小学科学一年级上册（粤教版）《改进我的纸蜻蜓》核心知识与探究能力清单

小学科学一年级上册（粤教版）《改进我的纸蜻蜓》核心知识与探究能力清单

一、核心概念与科学原理

（一）什么是纸蜻蜓【核心概念·基础】

1、纸蜻蜓是一种简单的飞行玩具，通常由一张纸条和一个回形针制作而成。当我们把它从高处抛下时，它会旋转着缓缓下落，形态酷似在空中飞舞的蜻蜓。在本单元的学习中，我们亲手制作并不断改进属于自己的纸蜻蜓，探究它为什么会旋转，以及怎样才能飞得更好。

2、纸蜻蜓的结构主要包括两个部分：一是“翅膀”，即纸条部分，它负责在空气中产生阻力，使纸蜻蜓能够平稳飘落；二是“配重”，通常是回形针或一小块黏土，它位于纸蜻蜓的底部，起到稳定重心、保证垂直下落的作用。理解这两个部分的功能，是改进纸蜻蜓的基础。

（二）纸蜻蜓为什么会旋转【核心原理·重要】

1、空气阻力的作用：当纸蜻蜓下落时，它的翅膀（纸条）与空气发生相对运动，空气对翅膀产生向上的阻力。由于翅膀的两端在制作时往往被扭转了相反的方向，或者纸条本身有一定的倾斜度，空气作用在左右两侧翅膀上的力的方向就略有不同，从而形成了一个旋转的力矩，驱使纸蜻蜓绕着重心转动起来。

2、重心与平衡：回形针作为配重，使得纸蜻蜓的重心下移。重心越低，物体在下落过程中就越稳定，不容易发生翻滚，而是保持头部朝下的姿态，为平稳旋转创造了条件。如果没有配重，纸蜻蜓就会在空中胡乱翻转，无法形成美丽的旋转。

3、能量转化：我们举起纸蜻蜓，对它施加了能量，这种由于被举高而拥有的能量叫做“重力势能”。当松手后，纸蜻蜓下落，重力势能逐渐转化为“动能”（运动的能量）。同时，由于它在旋转，一部分能量又转化为了“旋转的能量”。整个过程生动地展示了能量可以从一种形式转化为另一种形式。

（三）影响纸蜻蜓飞行的因素【探究核心·高频考点】

1、翅膀大小（纸条长度和宽度）的影响：翅膀越大，受到的空气阻力就越大，下落速度就越慢，留空时间就越长，但旋转可能会变得比较慢；翅膀越小，空气阻力小，下落速度快，留空时间短，但旋转速度可能会变快。这是一个重要的平衡关系。

2、翅膀形状的影响：翅膀是直的、扭转的、还是带有弧度的，都会改变空气对它的作用力，从而影响旋转的速度、稳定性和下落轨迹。例如，将翅膀两端向相反方向轻轻扭转，通常会获得更稳定的旋转。

3、配重轻重的影响：配重（回形针）太轻，重心不够低，纸蜻蜓容易飘忽不定，甚至翻滚；配重太重，下降速度会过快，留空时间太短，观赏性差。找到合适的配重是关键。

4、下落高度的影响：一般来说，从越高的地方放下，留空时间就越长，我们有更多的时间观察它的旋转。但高度太高也可能受到气流等环境因素的干扰。

二、探究方法与过程技能

（一）观察与描述【基础技能·必会】

1、观察顺序：在观察纸蜻蜓时，要按照一定的顺序进行。可以从整体到局部：先看它下落时的整体姿态（是旋转着平稳下落，还是翻滚着下落），再看它的结构（翅膀什么样，配重在哪里）。也可以从静态到动态：先观察制作好的纸蜻蜓是什么样的，再观察它下落时是怎样运动的。

2、描述飞行现象：学习使用准确的词语来描述观察到的现象。例如，用“顺时针旋转”或“逆时针旋转”来描述方向；用“快”或“慢”来描述旋转速度；用“直直地落下”或“飘来飘去”来描述下落轨迹；用“时间很长”或“时间很短”来描述留空时间。

