资源简介

(共33张PPT)
核心素养
巩固指南针的工作原理，知道指南针是利用磁铁能指示南北的特性制成的定向工具，了解我国古代指南针在航海等领域的重要应用。明确自制指南针的核心评价标准，知道一个合格的指南针需要满足磁针旋转灵敏、能准确指示 8 个方向、材料易得、轻巧简便等要求。
科学观念
能围绕自制指南针的评价标准，开展创新设计与方案规划，结合水浮式、支撑式等不同结构，设计合理的指南针制作方案，培养工程设计思维。能对自己和他人的设计方案开展批判性评估，分析方案的可行性与不足，提出优化改进的建议，发展反思与创新思维。
科学思维
能小组合作讨论，共同确定自制指南针的评价标准，结合标准制订完整的指南针设计方案，包含所需材料、设计图文、制作步骤等内容。
能主动交流自己的设计方案，倾听他人的评价意见，调整优化设计方案，完成方案的最终定稿。
探索实践
了解我国古代指南针的发明与应用历史，感受中国古代科技对世界航海事业的巨大贡献，增强民族自豪感与文化自信。培养创新设计与工程实践意识，乐于大胆构思不同的指南针设计方案，尊重他人的设计思路与创意。
态度责任
迷路了怎么办？
情景创设：迷失森林
想象一下：你和家人去郊外野营，走进了一片茂密的森林。这里树木长得一模一样，四周静悄悄的，太阳被云层遮住了，手机也没电了……你分不清东南西北，该怎么办？
互动思考
你会用什么方法辨别方向？
如果没有任何工具，你还能想到办法吗？
指南针
郑和下西洋
郑和与指南针
故事讲述
郑和率领200多艘大船下西洋。海上没有路标，全靠太阳和星星导航。一旦遇到阴雨天，指南针就是他们的“眼睛”，帮助船队辨别方向，安全到达了30多个国家。
互动思考
如果没有指南针，船队可能会遇到什么困难？
你觉得指南针在古代还有什么用途？
指南针的秘密：磁铁的魔法
演示实验：漂浮的磁针
将磁化后的缝衣针放在泡沫片上，放入水盆中。
观察发现：针的一端会缓慢转动，最终指向南北。
思考时刻：为什么？
“你们猜猜，为什么针会指向北？这个现象和什么有关？”
原理揭秘：地球是个大磁铁
地球本身就是一个巨大的磁铁，拥有南极和北极。磁针受到地球磁场的影响，一端总是指向北，另一端总是指向南。这就是指南针的工作原理。
今天，我们要化身为“小小发明家”，自己动手设计一个！
明确任务：我们要做什么？
★ 皇帝诏书任务 ★
奉天承运，皇帝诏曰：
今有郑和船队急需一批新型指南针，要求小巧轻便、指向准确。特命尔等小小设计师，利用身边材料，设计指南针方案。钦此！
讨论并确定自制指南针的评价标准。
我们可以从哪些方面评价指南针的好坏呢？
制作的材料和价格需要考虑吗？
灵活旋转很重要！指南针要指得准才行！
一个好的指南针需要具备哪些特点？
指向准确
旋转灵活
材料易得
小巧美观
评价标准与设计思路
评价项目 具体要求 满分标准
指向准确性 磁针能稳定指向南北，误差小于15度 ★★★★★
旋转灵活性 磁针转动灵活，不受阻碍 ★★★★★
材料易得性 材料容易找到，价格低廉 ★★★★★
轻巧简便 体积小，便于携带 ★★★★★
外观美观 设计有创意，整洁美观 ★★★★★
创意加分 有独特设计或创新点 ★（附加分）
小组制订指南针设计方案
1.有哪些方法可以让磁针灵活转动呢？需要什么材料？
2.如何才能让指南针指示的方向更加精准？
3.记录我们小组的设计方案。
经典设计方式：水浮式指南针
工作原理
磁针穿过泡沫片浮于水面，利用水的浮力大幅减少摩擦力，使其能自由转动。
显著优点
结构简单，且转动非常灵活，对微弱磁场反应灵敏，适合教学演示。
所需材料
磁针（或磁铁）、泡沫片、水盆、清水。
制作小技巧
建议在水盆底部画上方向标记（东南西北），便于观察和读数。
经典设计方式：支撑式指南针
设计原理
利用尖顶支撑磁针中心，减少摩擦力，使其能自由灵活转动。
核心优点
摆脱了水的限制，结构简单，体积小巧，便于随身携带和户外使用。
所需材料
磁针、大头针（作支撑）、纸杯（作底座）、透明胶带。
制作小技巧
建议用纸杯做稳固底座，确保大头针尖顶垂直向上，支撑磁针平衡。
结构示意图
尖顶支撑结构示意
磁针悬浮于针尖之上，可360度自由旋转
创意设计方式：悬挂式指南针
原理
利用细线悬挂磁针，使其在水平方向自由摆动，指向南北。
优点
制作过程简单便捷，磁针转动灵活，灵敏度较高。
材料
