在一个宁静的夜晚，小镇上的博物馆里发生了一件神秘的事情。博物馆里珍藏着一件价值连城的宝石，为了保护它，博物馆安装了最先进的红外线警报器。
这天晚上，一阵风吹过，博物馆的窗户轻轻摇曳，一道细微的红外线光束被瞬间遮挡。就在这时，警报器发出了尖锐的警报声，打破了夜晚的宁静。保安们迅速赶到现场，他们发现原来是一只好奇的小猫不小心闯入了红外线警报器的探测范围。
虽然只是一场虚惊，但这也让保安们更加
确信红外线警报器的重要性。
一、通过对红外线警报器实验的探究，了解红外线警报器的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得激光红外线警报器的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、掌握红外警报的原理。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
01
—红外线警报器—
＞＞＞＞＞＞＞
—红外线警报器—
课堂导入
超市门口常用的警报器通常被称为“门口欢迎光临感应器”或“迎宾器”。这类设备主要通过红外线感应技术，当有人或物体靠近时，能够自动发出语音提示或警报声，用于提醒超市工作人员或顾客有人进入。同时，这种设备也常被用作防盗报警器，当超市门在非正常时间被打开时，会触发警报，起到安全防范的作用。
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英国科学家赫歇尔于1800年发现，又称为红外热辐射，热作用强。他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。
同学们，你们知道红外线警报器是如何工作的吗？它在我们日常生活中有哪些应用呢？
知识
拓展
迎宾器
同学们，要了解红外线警报器，我们要先知道什么是红外线！
思考
红外线警报器通过探测红外线的变化来发现人或物体的移动，并触发警报。它有两种类型：主动式，通过发射红外线并检测反射来工作；被动式，则通过探测人体或物体发出的红外辐射来工作。红外线警报器广泛应用于各种需要安全防护的场所，如家庭、商场和博物馆等。
科学教育系列
安防设备是现代安保中不可缺少的重要设备，它能快速的察觉到哪些区域的安全受到了威胁，让安保工作变得更轻松和容易管理!现在我们制作激光红外线报警器，了解一下这款设备是如何工作的，它是怎样检测到入侵物的，以及它的整个电路体系的运行。
课堂小知识
同学们，我们一起来制作红外线警报器，从实验中来探究科学的奥秘吧！
红外报警器分主动式和被动式两种。主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红外线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。被动式警报器就是当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。
★检查制作材料及零件。
★把四块①号板和四块②号板分别组装成两个底座。
—红外线警报器—
★用4mm粗纹螺丝把③、④号板分别安装在两个底座上。
★把⑤号板安装在③号板上，⑥号板安装在④号板上。
★先把⑦号板安装在③、⑤号板上并用4mm粗纹螺丝从底座下面固定住，然后把⑧号板安装在④、⑥号板上并用4mm 粗纹螺丝从底座下面固定住。
★用4mm粗纹螺丝把两个电池盒分别安装在③、④号板上 。
★用4mm粗纹螺丝把激光模块安装在⑦号板上。
★用4mm粗纹螺丝把光控蜂鸣器安装在⑧号板上。
科学教育系列
★把电池盒导线端口插到激光模块的接口上。
★把另一个电池盒导线端口插到光控蜂鸣器的接口上。
★先用扎带把电池盒导线扎在6号板上，然后用剪刀把多余的扎带修剪掉。注意：使用剪刀时小心操作，避免受伤!