3、比较观察：将两个不同的纸蜻蜓（如翅膀长短不同、配重不同的两个）同时放下，观察并描述它们在飞行过程中有什么相同点和不同点。这是发现影响飞行因素的重要方法。

（二）提出问题与猜想【科学思维·重要】

1、发现并提出问题：在玩纸蜻蜓的过程中，要善于发现问题和提出问题。例如：“为什么我的纸蜻蜓不旋转？”“怎样能让它飞得更慢一些？”“如果把回形针换成橡皮泥会怎么样？”问题是探究的起点。

2、作出猜想与假设：针对提出的问题，要结合已有的经验进行猜想。例如，针对“为什么飞得慢？”这个问题，可以猜想：“可能是因为翅膀比较大，兜住了更多的空气。”或者“可能是因为配重比较轻，所以飘得慢。”猜想不一定是正确的，但它为我们指明了探究的方向。

（三）设计与制作【工程实践·难点】

1、明确任务：改进纸蜻蜓，首先要明确“改进”的目标是什么。是想让它转得更快？飞得更慢？还是飞得更直？目标不同，改进的方向就不同。

2、设计方案：在动手之前，要在头脑中或纸上简单设计一下。比如，要想让它飞得慢，我打算把翅膀加长一些，同时配重保持不变。这就是一个简单的设计方案。

3、动手制作与改进：按照设计想法，选择合适的材料（不同长度的纸条、不同数量的回形针、剪刀、胶水等）进行制作或改进。制作过程中要注意安全使用剪刀，并力求作品工整、对称。

4、测试与评估：制作或改进完成后，要进行飞行测试，观察是否达到了预期的改进目标。例如，加长翅膀后，是不是真的飞得更慢了？要用测试结果来检验自己的设计。

（四）记录与交流【科学素养·热点】

1、学习用简单的方式记录：一年级的学生可以用画图、贴纸、简单的符号或文字（可以请家长或老师帮忙）来记录自己的探究过程和结果。例如，画下自己设计的纸蜻蜓的样子，记录下它下落的时间（可以用“长”、“中”、“短”来表示），记录下测试的结果（“成功”或“再改进”）。

2、乐于表达与交流：在课堂上，要敢于向同学介绍自己是怎么改进纸蜻蜓的，遇到了什么困难，是怎么解决的。同时，也要认真倾听别人的介绍，学习别人的好方法。通过交流，我们可以获得更多改进的灵感。

三、改进纸蜻蜓的系统化策略

（一）明确问题：诊断我的纸蜻蜓【实践起点】

1、飞行不旋转：可能的原因一是翅膀没有形成有效的倾斜角度，两端扭转方向相反或扭转角度不够；二是配重可能偏离了中轴线，导致重心不稳，使得纸蜻蜓侧翻而非旋转。

2、下落太快：可能的原因是翅膀太小，兜不住空气；或者配重太重，导致下降速度过快。

3、下落太慢甚至飘走：可能的原因是翅膀太大、太软，或者配重太轻，导致纸蜻蜓极易受到微小气流的影响，无法稳定下落。

4、飞行轨迹歪斜：可能的原因是纸蜻蜓左右翅膀不对称，一边大一边小，或者一边重一边轻，导致下落时总是往一边偏。

（二）设计方案：针对问题想对策【核心思维·重要】

1、针对“不旋转”的改进方案：【首要方案】检查并重新调整翅膀两端，确保它们被向相反的方向轻轻扭转，形成一对方向相反的“小风扇叶片”。【辅助方案】检查配重是否安装在纸条的正中央底部，如果偏了，要将其移至中心位置。

