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/ 让教学更有效 精品试卷 | 小学科学
教科版三年级科学下册 同步练习
6.设计指南针
一、填空题
1.指南针是我国古代___________大发明之一，它的核心部件是___________，能在磁场作用下指示南北方向。
2.制作指南针时，首先要将普通钢针___________，让它获得磁性，成为磁针。
3.磁化钢针时，要用磁铁的一个磁极，从钢针的___________向___________均匀、快速地摩擦，不能来回摩擦。
4.常见的指南针类型有___________式、___________式和___________式三种。
5.设计指南针的关键是让磁针能够___________转动，这样才能准确指示南北方向。
6.测试指南针时，要远离___________和其他铁制品，避免干扰磁针的指向。
7.水浮式指南针是利用水的___________让磁针漂浮在水面上，实现自由转动。
8.评价自制指南针的好坏，主要看它的转动是否___________、指向是否___________。
二、选择题
1.下列材料中，不能用来制作指南针支撑装置的是（ ）。
A.泡沫板 B.金属盒子
C.瓶盖 D.棉线
2.制作水浮式指南针时，磁针应该固定在（ ）。
A.碗底 B.水面漂浮的泡沫上
C.碗壁 D.直接放入水中
3.测试指南针时，发现磁针指向不准确，可能的原因是（ ）。
A.磁针没有磁化 B.附近有磁铁干扰
C.磁针固定太紧 D.以上都是
4.下列哪种方法能增强磁针的磁性（ ）。
A.用磁铁来回摩擦钢针 B.用磁铁沿同一方向多摩擦几次钢针
C.把钢针放在无磁的地方 D.用手触摸钢针
5.关于指南针，下列说法正确的是（ ）。
A.指南针只能在陆地上使用 B.指南针的磁针静止时，一端指南，一端指北
C.自制指南针一定比购买的指南针精准 D.指南针不需要任何支撑就能指示方向
三、判断题
1.普通钢针没有磁性，不能指示南北方向。（ ）
2.磁化钢针时，摩擦的方向可以随意改变。（ ）
3.水浮式指南针的优点是转动灵活，缺点是容易受水流影响。（ ）
4.指南针的方位盘上，通常标有东、南、西、北四个基本方向。（ ）
5.制作指南针时，磁针固定得越紧越好，这样不容易掉落。（ ）
6.指南针是利用磁铁能指南北的性质制成的。（ ）
7.测试指南针时，放在桌子上和放在地面上的指向会不一样。（ ）
8.用棉线悬挂磁针，也能制作出简易指南针。（ ）
9.如果磁针无法自由转动，它就不能准确指示南北方向。（ ）
10.古人发明的司南，和我们现在制作的指南针原理不一样。（ ）
四、连线题
将制作指南针时遇到的问题与对应的解决方法连起来。
磁针磁性太弱，吸不起回形针 减小摩擦，换用更光滑的支撑点
磁针转动不灵活，总是卡住 用磁铁沿同一方向多摩擦几次
指南针指示方向不准 把泡沫块剪小，让磁针保持平衡
水浮式指南针的磁针总漂到碗边 远离磁铁和铁制品，用标准指南针校准
五、简答题
1.请简要说明指南针的制作核心要点。
2.为什么测试指南针时，要远离其他磁铁和铁制品？
六、实验探究题
【实验名称】制作并测试水浮式指南针
【实验目的】
1.学会磁化钢针的方法，能动手制作水浮式指南针；
2.掌握水浮式指南针的测试方法，理解指南针指示南北的原理；
3.能发现制作中的问题并提出改进方法。
【实验材料】
条形磁铁、缝衣针、小碗、清水、泡沫块、记号笔、标有方向的纸盘（方位盘）、回形针。
【实验步骤】（请按正确顺序填写，并完成相关问题）
1.________：用条形磁铁的一个磁极，从缝衣针的一端向另一端均匀、快速地摩擦20-30次，摩擦时保持同一方向，不来回摩擦。
2.________：用回形针检验钢针是否磁化成功，若钢针能吸引回形针，说明磁化成功；若不能，重复第一步操作。
3.________：将泡沫块剪成比小碗口小的圆形，把磁化好的钢针水平放在泡沫块上，用记号笔在钢针的一端做上标记。