★激光红外报警器制作完成!先在两个电池盒里装入电池，然后把刀闸拉下来。
★通过左右移动两个模型或上下旋转激光模块，让激光照射在光敏电阻上。
★保持激光照射在光敏电阻上，然后将电位器拧到刚好指示蓝灯熄灭并且停止蜂鸣。
—红外线警报器—
课外拓展
激光红外警报器在生活中的应用
激光红外警报器在日常生活中的应用十分广泛，主要体现在安全监控领域。例如，它可以配合感红外摄像机、黑白CCD摄像机或微光夜视设备，组成夜视监控系统，实现24小时连续监控，广泛应用于公安、司法、银行、监狱等场所的夜视监控。
此外，激光红外警报器还应用于铁路站台越线警报系统，通过红外激光光源对射、接收端的工作原理，实时发现并发出警报，有效避免人员伤亡或财产损失。
★激光红外报警器正在工作中，当有物体经过激光线，激光红外报警器就会开始报警。注意：光敏蜂鸣器不能放在强光下，强光会导致光敏蜂鸣器感应失效。
激光红外线警报器装置借助的是红外线原理来实现的。红外激光为直线型且不发散，能够精准定位照射。我们用光敏电阻来监测激光红外线，当红外光线一直照射在光敏电阻时，阻值会很小，电流会最大通过。正常工作状态下的红外会一直照射着光敏电阻，LED灯和蜂鸣器都不工作。当有物体遮挡了光线，光线电阻阻值变大，光敏电阻流到三极管，通道打开，LED灯亮起来，蜂鸣器发出声响，从而模拟了红外警报器的作用效果。
原理总结
科学教育系列
科学教育系列
观光缆车作为一种特殊的交通工具，不仅方便了游客的参观，也成为了许多景点的标志性存在。从历史的角度看，观光缆车的发展充满了创新与变革。
例如，香港的山顶缆车，自1888年开始投入服务，成为了全亚洲最早的缆车索道系统。它经历了多次技术革新，从最初的燃煤蒸气推动，到现代的微型计算机控制电力驱动，见证了科技的进步。
再如，重庆的长江索道，被誉为“万里长江第一条空中走廊”，自1987年建成以来，已经运行了36年，成为了游客必去的地标景点，展现了城市的发展与变迁。这些观光缆车不仅是交通工具，更是历史的见证者，记录着时代的变迁与社会的进步。
02
—观光缆车—
＞＞＞＞＞＞＞
—观光缆车—
一、通过对观光缆车实验的探究，了解观光缆车的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得观光缆车的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、掌握牵引力和皮带轮传动的原理。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
同学们，“如果我们要到达山顶，但山路陡峭，汽车无法直接上去，这时我们可以选择什么交通工具呢？
课堂导入
观光缆车的工作原理主要依赖于一条高强度的钢索和两端的驱动轮。钢索固定在驱动轮上，当驱动轮运转时，会牵引钢索移动。缆车车厢上装有握索器，通过握索器紧紧抓住钢索，使车厢能够随着钢索移动。此外，缆车系统还设有返回轮和多个支撑塔架，以确保缆车运行过程中的稳定和安全。缆车进站时，通过特定的机制如可拆卸夹具或握锁器，使车厢与钢索分离并减速，方便乘客上下车。出站时，车厢再次与钢索连接，加速至与钢索等速，继续下一趟旅程。这一精妙的设计确保了观光缆车的高效、安全和舒适运行。
知识
拓展
光观缆车
缆车的主要组成部分包括：
驱动机和钢丝绳、车厢和座椅、轨道和塔架、安全设施等。
乘坐缆车时的安全事项：
乘坐前检查缆车安全，乘坐后遵守乘坐规则，不能嘻嘻打闹或随意开门，如遇缆车故障，保持冷静，听从工作人员指挥，等待救援。
缆车是如何工作的？它有哪些主要组成部分？
乘坐缆车时，我们应该注意哪些安全事项？
缆车在哪些场合下特别有用？为什么？
思考
科学教育系列
科学教育系列
缆车的设置场合：
缆车在山区旅游、城市观光、工矿区运输等方面的应用。缆车可以提供便捷、舒适的交通方式，让游客轻松欣赏到美丽的自然风光，同时解决老弱病残游客登山难的问题，
缆车可用于长距离、大规模的货物运输，提高运输效率，同时适用于需要人员和物资垂直运输的场景，如矿山、建筑工地等。
同学们，我们一起来制作观光缆车，从实验中来探究科学的奥秘吧！
缆车是由驱动机带动钢丝绳，牵引车厢沿着铺设在地表并有一定坡度的轨道上运行，用以提升或下放人员和货物的运输机械。它多用作工矿区、城 市或风景游览区的交通工具，现在让我们一起来制作模拟现实中的观光缆车吧。
课堂小知识
★检查制作材料及零件。
