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教科版三年级科学下册 核心素养教案
7.制作指南针
核心素养
科学观念 理解制作指南针是一个包括设计、制作、评估及反复改进的过程。
科学思维 比较不同作品的优缺点，分析影响指南针指示准确性的因素。
探究实践 根据设计图，利用材料制作指南针，并对作品进行优化和改进。
态度责任 对制作指南针的活动感兴趣，理解测试和评价产品对不断改进产品的重要性。
重点：依据设计图，选择合适的材料动手制作指南针。
难点：依据评价标准，对指南针进行合理评估。
新知导入
在九百多年前，这种水浮式指南针已在我国海船上使用，为船只导航。
水浮式指南针的制作过程是把磁化了的针穿在灯草（茎可浮在水面）上，很轻的灯草使针浮在水面上指示南北。
明确任务
按照设计方案，制作能够正确指示方向的指南针。
制作与测试
1.合理分工后，选择实验材料和工具并进行制作。
（1）合理分工：小组成员根据设计方案自行分工。
（2）选取实验材料：根据设计方案两组同学合理分配实验材料。
（3）制作指南针：
①磁化缝衣针：用磁铁的一极沿着缝衣针的一个方向重复摩擦。
②将磁针固定在泡沫塑料小球上：将磁化后的缝衣针穿过泡沫塑料小球的中心位置，保证缝衣针能够水平地架在泡沫塑料小球上。
③绘制方向标识圆纸：在圆纸上，按照上北、下南、左西、右东绘制出“东、南、西、北”等方向标识。
④组装水浮式指南针：在塑料小碗中倒入适量的水，将穿有磁针的泡沫塑料小球轻轻放入，把绘制好方向标识的圆纸放在塑料小碗的旁边，使圆纸上的方向标识与碗中的磁针相对应。
⑤校准与使用：待漂浮在水面上的磁针稳定下来，磁针会在地球磁场的作用下指向南北方向。根据圆纸上的方向标识，读取磁针所指示的方向。
2. 制作完成后，组内测试指南针，有针对性地修改。
①测试方法：选择一个相对空旷、远离大型金属物体和强磁场的地方进行测试。测试时观察其指示方向的准确性。可以多次转动指南针，观察磁针的指向是否稳定且准确。
②针对性修改：如果水浮式指南针的磁针转动不灵活，可能是泡沫塑料小球的大小不合适或者缝衣针穿过的位置不当。可以尝试更换大小合适的泡沫塑料小球，或者调整缝衣针在泡沫塑料小球上的位置。
如果刻度和方向标识绘制不准确，导致读取方向困难，可以重新使用量角器等工具进行绘制，保证精度。
对于磁化效果不好的缝衣针，可以重新进行磁化操作，确保其具有足够的磁性以准确指示方向。
展示与评估
1.介绍我们制作的指南针作品并进行展示。
作品展示：通过实物展示或现场操作等方式，向全班介绍自制指南针的设计思路、制作过程、材料选择及核心功能。
比如展示水浮式指南针时，重点说明泡沫塑料小球的固定方式和水的用量。展示过程中，其他小组可观察展示小组的指南针的外观是否美观，结构是否符合设计方案，以及磁针能否灵活转动并准确指向。
2.小组之间相互测试自制的指南针能否正确指示方向，然后各组根据成品情况填写评价表。（依据评价表，从外观、性能、材料、制作过程四个维度进行自评和互评）
交流
1.我们在制作过程中遇到了什么问题？是如何解决的？
（1）水浮式指南针的磁针在水中转动卡顿，无法灵活指向。
解决方法:检查泡沫塑料小球大小，更换直径适中的小球；调整缝衣针穿过小球的位置，确保针尖的两端平衡，以减少水的阻力影响。
（2）磁化后的缝衣针磁性较弱，指向不明显。
解决方法：用磁铁的磁极沿着一个方向增加摩擦次数（20 次以上），摩擦时保持力度均匀，避免来回摩擦导致消磁。
2.不同类型的指南针各有哪些优缺点？
（1）水浮式指南针。
优点:材料简单易获取，制作步骤相对简便；磁针转动阻力小，指向灵活性较高。
缺点:对水量控制要求高，水过少则泡沫无法漂浮，过多易溢出；受外界振动或气流影响大，水面波动会干扰磁针的稳定性；携带不方便，需小心避免水洒出，实用性受限。
（2）支撑式指南针
优点：结构稳定，不受水的限制，携带和使用更方便；通过针尖支撑，磁针的转动稳定性较好，受外界环境干扰较小。
缺点：制作难度较大；材料获取不如水浮式简便；若针尖磨损或胶水过多，会导致磁针转动受阻。
课堂总结
本课以我国古代水浮式指南针的应用为切入点，从历史实践中提炼科学问题“如何利用磁铁的指向性制作实用的指南针”；通过“设计方案→动手制作→展示评估→实际应用”的活动链，让学生经历完整的工程实践过程；融合了科学原理与技术实践，让学生既理解地球磁场对磁铁的作用，又通过设计、改进方案培养创新思维与动手能力。
板书设计
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教科版三年级科学下册 同步练习
7.制作指南针
一、填空题
1．自制指南针的设计原理是利用____________的性质，且必须让小磁针能灵活转动。