4.________：往小碗里倒入适量清水，将放有钢针的泡沫块轻轻放入水中，让泡沫块带着钢针自由漂浮，不要用手触碰。
5.________：将标有方向的纸盘放在小碗下方，待钢针完全静止后，观察钢针标记端指向的方向，记录下来。
6.________：用标准指南针对照，检查自制指南针的指向是否准确，重复测试3次，记录每次的指向情况。
【实验现象】
1.磁化成功的钢针能________（吸引/不吸引）回形针；
2.放有钢针的泡沫块漂浮在水面上，钢针会慢慢转动，最终________（能/不能）停止在固定方向；
3.重复测试3次，钢针的标记端每次指向的方向________（基本一致/完全不同），且与标准指南针的________（南北/东西）方向一致。
【实验分析与思考】
1.为什么磁化钢针时，不能来回摩擦？
2.制作水浮式指南针时，为什么要把钢针放在泡沫块上，而不是直接放入水中？
3.如果测试时，钢针总是转动不停，无法静止，可能的原因是什么？请写出两种解决方法。
【实验改进】
结合实验中遇到的问题，说说怎样改进你的水浮式指南针，让它的指向更精准、转动更灵活？
参考答案
一、
1.四；磁针 2.磁化 3.一端；另一端 4.水浮；悬挂；支撑（顺序不限）
5.自由 6.磁铁 7.浮力 8.灵活；精准
二、
1.B 2.B 3.D 4.B 5.B
三、
1.√ 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√ 7.× 8.√ 9.√ 10.×
四、
1.磁针磁性太弱，吸不起回形针——用磁铁沿同一方向多摩擦几次
2.磁针转动不灵活，总是卡住——减小摩擦，换用更光滑的支撑点
3.指南针指示方向不准——远离磁铁和铁制品，用标准指南针校准
4.水浮式指南针的磁针总漂到碗边——把泡沫块剪小，让磁针保持平衡
五、
1.① 要将钢针正确磁化，沿同一方向摩擦，让钢针获得磁性；② 要保证磁针能自由转动，不能固定太紧；③ 要选择合适的支撑装置（如水浮式用泡沫块）；④ 测试时要远离磁铁和铁制品，避免干扰；⑤ 可以搭配方位盘，方便读取方向。（任写3点，合理即可）
2.因为其他磁铁和铁制品会干扰地磁场对磁针的作用，导致磁针指向不准确，无法正确指示南北方向。（合理即可）
六、
实验步骤（正确顺序）
1.磁化钢针 2.检验磁化效果 3.固定磁针 4.组装指南针 5.观察指向 6.测试校准
实验现象
1.吸引 2.能 3.基本一致；南北
实验分析与思考
1.来回摩擦会让钢针的磁性相互抵消，无法成功磁化，只有沿同一方向摩擦，才能让钢针获得稳定的磁性。（合理即可）
2.因为钢针会沉入水中，无法自由转动；泡沫块能漂浮在水面上，带着钢针自由转动，从而让钢针指示南北方向。（合理即可）
3.可能的原因：① 水面晃动；② 钢针固定太紧，无法自由转动；③ 附近有磁铁或铁制品干扰。（任写2种）
4.解决方法：① 让水面保持平静；② 调整钢针的固定方式，让它能灵活转动；③ 将指南针移到远离磁铁和铁制品的地方。（对应原因写2种，合理即可）
实验改进
① 把泡沫块剪得更小巧、更平整，让钢针能平稳漂浮；② 确保钢针水平固定在泡沫块中央，避免倾斜；③ 给小碗加盖，防止水面晃动；④ 重新磁化钢针，增强其磁性。（任写2点，合理即可）
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6. 设计指南针
教科版三年级下册
教学环节
01 核心素养
02 探究新知
03 课堂练习
04 课堂总结
05 板书设计
教学目标
核心素养 科学观念 认识到设计指南针需经历明确评价标准、选择合适材料、绘制设计图及评价改进的工程流程。
科学思维 1.在设计指南针时，能创造性地运用材料，制订设计方案。
2.在对比多个设计方案后，能分析归纳自己的设计方案的优点，提出改进建议。
探究实践 针对评价标准选择合适的材料，用画图方式表达想法，优化并改进设计。
