自制教具“风向风速模拟实验装置”
杭州市萧山区朝晖小学 金亚军
教科版小学科学四年级下册《天气》单元有风速和风向教学，教学中发现学生对旗子飘动和风向标原理存在易混淆现象，究其原因是学生缺乏相应的实验经历，导致理解不深刻。为此设计一个可360度旋转的不间断的风扇系统，来吹动飘带和风向风速仪模型，以呈现直观易懂易操作的风向风速模拟实验装置。
一、基本结构效果图：
二、材料准备：
1、加工工具：
抛光机、卡夫特AB胶，电钻，螺丝刀。
2、制作材料：
34cm×34cm木板一块，略粗双色的、细的导线若干，直径0.4cm长6cm螺丝螺帽若干，稳压直流电源和电源插口各一只，边长4.5cm中心孔直径0.6cm、外径3cm圆心孔直径0.6cm不锈钢各一片，外径3cm圆心孔直径0.6cm塑料绝缘片一片，线操纵飞机电机一只、电机电刷一对、螺旋桨一只，牛筋带和钩子若干，厚0.4cm有机玻璃10cm×3.5cm两块、9.3cm×3.5cm两块、22cm×4cm一块、3.5cm×2.5cm一块、0.4cm×2.5cm两块、2.7cm×2.5cm两块、2.5cm×2.5cm一块、0.4cm×0.9cm一块、直角边2cm等腰三角形8块，边长9cm电脑排风隔网2张，直径20cm厚0.4cm圆心孔直径0.4cm有机玻璃一块，网购早教DIY科学实验风向标一组，不干胶字高1.5cm若干（东南西北、东南、东北、西南、西北、风）。
三、制作方法：
1、教具底座制作：
在34cm×34cm木板中央钻取0.4cm直径小孔（下端小孔略大一些），从小孔向木板一角用抛光机割出一条沟痕，将双线导线嵌入其中，并用胶水固定。导线外侧木板角钻取三个孔（导线附近两端钻取0.4cm直径小孔，小孔下端孔略微钻大些，导线外侧钻取0.8cm左右直径小孔）。0.4cm小孔内向上插入两颗长6cm螺丝螺帽，并与双线导线电路连接。0.8cm小孔内插入稳压直流电源插口，插口两极与双色导线电路连接。木板中央0.4cm小孔向上插入长6cm螺丝，螺丝内套入边长4.5cm中心孔直径0.6cm不锈钢、外径3cm圆心孔直径0.6cm塑料绝缘片和外径3cm圆心孔直径0.6cm不锈钢片（两块不锈钢片分别与双色导线电路连接）。再在螺丝上套入垫圈和螺帽，注意保持两块不锈钢片之间的绝缘性。
2、风力装置制作：
（1）可转动有机玻璃板制作：将22cm×4cm有机玻璃板前端，合适位置钻0.4cm直径小孔，小孔两侧位置分别用卡夫特AB胶粘贴一片线操纵电机电刷（电刷可以用尖嘴钳夹平，两个电刷头的位置与底板中央两块不锈钢片分别弹性连接，保持转动时互相绝缘）。 用两段细导线分别与两个电刷电路连接，细导线沿着有机玻璃板两侧固定至另一侧。这一侧上表面一侧固定一个导线插口，并与两侧细导线电路连接。
（2）电机固定架制作：利用有机玻璃3.5cm×2.5cm一块、2.7cm×2.5cm两块、2.5cm×2.5cm一块组装成高3.6cm、宽2.5cm方形中空电机架，上方两侧粘贴有机玻璃0.4cm×2.5cm两块、0.4cm×0.9cm一块（以平稳放置线操纵飞机电机为准）。 架子左右两侧用牛筋带和钩子若干做好电机固定装置。利用抛光机将螺旋桨动力孔的另一侧进行抛光，直至发现动力孔。再将螺旋桨两侧切除，保留9cm直径为宜。
（3）螺旋桨安全栏制作：用有机玻璃10cm×3.5cm两块、9.3cm×3.5cm两块组装成边长10cm的方形中空架子，架子八个内角边粘贴8块直角边2cm等腰三角形。在8块三角形合适位置钻取8个直径0.4cm小孔，以正好能螺丝套入2张边长9cm电脑排风隔网为准。
3、教具整体组装：安全栏底部垫一块0.4cm有机玻璃，并用螺丝将安全栏（风口朝向底板中心点）固定在距离可转动有机玻璃板中心孔12.5cm处，将电机固定架安装在安全栏外侧，并将其套入教具底座中央螺丝内。在教具底座中央螺丝上拧入螺帽一颗（注意与下面有机玻璃保持宽松距离）。将直径20cm厚0.4cm圆心孔直径0.4cm有机玻璃套入，再套入螺帽拧紧。在直径20cm圆盘四周均匀粘贴不干胶字高1.5cm若干（东、南、西、北、东南、东北、西南、西北、风）。
4、将网购早教DIY科学实验风向标固定轴进行电钻加工，使其套入底座中央螺杆内，确保风速风向标在螺旋桨吹动下运转自如。
5、在直径0.4cm长3cm螺杆上端套入一颗螺帽，然后套入一块垫圈（垫圈一侧粘贴白色绳带），上端再套入一颗螺帽（确保垫圈灵活运动，上下螺帽胶水固定）。螺杆下端套入一颗螺帽，用两块长1cm宽0.5cm铁片粘贴一颗螺帽（以能固定在装置中央螺杆上为宜）。
四、使用方法：
1、将DIY科学实验风向标或者飘带套入教具底座中央螺杆。
2、将电源接入教具底座电源连接点，可以用电池盒电源，也可以用稳压直流电源，1.5v-12v自由选择，即开启电机动力，螺旋桨开始工作。
3、360度随意转动可转动有机玻璃板和电机，电机带动的螺旋桨产生不同风向的分力。风速器开始转动，风向标随风摆动定向。也可以吹动飘带产生不同的飘动效果。
4、调整电源电压，产生不同分力，就可以观察风速仪的转速开始变化，以及飘带的变化。
五、优点简析：
360度不间断直观形象地模拟演示风速风向原理，便于学生直接的观察和领会，且操作便捷、安全、有趣。
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