2025 小学四年级科学下册自制磁悬浮装置方法指导教学课件

一、教学背景与目标定位：为何要做磁悬浮装置？演讲人01教学背景与目标定位：为何要做磁悬浮装置？02材料准备与安全须知：工欲善其事，必先利其器03制作步骤详解：从“零件”到“装置”的关键环节04初步放置05科学原理深度解析：从“现象”到“本质”的思维跃升06拓展与创新：让“作品”变成“创品”07总结与升华：让科学种子扎根心田目录2025小学四年级科学下册自制磁悬浮装置方法指导教学课件各位老师、同学们：今天，我们将共同开启一段充满探索乐趣的科学实践之旅——自制磁悬浮装置。作为一名深耕小学科学教育十余年的教师，我始终相信：最好的科学课，是让孩子们用双手触摸原理，用眼睛观察现象，用大脑思考本质。磁悬浮装置看似“悬浮”的神奇现象，背后藏着磁铁的基本性质与磁场的相互作用规律。通过今天的实践，我们不仅要完成一个装置的制作，更要在动手过程中理解“科学源于生活，又服务于生活”的深刻内涵。01教学背景与目标定位：为何要做磁悬浮装置？1课程依据与学情分析四年级学生已通过上册“磁铁的两极”“磁铁的相互作用”等单元，掌握了磁铁“同极相斥、异极相吸”的基本性质，具备观察、记录、简单实验设计的能力。但对“磁场”这一抽象概念的理解仍停留在表面，需要通过具体的现象（如悬浮）建立直观认知。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确要求“通过动手实践，理解物质的基本性质及其相互作用”，而“磁悬浮装置”正是将“磁铁的相互作用”从理论转化为实践的典型载体。它既能巩固已有知识，又能激发“磁场如何传递力”“如何控制悬浮稳定性”等深度思考，符合四年级学生“从具体到抽象”的认知发展规律。2三维教学目标设定知识目标：理解磁悬浮现象的本质是磁铁同极相斥产生的斥力与重力的平衡；能描述装置中“固定磁铁”与“悬浮磁铁”的磁极分布关系。能力目标：能独立完成装置的材料准备、结构搭建与调试；通过观察现象（如悬浮高度、偏移方向）分析问题并改进设计。情感目标：感受科学现象的神奇与技术设计的巧妙，激发“用科学解释生活”的兴趣；在小组合作中培养耐心、细致的科学态度。02材料准备与安全须知：工欲善其事，必先利其器1材料清单（以4人小组为例）考虑到四年级学生的操作能力与材料可获取性，我们选择以下常见、安全的物品：|类别|具体材料|数量/规格说明|作用简述||------------|-----------------------------------|--------------------------------|-------------------------------||核心材料|圆形强磁片（直径20mm，厚度5mm）|4片（建议标注N/S极）|提供斥力，实现悬浮||结构支撑|吸管（直径8mm，硬塑料材质）|4根（每根剪成长10cm、5cm两段）|搭建底座框架，限制水平偏移|1材料清单（以4人小组为例）|基底材料|泡沫板（厚度5mm）|1块（20cm×20cm）|固定底座磁铁，提供稳定支撑||悬浮载体|塑料瓶盖（直径30mm，轻薄型）|1个|承载悬浮磁铁，降低整体重量||辅助工具|双面胶、透明胶带、马克笔、直尺|若干|固定、标记、测量|特别说明：磁铁需选择“强磁”（如钕铁硼磁铁），普通磁铁磁力较弱，难以支撑悬浮；若找不到圆形磁片，也可用圆柱形磁铁替代，但需确保上下磁铁的接触面形状一致，避免因接触面积不均导致悬浮不稳。2安全注意事项磁悬浮装置制作涉及小零件与磁铁，需重点强调以下安全规范：禁止将磁铁放入口中，防止误吞（尤其直径小于2.5cm的小磁铁）；调试过程中若磁铁吸合，需用拇指与食指从侧面缓慢推开，避免夹伤手指。使用剪刀裁剪吸管时，刀尖方向远离身体，小组内传递工具需“尖端朝己”；磁铁易碎，拿取时轻拿轻放，避免碰撞或摔落；03制作步骤详解：从“零件”到“装置”的关键环节1底座框架搭建：为“固定磁铁”提供稳定支撑底座是整个装置的“根基”，需确保固定磁铁的位置精准、结构牢固。具体操作如下：1底座框架搭建：为“固定磁铁”提供稳定支撑：确定底座中心用直尺在泡沫板中心画出“十字线”（横线与竖线交叉点为中心点），标记为O点。这一步是为了让固定磁铁与悬浮磁铁的中心在同一垂直线上，避免因水平偏移导致斥力分散。第二步：固定“支撑立柱”取2根10cm长的吸管，垂直粘贴在泡沫板十字线的横线上，距离O点左右各3cm（即吸管底部中心点分别位于O点左侧3cm、右侧3cm处）；再取2根5cm长的吸管，垂直粘贴在十字线的竖线上，距离O点前后各3cm。4根吸管形成一个“口”字形框架，高度分别为10cm（左右）、5cm（前后），目的是从四个方向限制悬浮载体的水平移动（如图1所示）。1底座框架搭建：为“固定磁铁”提供稳定支撑：确定底座中心第三步：安装“固定磁铁”将1片磁铁（标记为A）用双面胶垂直粘贴在泡沫板O点正上方，确保磁铁的N极朝上（可用磁铁的已知磁极端靠近指南针验证：指南的一端为S极，指北的一端为N极）。