态度责任 对设计指南针的活动感兴趣，愿意与同学合作，初步表达自己的设计意图和方法。
教学目标
重点：在限制条件下，设计一个小巧且指向准确的指南针。
难点：依据评估标准，对指南针设计方案进行评价并改进。
新知讲解
我国明代航海家、外交家郑和率领200多艘船组成的船队，赴周边国家进行文化交流，船上的指南针发挥了重要作用。
新知讲解
在明代郑和下西洋的壮阔航程中，茫茫大海上没有固定的路标，日月星辰也会被云雾遮蔽。此时，指南针就像船队的“眼睛”，无论白天黑夜、风雨阴晴都能稳定指向南北，让船队精准抵达目的地。早在战国时期，人们就发现磁石能吸铁并指示南北，制成了最原始的“司南”；到了宋代，工匠们掌握了人工磁化技术，将铁片制成“指南鱼”，漂浮在水面上指引方向；后来，人们又改进为更轻便的磁针，配合刻度盘形成了早期的指南针。
新知讲解
水 罗 盘
新知讲解
利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针。
一是材料的选择，要充分利用身边的材料，最好是较常见的材料；
二是任务的目标，小巧指向准备，这就要求制作的指南针不宜过大，要轻便且准确。
小磁针
新知讲解
讨论并确定自制指南针的评价标准。
新知讲解
(1)我们可以从哪些方面评价指南针的好坏呢？
①性能方面：磁针旋转要灵敏，能精准地指向南北，表盘最好有8个方向，这样指向清晰。
②材料与成本：制作材料需易获取、价格低,比如用缝衣针、泡沫片这类常见物品，既省钱又好找。
③使用便捷性：需轻巧简便，方便携带和操作。
④外观颜值：外观美观会更讨人喜欢。
新知讲解
新知讲解
(2)制作的材料和价格需要考虑吗
①材料方面：合适的材料是制作出性能良好的指南针的基础。用于制作磁针的材料需要具备一定的磁性，同时要容易被磁化且磁性保持较好；支撑磁针旋转的装置的材料应轻便、光滑，以减少摩擦力，保证磁针旋转灵敏。
②价格方面：在保证材料性能的前提下，应尽量选择价格低廉、容易获取的材料，以降低制作成本。
新知讲解
2.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
①水浮法。利用水的浮力，使磁针漂浮在水面上，减少摩擦力，从而实现灵活转动。
所需材料：磁针(比如磁化后的缝衣针)、盛水容器(比如塑料小碗)、轻质漂浮物(比如塑料泡沫小球)。
新知讲解
②悬挂法。通过悬挂磁针，使其在重力和磁场的作用下自由转动，减少与其他物体接触的摩擦力。
所需材料：磁针、细线(比如棉线、尼龙线)、支架(比如铅笔、筷子、铁架台)。
③支撑法。利用支点支撑磁针,使磁针能够绕支点自由转动，减少摩擦力。
所需材料：磁针、针尖状支撑物(比如大头针、缝衣针)、底座(比如泡沫塑料块、木块)。
新知讲解
(2)如何才能让指南针指示的方向更加精准
①增强磁针的磁性。可以用磁铁的一极沿着一个方向多次摩擦磁针，每次摩擦都要从磁针的一端开始，到另一端结束，重复多次。
②减少摩擦力。水浮法选择表面光滑的容器和轻质的漂浮物，以减少水的阻力；悬挂法选择细而柔软的细线，减少细线对磁针转动的阻力；支撑法确保支撑物的针尖光滑，减少磁针与针尖之间的摩擦力。
③消除干扰。避免周围有铁、磁性物质对磁针产生干扰。
新知讲解
(3)记录我们小组的设计方案。
新知讲解
第一组水浮式指南针设计方案
所需的材料：磁化后的缝衣针1根、塑料碗1个、泡沫塑料小球1个、水适量。
设计图(图文结合)：把磁针从泡沫球中穿过，轻轻放入水中。
新知讲解
设计指南针
新知讲解
1.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
(1)指南针设计方案虽然能达到我们的基本评价标准，但仍有不足。
①指向准确性。比如，水浮式可能因水面晃动(比如风吹、手碰)导致指向偏差；支撑式若针尖不够光滑，可能阻碍磁针转动，影响准确性。
②转动灵活性。比如水浮式泡沫塑料小球若重心不稳，可能倾斜并卡住磁针。
新知讲解
③其他方面。比如材料与成本、制作工艺与美观度等，也有需要改进的地方。