2、针对“下落太快”的改进方案：【首选】尝试更换更长或更宽的纸条，以增加空气阻力。【其次】减少配重的重量，比如取下一枚回形针，或者换用更小的回形针。

3、针对“下落太慢/飘”的改进方案：【首选】将纸条剪短或剪窄一些，减少空气阻力。【其次】适当增加配重，比如多夹一个回形针，或者用一小块黏土代替回形针。

4、针对“轨迹歪斜”的改进方案：【关键】检查纸蜻蜓的对称性。确保左右翅膀的长度、宽度、形状完全一致。确保配重安装在纸条底部的中心点上。任何微小的不对称都会导致飞行偏斜。

（三）测试与评估：用证据说话【科学方法·高频】

1、控制变量法（初步感知）：当我们要测试某一个因素（比如翅膀长度）是否对飞行有影响时，应该保持其他所有因素（比如翅膀宽度、配重重量、材料、释放高度等）不变，只改变要测试的那个因素（翅膀长度）。这样，我们才能确定观察到的变化（如留空时间变长）确实是由翅膀长度引起的。

2、多次测试：一次测试的结果可能有偶然性（比如刚好遇到一阵风）。因此，同一个纸蜻蜓应该重复测试几次，观察结果是否一致，这样得到的数据才更可靠。

3、评价标准：改进是否成功，要依据最初设定的目标来评价。如果目标是“飞得更慢”，那么用秒表或数数的方式对比改进前后的留空时间，如果时间确实变长了，说明改进有效。如果目标是“转得更快”，那么就要观察旋转速度是否明显增加了。

（四）迭代改进：永无止境的优化【工程思维·难点】

1、理解“迭代”：第一次改进可能不完美，可能解决了旧问题，又带来了新问题。例如，为了飞得慢加长了翅膀，结果发现它变得容易飘走了。这时不要气馁，这是正常的探究过程。我们可以在第一次改进的基础上，再次分析问题，提出新的设计方案，进行第二次、第三次改进，这就是“迭代”。

2、精益求精：一个优秀的纸蜻蜓，是不断“打磨”出来的。每次测试后，都要思考“还能不能更好？”通过不断地微调翅膀的角度、配重的位置、纸条的折痕等，让它的飞行性能越来越好。这种精益求精的态度，是重要的科学精神。

四、跨学科视野下的纸蜻蜓

（一）与数学的联系【学科融合】

1、测量与比较：在制作不同翅膀长度的纸蜻蜓时，要用到直尺（或在老师家长帮助下）测量纸条的长度。可以比较“5厘米的纸条”和“10厘米的纸条”做成的纸蜻蜓飞行效果有什么不同。这让我们直观地感受到“长度”这个数学概念对物理世界的影响。

2、对称与平衡：数学中的“对称”概念在纸蜻蜓中至关重要。要使纸蜻蜓飞得直，翅膀必须左右对称。配重必须安装在中心点上，这涉及到“中心点”或“中点”的概念。一个不对称的物体，其运动状态往往也是不稳定的。

（二）与美术的联系【学科融合】

1、造型与装饰：纸蜻蜓不仅可以飞，还可以变得更美。我们可以用彩色的纸来制作，或者在纸条上画上美丽的图案、线条。当它旋转起来时，这些图案会形成漂亮的色环和花纹，将科学与艺术完美结合。

2、设计与审美：在改进纸蜻蜓时，我们不仅要考虑它的“功能”（飞得好不好），也可以考虑它的“形式”（好不好看）。设计一个既飞得好又漂亮的纸蜻蜓，本身就是一件小小的艺术品创作，培养了我们的审美情趣。

（三）与工程技术的联系【学科融合】

1、结构与功能：纸蜻蜓是一个微型的工程系统。它的每一个部分（翅膀、配重）都有明确的功能，并且各部分之间要相互协调才能正常工作。这体现了工程学中“结构决定功能”的核心思想。

2、材料选择：为什么用纸而不用铁皮做翅膀？因为纸轻，容易产生空气阻力，也容易加工。为什么用回形针而不用棉花做配重？因为回形针重，体积小，能有效降低重心。这体现了工程技术中“根据需求选择合适的材料”的原则。

