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自制教具“风向风速模拟实验装置”

作者:金亚军 来源:本站原创点击数: 发布时间:2019-05-13 19:10

 

杭州市大地彩票区朝晖小学  金亚军

   教科版小学科学四年级下册《天气》单元有风速和风向教学,教学中发现学生对旗子飘动和风向标原理存在易混淆现象,究其原因是学生缺乏相应的实验经历,导致理解不深刻。为此设计一个可360度旋转的不间断的风扇系统,来吹动飘带和风向风速仪模型,以呈现直观易懂易操作的风向风速模拟实验装置。

一、基本结构效果图:

二、材料准备:

1、加工工具:

   抛光机、卡夫特AB胶,电钻,螺丝刀。

2、制作材料

   34cm×34cm木板一块略粗双色的、细的导线若干,直径0.4cm长6cm螺丝螺帽若干稳压直流电源和电源插口各一只边长4.5cm中心孔直径0.6cm、外径3cm圆心孔直径0.6cm不锈钢各一片,外径3cm圆心孔直径0.6cm塑料绝缘片一片,线操纵飞机电机一只、电机电刷一对、螺旋桨一只,牛筋带和钩子若干,0.4cm有机玻璃10cm×3.5cm两块9.3cm×3.5cm两块22cm×4cm一块3.5cm×2.5cm0.4cm×2.5cm2.7cm×2.5cm2.5cm×2.5cm0.4cm×0.9cm直角边2cm等三角形8块,边长9cm电脑排风隔网2张,直径20cm厚0.4cm圆心孔直径0.4cm有机玻璃一块,网购早教DIY科学实验风向标一组,不干胶字高1.5cm若干(东南西北、东南、东北、西南、西北、风)。

三、制作方法:

1、教具底座制作:

   在34cm×34cm木板中央钻取0.4cm直径小孔(下端小孔略大一些),从小孔向木板一角用抛光机割出一条沟痕,将双线导线嵌入其中,并用胶水固定。导线外侧木板角钻取三个孔(导线附近两端钻取0.4cm直径小孔,小孔下端孔略微钻大些,导线外侧钻取0.8cm左右直径小孔)。0.4cm小孔内向上插入两颗长6cm螺丝螺帽,并与双线导线电路连接。0.8cm小孔内插入稳压直流电源插口,插口两极与双色导线电路连接。木板中央0.4cm小孔向上插入长6cm螺丝,螺丝内套入边长4.5cm中心孔直径0.6cm不锈钢、外径3cm圆心孔直径0.6cm塑料绝缘片和外径3cm圆心孔直径0.6cm不锈钢片(两块不锈钢片分别与双色导线电路连接)。再在螺丝上套入垫圈和螺帽,注意保持两块不锈钢片之间的绝缘性。

2、风力装置制作:

  (1)可转动有机玻璃板制作:将22cm×4cm有机玻璃板前端,合适位置钻0.4cm直径小孔,小孔两侧位置分别用卡夫特AB胶粘贴一片线操纵电机电刷(电刷可以用尖嘴钳夹平,两个电刷头的位置与底板中央两块不锈钢片分别弹性连接,保持转动时互相绝缘)。 用两段细导线分别与两个电刷电路连接,细导线沿着有机玻璃板两侧固定至另一侧。这一侧上表面一侧固定一个导线插口,并与两侧细导线电路连接。

  (2)电机固定架制作:利用有机玻璃3.5cm×2.5cm2.7cm×2.5cm2.5cm×2.5cm组装成高3.6cm、宽2.5cm方形中空电机架,上方两侧粘贴有机玻璃0.4cm×2.5cm0.4cm×0.9cm(以平稳放置线操纵飞机电机为准)。 架子左右两侧用牛筋带和钩子若干做好电机固定装置。利用抛光机将螺旋桨动力孔的另一侧进行抛光,直至发现动力孔。再将螺旋桨两侧切除,保留9cm直径为宜。

  (3)螺旋桨安全栏制作:用有机玻璃10cm×3.5cm两块9.3cm×3.5cm两块组装成边长10cm的方形中空架子,架子八个内角边粘贴8块直角边2cm等三角形。在8块三角形合适位置钻取8个直径0.4cm小孔,以正好能螺丝套入2张边长9cm电脑排风隔网为准。

  3、教具整体组装:安全栏底部垫一块0.4cm有机玻璃,并用螺丝将安全栏(风口朝向底板中心点)固定在距离可转动有机玻璃板中心孔12.5cm处,将电机固定架安装在安全栏外侧,并将其套入教具底座中央螺丝内。在教具底座中央螺丝上拧入螺帽一颗(注意与下面有机玻璃保持宽松距离)。将直径20cm厚0.4cm圆心孔直径0.4cm有机玻璃套入,再套入螺帽拧紧。在直径20cm圆盘四周均匀粘贴不干胶字高1.5cm若干(东、南、西、北、东南、东北、西南、西北、风)。

   4、将网购早教DIY科学实验风向标固定轴进行电钻加工,使其套入底座中央螺杆内,确保风速风向标在螺旋桨吹动下运转自如。

   5、在直径0.4cm长3cm螺杆上端套入一颗螺帽,然后套入一块垫圈(垫圈一侧粘贴白色绳带),上端再套入一颗螺帽(确保垫圈灵活运动,上下螺帽胶水固定)。螺杆下端套入一颗螺帽,用两块长1cm宽0.5cm铁片粘贴一颗螺帽(以能固定在装置中央螺杆上为宜)。

四、使用方法:

   1、将DIY科学实验风向标或者飘带套入教具底座中央螺杆

   2、将电源接入教具底座电源连接点,可以用电池盒电源,也可以用稳压直流电源,1.5v-12v自由选择,即开启电机动力,螺旋桨开始工作。

   3、360度随意转动可转动有机玻璃板和电机,电机带动的螺旋桨产生不同风向的分力。风速器开始转动,风向标随风摆动定向。也可以吹动飘带产生不同的飘动效果。

   4、调整电源电压,产生不同分力,就可以观察风速仪的转速开始变化,以及飘带的变化。

五、优点简析:

   360度不间断直观形象地模拟演示风速风向原理,便于学生直接的观察和领会,且操作便捷、安全、有趣。

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