(2)改进建议。选用更深的容器(比如深底透明塑料盒)减少水面晃动，提高水浮式指南针的指向准确性；将支架固定在平稳的底座(比如书本)上；避免晃动；增强悬挂式指南针的转动灵活性；提升美观度等。
新知讲解
2.根据他人的评价意见，调整设计方案。
(1)针对“磁针易消磁”的反馈：增加磁化次数(比如摩擦30次以上)，或用强磁铁替代普通磁铁进行磁化。
(2)针对“受环境干扰”的反馈：使用指南针时远离书包(比如铁拉链、磁铁扣)、铁质课桌等，选择空旷场地操作。
新知讲解
根据制订的自制指南针设计方案，搜集并整理制作指南针所需的材料。
1.水浮式指南针：准备磁化后的缝衣针1根、直径约15厘米的塑料碗1个、直径约2厘米的泡沫塑料小球1个、适量的水。
新知讲解
2.支撑式指南针：准备磁化后的缝衣针2根、钢针2根、铜针(或一端磨尖的铜丝)、卡片纸、胶水、橡皮泥或硬泡沫塑料。
课堂练习
1.[填空]影响磁化效果的因素包括摩擦部位、________和________。
2.[填空]制作指南针时，让磁针灵活转动的方法有________、________和支撑法。
3.[填空]水浮式指南针利用水的________减少摩擦力，使磁针灵活转动。
4.[判断]摩擦次数越多，针获得的磁性越强。( )
5.[判断]指南针的指针总是指向正南或正北方向。( )
6.[判断]支撑式指南针的针尖越光滑，磁针转动越灵活。( ）
7.[判断]制作指南针时，应远离冰箱、铁制桌椅等物体。( ）
摩擦次数
摩擦方向
水浮法
悬挂法
浮力
√
×
√
√
课堂练习
8.[选择]制作指南针，关键点之一是( )。
A.美观 B.磁针能否自由转动 C.要有外壳
9.[选择]制作水浮式指南针时需要的材料有下面的( )。
A.铅笔 B.木片 C.钢针
10.[选择]制作简易指南针时，我们不需要考虑的问题是( )。
A.磁针 B.让磁针能水平灵活转动 C.做方位盘
11.[选择]制作简易指南针时，下面的材料中，( )是必需的。
A.木钉 B.磁铁 C.铜线
C
B
C
B
课堂总结
本课从明代郑和下西洋中指南针的重要作用引入，探究指南针的原理及制作方法。通过了解磁铁特性、制作磁针、设计并制作指南针等活动，认识到地球是一个巨大的磁体，磁铁具有指示南北的性质，建立对磁现象及工程设计的认知。
板书设计
谢谢
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教科版三年级科学下册 核心素养教案
6.设计指南针
核心素养
科学观念 认识到设计指南针需经历明确评价标准、选择合适材料、绘制设计图及评价改进的工程流程。
科学思维 1.在设计指南针时，能创造性地运用材料，制订设计方案。2.在对比多个设计方案后，能分析归纳自己的设计方案的优点，提出改进建议。
探究实践 针对评价标准选择合适的材料，用画图方式表达想法，优化并改进设计。
态度责任 对设计指南针的活动感兴趣，愿意与同学合作，初步表达自己的设计意图和方法。
重点：在限制条件下，设计一个小巧且指向准确的指南针。
难点：依据评估标准，对指南针设计方案进行评价并改进。
导入
我国明代航海家、外交家郑和率领200多艘船组成的船队，赴周边国家进行文化交流，船上的指南针发挥了重要作用。在明代郑和下西洋的壮阔航程中，茫茫大海上没有固定的路标，日月星辰也会被云雾遮蔽。此时，指南针就像船队的“眼睛”，无论白天黑夜、风雨阴晴都能稳定指向南北，让船队精准抵达目的地。早在战国时期，人们就发现磁石能吸铁并指示南北，制成了最原始的“司南”；到了宋代，工匠们掌握了人工磁化技术，将铁片制成“指南鱼”，漂浮在水面上指引方向；后来，人们又改进为更轻便的磁针，配合刻度盘形成了早期的指南针。
明确任务
利用身边的材料，尝试设计一个小巧且指向准确的指南针。
一是材料的选择，要充分利用身边的材料，最好是较常见的材料；
二是任务的目标，小巧指向准备，这就要求制作的指南针不宜过大，要轻便且准确。
制订方案