3、测试与优化：工程产品的诞生，都离不开反复的“设计-制作-测试-改进”循环。改进纸蜻蜓的过程，就是一次微型的、完整的工程实践体验，让我们初步了解工程师是如何工作的。

五、纸蜻蜓的拓展与应用

（一）生活中的相似现象【知识迁移·热点】

1、降落伞：降落伞巨大的伞衣就是它的“翅膀”，用来产生巨大的空气阻力，使人或物资缓慢、安全地降落。这和纸蜻蜓加宽翅膀以减缓下落速度的原理是一样的。

2、竹蜻蜓：双手一搓，竹蜻蜓便会飞向天空。它的叶片旋转产生升力，与纸蜻蜓下落时因空气阻力而旋转，虽力的方向不同，但都涉及叶片与空气的相互作用。

3、枫树种子（翅果）：枫树的种子外面长着薄薄的“翅膀”，当它从树上落下时，会像纸蜻蜓一样旋转着飘向远方，这有助于种子传播到更远的地方，繁衍后代。

4、直升机旋翼：直升机的旋翼在发动机驱动下旋转，切割空气产生升力，使直升机能够起飞、悬停和降落。虽然动力来源不同，但旋转的叶片与空气相互作用产生力的原理是相通的。

（二）改变材料，创意无限【创新思维·拓展】

1、不同材质的“翅膀”：尝试用塑料袋、薄卡纸、无纺布、锡纸等不同材料制作翅膀，比较它们的飞行效果有什么不同。哪种材料下落最慢？哪种材料最稳定？这可以让我们探究材料特性（如轻重、软硬）对飞行的影响。

2、改变翅膀的形状：把纸条剪成不同的形状，比如圆形、三角形、燕尾形、波浪形，或者给翅膀剪一些缺口、开一些小窗。观察这些奇形怪状的翅膀会带来怎样特别的飞行姿态。

3、多重翅膀与多层结构：尝试制作有两个甚至多个“翅膀层”的纸蜻蜓，或者把几个纸蜻蜓组合在一起，看看会有什么有趣的现象发生。

（三）在游戏与竞赛中运用【综合实践·考点】

1、留空时间挑战赛：和同学们比一比，看谁制作的纸蜻蜓从同一高度落下，在空中停留的时间最长。这会促使大家综合运用所学知识，从翅膀大小、形状、配重等多个方面进行深度优化。

2、定点降落挑战赛：在地面上画一个圆圈，从规定高度释放纸蜻蜓，看谁能最准确地让纸蜻蜓落在圆圈内。这不仅要考虑纸蜻蜓的稳定性，还要考虑如何控制它的下落轨迹，对制作的精确度和调整能力提出了更高要求。

3、花样旋转挑战赛：看谁的纸蜻蜓旋转的姿势最优美、最独特，或者能做出特殊的飞行动作（如飘移、画圈等）。这鼓励大家打破常规，大胆创新，探索空气动力学的更多可能性。

六、常见题型、考查方式与答题要点

（一）基础概念题【基础·必会】

1、常见题型：填空题、选择题、连线题。

2、考查方式：

（1）填空题示例：纸蜻蜓主要由______和______两部分组成。答案：翅膀、配重（或纸条、回形针）。

（2）选择题示例：纸蜻蜓在空中能够旋转下落，主要是因为受到了（）的作用。A.风力B.空气阻力C.手的推力。答案：B。

（3）连线题示例：将纸蜻蜓的各部分与其主要功能连起来。翅膀——产生旋转、减缓下落；配重——保持稳定，使重心向下。

3、解答要点：【非常重要】准确记忆核心部件的名称和基本作用。理解空气阻力是使纸蜻蜓旋转和下落的直接原因。明确配重（回形针）是为了保持稳定，不是为了让其飞得更远。

（二）探究过程题【核心能力·高频考点】

1、常见题型：实验探究题、排序题、简答题。

2、考查方式：

（1）实验探究题示例：小明想研究“翅膀长短是否会影响纸蜻蜓的下落速度”。他准备了两个纸蜻蜓，一个翅膀长，一个翅膀短。请问，他在实验时，应该保持哪些条件相同？（至少写出两个）答案：配重的重量（或回形针数量）、纸蜻蜓的材质、从同一高度释放、同时释放等。【重要】这考查的是“控制变量法”的初步理解。