2．指南针的红色指针总是指向____________方，因为它能指方向，所以叫“司南”。
3．制作简易水浮式指南针时，需要用磁铁沿____________方向摩擦钢针，使其磁化。
4．用悬挂法探究磁铁指向时，要将细线系在磁铁____________位置，保证其能自由旋转。
5．指南针受到____________和____________等物体干扰时，会指示错误。
6．只要把缝衣针放在磁铁旁边，不用摩擦就能使它变成具有磁性的____________。
7．某小组尝试用“碗唇法”制作指南针，发现磁针很难稳定旋转且容易掉落，说明该方案____________较差，需要淘汰或改进。
二、选择题
1．评估自制指南针指示方向效果时，下列属于关键评估维度的是（ ）。
A．制作指南针的材料是否昂贵
B．指南针的大小是否合适
C．指南针转动是否灵活
2．春秋战国时期，出现了用天然磁石雕琢的“司南”（如图所示）。当它静止时，勺柄所指的方向就是南方。有关“司南”的说法正确的是（ ）。
A．只有勺子具有磁性
B．只有底盘具有磁性
C．勺子和底盘都具有磁性
3．自制指南针不可缺少的是（ ）。
A．磁针 B．外壳 C．吊线
4．在设计制作指南针时，我们首先需要做的是（ ）。
A．明确任务 B．制定方案 C．评估与改进
5．下列材料中，不能用来制作简易指南针底座的是（ ）。
A．小木盒 B．纸盒子 C．铁钉
6．制作小磁针能让钢针获得磁性的操作是（ ）。
A．用磁铁的任意一极去吸钢针
B．把钢针放在磁铁旁边静止不动
C．用磁铁的一个磁极沿钢针同一方向重复摩擦20－30次
7．小红制作的指南针静止后无法准确指南北，下列原因中最不可能的是（ ）。
A．钢针没有被成功磁化，不具有磁性
B．制作时用的是磁铁的中间部位摩擦钢针
C．指南针旁边放了一本语文书
三、判断题
1．用悬挂法让小磁针旋转时，细线要系在钢针中间，保证受力平衡。（ ）
2．钢针磁化成功的标志是能吸引小铁钉。（ ）
3．指南针静止时，红色指针通常指向北方。（ ）
4．用磁铁来回摩擦钢针，磁化效果比沿一个方向摩擦更好。（ ）
5．用回形针设计指南针时，将针磁化后，要放在水面或支架上，才能准确指示方向。（ ）
四、简答题
为什么 “让磁针自由旋转” 是制作指南针的关键？请结合地球磁场的作用解释。
五、实验题
请根据制作简易水浮法指南针的实验要求，完成下列问题。
(1)请写出制作水浮法指南针用到的实验材料：______、______、______、______。
(2)请按正确顺序排列出制作水浮法指南针的实验步骤，将序号填在括号内
（ ）将磁化后的钢针轻放在浮体上，确保钢针能水平漂浮在水面上
（ ）用硬纸板制作方位盘，在上面准确标注东、南、西、北四个方向
（ ）在浅碟或碗中倒入适量清水，将浮体（如软木塞、灯芯草）放入水中
（ ）用磁铁的一个磁极沿钢针同一方向反复摩擦20－30次，完成钢针的磁化
（ ）把制作好的方位盘固定在盛水的器皿边缘，使方位盘的北方与指南针指示的北方对齐
(3)实验过程中，磁化钢针时需要注意什么？请写出2点注意事项。
六、综合题
俊希所在小组在“改进指南针”活动中，经历了以下过程：
①评估自制的水浮法指南针：发现“风一吹，指南针就晃动”“小磁针转动很慢”两个问题；
②设计改进方案：针对问题思考解决办法，准备所需材料；
③实施改进并测试：按方案操作后，再次测试指南针效果。
(1)俊希小组评估出的两个问题，分别影响了指南针的什么性能？
(2)针对这两个问题，你能帮俊希小组设计两个具体的改进方法吗？
(3)改进后，俊希需要通过哪些方式测试指南针的效果？若测试发现指南针仍受轻微风吹影响，该如何进一步改进？
参考答案
一、
1．磁铁指示南北 2．北 3．同一 4．中间 5．磁铁 铁制品 6．小磁针
7．可行性（或稳定性）
二、
1．C 2．A 3．A 4．A 5．C 6．C 7．C
三、
1．√ 2．√ 3．√ 4．× 5．√
四、
“让磁针自由旋转”是关键，因为只有让磁针自由旋转，它才能在地球磁场的作用下自动指向北方，从而指示方向。
五、
(1) 钢针 磁铁 浅碟或碗 浮体
(2) 3 4 1 2 5
(3)注意事项：
①必须用磁铁的一个磁极沿同一方向摩擦，不能来回摩擦；
②摩擦次数需足够（20-30次），确保钢针充分磁化；
③摩擦时力度适中，避免钢针弯曲或损坏。
六、
(1)“风一吹就晃动”影响抗干扰性能（防风能力）；“小磁针转动很慢”影响转动灵活性。
(2)①将指南针放透明玻璃杯盖紧杯盖；②调整泡沫块大小或增强磁针磁性。
(3)测试方式：观察受风干扰、转动灵活性、是否准确指南北。进一步改进方法：换用更大的玻璃杯，减少外界气流干扰。
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