此时，A磁铁是“固定磁铁”，负责提供向上的斥力。2悬浮载体制作：让“悬浮磁铁”轻而稳悬浮载体需满足两个条件：重量轻（减少重力对斥力的需求）、重心低（避免悬浮时倾倒）。具体步骤如下：2悬浮载体制作：让“悬浮磁铁”轻而稳：组装载体主体将塑料瓶盖倒置（内凹面朝上），用透明胶带将1片磁铁（标记为B）水平粘贴在瓶盖内凹面中心，确保B磁铁的N极朝下（与A磁铁的N极相对，利用同极相斥）。此时，B磁铁是“悬浮磁铁”，与A磁铁共同构成斥力系统。第二步：调整载体平衡用手指轻顶瓶盖底部中心，观察载体是否能稳定站立——若向一侧倾斜，说明B磁铁粘贴位置偏移，需重新调整，确保B磁铁中心与瓶盖中心重合。这一步是为了让悬浮载体的重心与B磁铁中心重合，避免悬浮时因重心偏移导致翻转。3初次调试与问题诊断：从“静止”到“悬浮”的关键完成底座与悬浮载体制作后，需通过调试实现稳定悬浮。调试过程中可能出现的问题及解决方法如下：04初步放置初步放置将悬浮载体轻轻放在底座框架内，使B磁铁大致位于A磁铁正上方（可通过观察吸管框架的限制，确保水平偏移不超过1cm）。此时，若载体“啪”地吸向底座，说明B磁铁的磁极方向错误（应为N极朝下，若吸合则可能是S极朝下，需翻转B磁铁）。步骤二：调整垂直距离若载体未吸合但无法悬浮，需逐步增加A、B磁铁的垂直距离：用薄卡片（如名片）垫在A磁铁下方，每垫1张卡片（约0.3mm厚），尝试一次悬浮。当垂直距离增加到某一值时，载体可能会“漂浮”在底座上方2-5mm处——这就是磁悬浮现象的初步呈现。步骤三：解决“偏移”问题若悬浮时载体向一侧偏移（如触碰右侧吸管），说明A、B磁铁的中心未完全对齐。此时需用直尺测量A磁铁中心与B磁铁中心的水平距离，若偏移超过2mm，需重新粘贴A或B磁铁，确保二者中心在垂直线上（可通过在泡沫板上画辅助线辅助定位）。初步放置步骤四：优化稳定性若悬浮高度不稳定（如上下跳动），可能是磁铁磁力太强或载体重量过大。解决方法：①更换磁力稍弱的磁铁（如减少磁铁数量，用1片改为半片，但需注意磁铁易碎，需教师协助切割）；②减轻载体重量（如用更薄的塑料瓶盖，或去除瓶盖上的标签纸）。05科学原理深度解析：从“现象”到“本质”的思维跃升1磁悬浮的力学平衡：斥力与重力的“拉锯战”当A、B磁铁同极相对时，二者之间会产生向上的斥力（F斥）。悬浮载体的总重量（G=mg）会产生向下的重力。当F斥=G时，载体处于受力平衡状态，表现为“悬浮”（如图2所示）。若F斥>G，载体向上运动，直到因距离增加导致F斥减小至等于G；若F斥<G，载体向下运动，直到因距离减小导致F斥增大至等于G。2磁场的“无形之手”：力是如何传递的？四年级学生可能会问：“磁铁没有接触，力是怎么传到的？”此时需引入“磁场”概念：磁铁周围存在一种看不见、摸不着的物质——磁场，磁场对放入其中的其他磁铁会产生力的作用。A磁铁的磁场对B磁铁施加斥力，B磁铁的磁场也对A磁铁施加反作用力，这就是“同极相斥”的本质。3生活中的磁悬浮：从“小装置”到“大应用”通过展示磁悬浮列车的图片或视频，引导学生关联所学知识：磁悬浮列车正是利用轨道与列车底部磁铁的同极相斥，使列车“悬浮”在轨道上方（悬浮高度约1-10cm），减少了摩擦力，从而实现高速行驶（时速可达400-600公里）。我们的小装置虽然只能悬浮几毫米，但背后的原理与磁悬浮列车完全一致——这就是“小实验，大道理”。06拓展与创新：让“作品”变成“创品”1基础拓展：改变参数，观察现象鼓励学生尝试以下改进，记录现象并分析原因：改变磁铁数量：在A磁铁上叠加1片同极磁铁（N极朝上），观察悬浮高度是否增加（因总磁力增强，F斥增大，平衡时的垂直距离更远）；改变载体重量：在瓶盖上粘贴1枚回形针（约0.5g），观察是否还能悬浮（若无法悬浮，说明F斥需增大，需减小A、B磁铁的垂直距离）；改变磁极方向：将B磁铁改为S极朝下（与A磁铁异极相对），观察现象（载体被吸引，无法悬浮，验证“异极相吸”的性质）。2创新设计：从“悬浮”到“悬浮+”01引导学生结合生活需求设计功能化装置，例如：02悬浮展示台：在瓶盖上粘贴一张小卡片，写上“科学小达人”，让卡片悬浮展示；03悬浮小摆件：将载体改为轻木片雕刻的小动物，制作“悬浮的小鸟”；04悬浮测量工具：利用悬浮高度与重量的关系，制作“简易磁悬浮测力计”（重量越大，悬浮高度越低，可标注刻度）。07总结与升华：让科学种子扎根心田总结与升华：让科学种子扎根心田同学们，今天我们通过动手制作磁悬浮装置，不仅验证了“同极相斥”的科学原理，更体会了“提出问题—设计方案—实践验证—改进优化”的完整科学探究过程。当你们看到自己的装置让小物体“违背”重力悬浮在空中时，是否感受到了科学的神奇？这种神奇，源于对规律的理解，更源于对实践的坚持。未来，希望你们保持这份对科学的好奇与热情：看到