（2）排序题示例：请按顺序排列改进纸蜻蜓的一般步骤。（）测试飞行效果；（）明确存在的问题；（）动手改进；（）设计方案。答案：（3）、（1）、（4）、（2）。【重要】考查对工程实践流程“明确问题-设计方案-动手改进-测试评估”的理解。

（3）简答题示例：你在改进纸蜻蜓的过程中，遇到了什么困难？你是怎样解决的？答案示例：我一开始做的纸蜻蜓不旋转。我想可能是我没有把翅膀两端扭好。于是我把翅膀拆开，重新将两端向相反方向用力扭了扭，再试一次，它就旋转起来了。【非常重要】此题考查学生在真实探究中发现问题、分析原因并解决问题的能力。答题要点是：问题描述清晰，分析原因合理，解决方法具体。

（三）现象分析题【科学思维·难点】

1、常见题型：看图分析题、解释现象题。

2、考查方式：

（1）看图分析题示例：图片上有两个纸蜻蜓，纸蜻蜓A的翅膀很宽，纸蜻蜓B的翅膀很窄。如果将它们从同样高度同时放下，哪一个会先落地？为什么？答案：纸蜻蜓B会先落地。因为它的翅膀窄，受到的空气阻力小，所以下落速度快。【难点】需要学生运用“空气阻力与接触面积有关”这一原理进行推理。

（2）解释现象题示例：为什么纸蜻蜓的底部要夹一个回形针？如果不夹回形针会怎么样？答案：夹回形针是为了让重心下移，使纸蜻蜓下落时更稳定，不会乱翻。如果不夹，纸蜻蜓就会飘忽不定，很难平稳地旋转下落。【重要】考查学生对重心与稳定性关系的理解。

（四）设计改进题【综合应用·顶尖能力】

1、常见题型：设计题、建议题。

2、考查方式：

（1）设计题示例：请你设计一个“飞得最慢”的纸蜻蜓。你会选择什么样的纸条？用什么样的配重？简单说说你的理由。答案示例：我会选择一个又长又宽的纸条来做翅膀，因为翅膀越大，空气阻力就越大，下落就越慢。我会用一个很轻的回形针做配重，或者只用一小块黏土，因为太重的配重会让它掉得太快。【顶尖能力】这要求学生能综合运用“影响飞行因素”的所有知识，形成一个优化的设计方案，并阐述其背后的科学道理。

（2）建议题示例：小华的纸蜻蜓总是歪歪扭扭地飞向一边，你能根据所学知识，给他提出两条改进建议吗？答案：第一，建议他检查一下纸蜻蜓的左右翅膀是否完全对称，如果有大小或形状的差异，需要修剪整齐。第二，建议他检查底部的回形针是否夹在正中间，如果偏了，就把它移到纸条的中心位置。【重要】考查学生运用“对称性”和“重心位置”解决实际问题的能力。

七、易错点与学习提示

（一）常见误解与易错点【警示】

1、误认为纸蜻蜓是因为有风才旋转：易错点分析：学生容易将纸蜻蜓的旋转归因于外界的“风”。纠正：要明确纸蜻蜓的旋转是它在下落过程中与空气（即使空气静止）相互作用产生的，是它自身的运动状态。我们可以在无风的教室里演示，证明静止空气中它也能旋转。

2、忽略配重的作用：易错点分析：学生往往只关注翅膀，而忽视了小小的回形针。在制作或改进时，随意夹一个回形针，不考虑位置和轻重。纠正：要通过对比实验（一个有配重、一个没有配重；一个