讨论并确定自制指南针的评价标准。
（1）我们可以从哪些方面评价指南针的好坏呢？
①性能方面：磁针旋转要灵敏，能精准地指向南北，表盘最好有8个方向，这样指向清晰。
②材料与成本：制作材料需易获取、价格低，比如用缝衣针、泡沫片这类常见物品，既省钱又好找。
③使用便捷性：需轻巧简便，方便携带和操作。
④外观颜值：外观美观会更讨人喜欢。
（2）制作的材料和价格需要考虑吗？
①材料方面：合适的材料是制作出性能良好的指南针的基础。用于制作磁针的材料需要具备一定的磁性，同时要容易被磁化且磁性保持较好；支撑磁针旋转的装置的材料应轻便、光滑，以减少摩擦力，保证磁针旋转灵敏。
②价格方面：在保证材料性能的前提下，应尽量选择价格低廉、容易获取的材料，以降低制作成本。
2.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？
①水浮法。利用水的浮力，使磁针漂浮在水面上，减少摩擦力，从而实现灵活转动。
所需材料：磁针（比如磁化后的缝衣针）、盛水容器（比如塑料小碗）、轻质漂浮物（比如塑料泡沫小球）。
②悬挂法。通过悬挂磁针，使其在重力和磁场的作用下自由转动，减少与其他物体接触的摩擦力。
所需材料：磁针、细线（比如棉线、尼龙线）、支架（比如铅笔、筷子、铁架台）。
③支撑法。利用支点支撑磁针，使磁针能够绕支点自由转动，减少摩擦力。
所需材料：磁针、针尖状支撑物（比如大头针、缝衣针）、底座（比如泡沫塑料块、木块）。
（2）如何才能让指南针指示的方向更加精准？
①增强磁针的磁性。可以用磁铁的一极沿着一个方向多次摩擦磁针，每次摩擦都要从磁针的一端开始，到另一端结束，重复多次。
②减少摩擦力。水浮法选择表面光滑的容器和轻质的漂浮物，以减少水的阻力；悬挂法选择细而柔软的细线，减少细线对磁针转动的阻力；支撑法确保支撑物的针尖光滑，减少磁针与针尖之间的摩擦力。
③消除干扰。避免周围有铁、磁性物质对磁针产生干扰。
（3）记录我们小组的设计方案。
第一组水浮式指南针设计方案
所需的材料：磁化后的缝衣针1根、塑料碗1个、泡沫塑料小球1个、水适量。
设计图（图文结合）：把磁针从泡沫球中穿过，轻轻放入水中。
评估与改进
1.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？
（1）指南针设计方案虽然能达到我们的基本评价标准，但仍有不足。
①指向准确性。比如，水浮式可能因水面晃动（比如风吹、手碰）导致指向偏差；支撑式若针尖不够光滑，可能阻碍磁针转动，影响准确性。
②转动灵活性。比如水浮式泡沫塑料小球若重心不稳，可能倾斜并卡住磁针。
③其他方面。比如材料与成本、制作工艺与美观度等，也有需要改进的地方。
（2）改进建议。选用更深的容器（比如深底透明塑料盒）减少水面晃动，提高水浮式指南针的指向准确性；将支架固定在平稳的底座（比如书本）上；避免晃动；增强悬挂式指南针的转动灵活性；提升美观度等。
2.根据他人的评价意见，调整设计方案。
（1）针对“磁针易消磁”的反馈：增加磁化次数（比如摩擦30次以上），或用强磁铁替代普通磁铁进行磁化。
（2）针对“受环境干扰”的反馈：使用指南针时远离书包（比如铁拉链、磁铁扣）、铁质课桌等，选择空旷场地操作。
拓展
根据制订的自制指南针设计方案，搜集并整理制作指南针所需的材料。
1.水浮式指南针：准备磁化后的缝衣针1根、直径约15厘米的塑料碗1个、直径约2厘米的泡沫塑料小球1个、适量的水。
2.支撑式指南针：准备磁化后的缝衣针2根、钢针2根、铜针（或一端磨尖的铜丝）、卡片纸、胶水、橡皮泥或硬泡沫塑料。
课堂总结
本课从明代郑和下西洋中指南针的重要作用引入，探究指南针的原理及制作方法。通过了解磁铁特性、制作磁针、设计并制作指南针等活动，认识到地球是一个巨大的磁体，磁铁具有指示南北的性质，建立对磁现象及工程设计的认知。
板书设计
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