制作风速仪活动教案,制作风速仪活动教案小班

导语

在科学教育中，动手实践是培养学生创新思维的重要途径。本文提供一套完整的「制作风速仪活动教案」，通过跨学科知识融合与探究式学习，帮助学生理解流体力学原理，掌握科学测量方法，同时提升团队协作与问题解决能力。

一、活动设计背景与教学目标

1.1 科学实践与核心素养的融合

风速测量作为气象学基础内容，涉及物理学、数学、工程学多领域知识。通过自制风速仪，学生可将抽象概念转化为可视化数据，培养「科学探究」「模型建构」等核心素养。

1.2 分级教学目标设定

知识目标：理解伯努利原理、力矩平衡在风速仪中的应用。

技能目标：掌握基础工具使用、数据记录与误差分析方法。

素养目标：培养严谨实验态度与迭代优化思维。

二、材料准备与安全规范

2.1 低成本材料清单

2.2 安全操作要点

热熔胶枪使用需教师监督

切割工具选用儿童安全美工刀

户外测试需佩戴护目镜

三、分阶式教学流程设计

3.1 情境导入（15分钟）

案例启发：播放台风预警视频，引导学生思考——如何在没有专业设备时估算风速？通过历史案例（蒲福风级发明过程）引发认知冲突，激发探究欲望。

3.2 原型制作阶段（40分钟）

步骤1：结构设计竞赛

分组绘制风速仪草图，重点评估：

风杯形状对转动惯量的影响

轴心摩擦阻力控制方案

角度标记的可视化设计

步骤2：工程化组装

提供三种基础模型供选择：

垂直轴风杯式：利用塑料瓶切割成半球形风杯

平板测压式：用泡沫板制作可偏转压板

混合传感型：结合Arduino板实现数字化改造（进阶组）

3.3 标定与数据分析（30分钟）

定性测试：使用电风扇多档位模拟不同风速

定量转化：记录偏转角度与标准风速计数据，绘制校准曲线

误差研讨：分析材料形变、风向变化对精度的影响

四、教学效果提升策略

4.1 差异化任务设计

基础组：完成风速等级划分（如3级风使树叶摇动对应30°偏转）

进阶组：推导公式v=k√(θ)，通过数据拟合求取系数k

4.2 跨学科延伸

地理整合：结合当地季风数据验证仪器可靠性

艺术融合：用风速触发LED灯光变化制作科普展品

社会调研：采访气象工作者了解专业设备原理

4.3 评价体系构建

五、常见问题解决方案

5.1 转动卡顿处理

检查轴心是否垂直（使用量角器校准）

在接触点涂抹蜡笔减少摩擦

增加配重调节重心位置

5.2 数据波动应对

设置阻尼装置（如浸入甘油中的纸片）

采用三次测量取平均值法

建立不同海拔高度的补偿参数表

六、教学反思与拓展方向

通过三次课堂实践发现：

75%的学生能自主提出两种以上优化方案

引入竞争机制（如测速擂台赛）可使参与度提升40%

结合手机APP（Phyphox）进行加速度传感对比，显著增强科技感知

创新拓展建议：

开发物联网版本，实现风速数据云端共享

组织校园微气候监测长期项目

与3D打印课程结合制作精密部件

本教案通过「制作-测试-优化」的完整工程闭环，将理论认知转化为实践智慧。教师可根据学情调整难度层级，让每个学生都能在创造中感受科学魅力，为培养未来科技创新人才奠定基础。