主要材料包括：磁针、细线、支架（如吸管或铁丝）。
小技巧
建议使用吸管做支架，悬挂的线要细且无扭转，减少摩擦。
创意设计方式：旋转盘式指南针
设计原理
将磁针固定在轻质圆盘上，圆盘中心有轴，使其能够自由旋转。
核心优点
突破传统限制，可以同时显示并读取多个方向的方位信息。
所需材料
磁针、轻质圆盘（如泡沫板）、牙签（作为中心转轴）。
结构示意图
N
S
E
W
创意设计方式：液体阻尼式指南针
工作原理
磁针浸在粘稠液体（如油）中，利用液体阻力有效减少磁针晃动。
核心优势
指向极其稳定，抗干扰能力强，特别适合在颠簸或移动的环境中使用。
制作材料
主要包含磁针、透明密封小瓶以及高粘度食用油（如蓖麻油）。
小组合作：制订设计方案
班级记录单：指南针设计方案
所属组别：
设计日期：
方案名称：
所需材料：
设计草图：
设计思路：
指导要点
结构优化思考
怎样才能让磁针转得更灵活？
如何让指示方向更准确？
资源与外观设计
我们的材料容易找到吗？
外观可以怎么装饰得更美观？
方案发布会：小小设计师亮相
方案展示
每组派代表上台展示设计图，介绍设计名称、主要特点和创新之处。
互动提问
其他小组可以针对展示方案进行提问交流，共同探讨设计细节。
教师点评
从科学性、可行性、创新性等多个维度进行专业点评与指导。
评估与改进：让设计更完美
评价项目 自评 (Self) 他评 (Peer)
指向准确性 ★★★★★ ★★★★★
旋转灵活性 ★★★★★ ★★★★★
材料易得性 ★★★★★ ★★★★★
轻巧简便 ★★★★★ ★★★★★
外观美观 ★★★★★ ★★★★★
创意加分 ★ ★
改进方案思考
我们的指南针设计方案能达到我们确定的评价标准吗？有哪些需要改进的地方 根据他人的评价意见，调整设计方案。
指南针的前世今生
战国时期
最早的指南仪器“司南”，由天然磁石制成，形如勺子。
宋代
发明了水浮指南针，将磁针浮于水面，更加灵活实用。
明代
郑和下西洋时广泛使用，指南针技术趋于成熟。
现代
电子指南针集成在手机和导航设备中，精准便捷。
未来畅想
结合AI与物联网，未来的指南针会是什么样子？
古代司南
动物也是指南针高手
鸽子：生物磁石
鸽子体内含有微小的“生物磁石”，能够敏锐地感知地球磁场的变化，从而确定飞行方向。
海龟：穿越大洋
海龟拥有惊人的导航能力，能穿越整个大洋，历经数十年后仍能准确回到出生地繁衍后代。
蜜蜂：舞蹈导航
蜜蜂通过独特的舞蹈语言传递信息，并且能根据太阳位置和磁场来调整舞蹈的方向，指引同伴。
选择题
1. 指南针的核心工作原理是（ ）
A. 磁铁吸引铁制品 B. 磁极间的相互作用 C. 地球引力的影响
2. 下列哪种方法能让磁针转动更灵活？（ ）
A. 用手按住磁针 B. 增加磁针重量 C. 减少转轴摩擦
3. 水浮式指南针的关键材料不包括（ ）
A. 钢针 B. 泡沫板 C. 铁钉
B
C
C
判断题
1. 用磁铁摩擦钢针可以使其获得磁性。（ ）
2. 指南针的红色指针总是指向南方。（ ）
3. 制作指南针时，磁针越重指向越精准。（ ）
×
√
×
思考题与课后任务
课堂思考
对比差异：现在的手机里也有指南针，它和我们做的指南针有什么不同？
展望未来：你觉得未来指南针还会怎么发展？它会被其他技术取代吗？
课后任务
材料搜集：根据今天的设计方案，回家搜集并整理制作指南针所需的材料，列出清单。
方案优化：如果有新的想法，也可以尝试调整设计方案，让我们的指南针更精准。
板书设计：设计指南针
核心任务与评价
任务目标：
设计一个小巧且指向准确的指南针
评价标准：
指向准确/旋转灵活/材料易得
轻巧简便/外观美观
创意设计（加分项）
五种设计方式
水浮式：泡沫+水
支撑式：大头针支撑
悬挂式：细线悬挂
旋转盘式：圆盘+轴
液体阻尼式：油中旋转
指南针演变史
1.司南(天然磁石)
↓
2.水浮指南针(北宋)
↓
3.明代指南针(罗盘)
↓
4.现代电子指南针
标准设计流程
1. 明确任务与需求
2. 制订设计方案
3. 评估与改进优化
课堂总结
今天我们跟着郑和船队的故事，认识了指南针的秘密，还一起设计了属于自己的指南针。我们知道了磁铁能指示南北，学会了用“设计—评估—改进”的方法解决问题。希望大家课后能带着自己的材料，做出既灵活又准确的指南针，下次我们一起试试！

展开更多......

收起↑