目标/未移动”和“越过 1 米/未越过”。只有充气量是本轮改动时,B 才改变周长。观察不清就写“不确定”。

去测试记录填写 A → 第一次课可在这里结束。

6

IMPROVE · 改进设计

约 12–20 分钟

“刚才哪里阻止它到站?这次只改一处,你选哪一处?”

孩子任务与成人支持

孩子选改动,成人协助形成 B 并重新测试。

观察点

能否将改动和看到的问题联系。

从证据开始改

先找问题再选一个改动:朝错方向,只调整气球口朝向;卡住,只调整胶带位置避免碰线;方向正确但未达标,可把气球适度充大,记录新周长(成人控制,不超过气球建议大小)。其余条件不变,B 再试两次。A、B 都达标也可以,讨论哪次更稳定,不必硬说 B 更好。

填写 B,并比较两版结果 →

7

SHARE · 分享发现

约 5–10 分钟

“告诉控制中心:我们改了什么?两次结果是什么?”

孩子任务与成人支持

孩子指 A、B 记录讲一句发现或画箭头。

观察点

接受“看不出差别”,不诱导正确答案。

遇到问题时:先诊断,再改动

完全不动

检查气球是否仍被夹住、口被胶带封住、吸管是否卡在线上;先修复装置,再重新开始这一轮。

一会前进一会打转

检查气球是否沿线固定、胶带是否松开;改变固定方式时作为新的版本记录。

第一次远、第二次近

核对充气大小、泄漏和线的松紧。两次差异大时追加一次,别只挑最好的一次。

04 / TEST LOG把观察留下来。

孩子可以口述或指认,成人代写。页面不自动保存,关闭或刷新前请下载记录。也可打印后手写。

测试运动方向是否越过目标装置现象/不确定处
A 第 1 次
A 第 2 次
B 第 1 次
B 第 2 次
打印后可画:我的模型/路线/发现的问题

05 / REFLECT & EXTEND把完成作品,变成学会思考。

讨论问题 · 选 1–2 个即可

  • 气球没有空气时,松手还会自己沿绳前进吗?
  • 如果把气球口转过来,你预测会怎样?为什么?
  • 这次没到站,是方向不对,还是途中停下了?

今天看哪些成长?

用“在支持下尝试/能自己完成/暂未观察到”记录,不打总分,不按作品漂亮程度或一次成功评价。

  • 用手势指出空气喷出方向和气球运动方向。 成人观察孩子的指认或解释。
  • 参与把气球固定到吸管上,按约定的起点释放。 允许成人完成精细部分。
  • 根据两次观察决定改哪里,并说明一次改动的结果。 允许结果没有改善,但要忠实描述。

下一次可以继续探索

  • 只反转气球口,从线中点试发,验证“相反方向”;两端都留空,成人重设观察区。
  • 另一天比较两种吸管,每次只换吸管,讨论摩擦;不把它与充气大小同时改变。

本课结束时,孩子只需分享一个发现。拍模型即可留念;更完整的图纸、多方案比较和数字测量都可等兴趣与能力成熟后再加入。

06 / REFERENCES相关资料

官方依据与本课改编

NASA / JPL · Simple Rocket Science

JPL 原课:K–2,30–60 分钟。核心是气球火箭方向预测、实验、重复、数据记录和结论;延伸包含反转气球口。

本课改编:本课保留原课穿线吸管、气球推进和反向运动实验,新增 2 米水平场地、1 米目标、A/B 工程挑战、两次测试、分课安排及成人操作规则。官方原课是科学实验,本页将其延伸为有明确到达目标的设计任务。

本页为独立整理的中文课程,非 NASA 官方译本、认证或联合课程。主文目标为可观察行为的重写;任务故事、七步组织、具体课时、教师话术、评价和记录表均为适龄设计,不是 NASA 原话。资料核对日期:2026-09-17。完成的是资料核对与内容、页面检查,尚未进行家庭或课堂实测,成人课前需用实际材料试做。

配套影像与观看提示

以下链接均来自对应官方教案。英文视频由成人陪看并用中文解释;没有观看视频也能按本课故事完成活动。链接需要联网,部分地区可能无法直接访问 YouTube。本页只提供链接,不下载或重新发布影片。

U.S./German GRACE-FO Launches Aboard a SpaceX Falcon 9

原课配套发射视频。成人预览后选火箭点火、离开发射架的画面,问“气体往哪里,火箭往哪里?”视频展示现象,不是完整中文原理讲解。

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