★把电机导线穿过①号板的孔位，然后去皮把线芯连接在电机两边的金属片上。注意接线位置：左红右黑
—观光缆车—
★先把白色齿轮压入8cm轮轴2.5cm处，再把皮带轮压入 8cm轮轴4cm处。
★把8cm轮轴穿过①号板。注意：白色齿轮需与蜗杆齿轮吻合。
★找到并准备好②、③号板和蜗杆齿轮。
★把②、③号板安装在电机上，然后把蜗杆齿轮安装电机轴上。
★用两颗4mm粗纹螺丝把②、③号板安装在④号板上。
★用两颗7mm粗纹螺丝把①号板安装在④号板上。
科学教育系列
★把8cm轮轴穿过另一块①号板，然后用两颗7mm粗纹螺丝把①号板安装在④号板上。
★在8cm轮轴两侧用两个橙色固定圈固定住。
★把两块⑤号板安装在⑥号板上。
★把④号板安装两块⑤号板上。
★用八颗4mm粗纹螺丝分别把两块⑦号板安装在④、⑥号板的两侧。
★用两颗4mm粗纹螺丝把电池盒安装在6号板上。
—观光缆车—
★把150cm绳子穿过皮带轮下方，然后把绳子卡入皮带轮内。
★光缆车制作完成!把绳子两端平行固定在任意地点，在电池盒装入电池，闭合刀闸，观光缆车就会工作啦。
观光缆车利用皮带轮传动原理，电池提供电能，使电动机旋转，从而带动缆车运动。
原理总结
观光缆车的结构与特点
观光缆车的线路选择应避免坡道起伏变化过大，以节省基本建设费用。
缆车的两端设有两个大型驱动轮，分别是驱动轮和迂回轮，通过电机驱动绞盘运转，牵引缆绳移动。
课外拓展
科学教育系列
一、通过对投石车实验的探究，了解红投石车的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得投石车的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、掌握杠杆及弹力的原理。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
在古代战争中，攻城掠寨，没有重型武器是万万不能的。在影视剧中，我们可以看到很多类似的战争场面。就拿《神雕侠侣》这部电视剧来看，在郭靖守卫襄阳城这段，蒙古大军的攻城武器是十分多的，首先就是云梯，再有就是投石机跟弩箭车、火炮。当然，这是在宋朝以后才开始重视火炮的应用。
03
— 投石车—
—投石车—
同学们，投石车为什么可以把石头投出去呢？
A：因为投石车有一根杆可以撬动石头。
B：因为投石车像跷跷板一样可以动起来。
物理学中把一根在力的作用下可绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以是任意形状的硬棒。
杠杆又分成费力杠杆、省力杠杆和等臂杠杆，杠杆原理也称为“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力矩（力与力臂的乘积）大小必须相等。即：动力×动力臂=阻力×阻力臂。投石车用到的是费力杠杆，虽然费力，但是省距离，可以将力的能量发挥到最大。
弹力，亦称“弹性力”。物体受外力作用发生形变后，若撤去外力，物体能恢复原来形状的力，叫作“弹力”。它的方向跟使物体产生形变的外力的方向相反。
同学们，制作投石车我们要借助橡皮筋来拉动投石车的一边。橡皮筋有什么特征呢？
思考
科学教育系列
同学们，我们一起来制作投石车，从实验中来探究科学的奥秘吧！
★检查制作材料及零件。
★按图中，把1号和2号板装在一起。
★把步骤2的组件装在3号板上，并 拧上两颗7MM螺丝。
★把4号板穿过3号板。
投石车是古代的一种攻城武器，可把巨石投进敌方的城墙和城内，造成破坏。投石车有很多种类型，有人力投石机、弹力投石机、扭力投石机等。大部分的投石车都运用到了杠杆原理，利用杠杆原理投石车可以改变发射重量与发射速度。
课堂小知识
—投石车—
★把6号板和7号板装在5号板上，并 拧上3颗7MM螺丝固定(注意6号和7号板的位置，要跟图中一样)
★按图中，把步骤4装在5号板的圆孔中。
★按图中装上另一块5号板，把6号 ,7号板和步骤4组件装在卡槽内。并拧上三颗7MM螺丝。
★按图中，把两块8号板装在两块6号板上。
★把步骤8上下翻面，拧上四颗7MM 螺丝，把8号板固定在6号板上。
★按图中套上一根皮筋。
科学教育系列
★按图中把4号板钩住皮筋。
★按图中把1根铁轴穿过圆孔后，两边各装一颗轴套(4边的孔都可以装， 装在不同的孔，投掷角度就不同)
★把一根铁轴装在最底部，作为档杆 (抽掉档杆，就会把物体投掷出去)
★把两根长铁轴穿过5号板两边，并 装上车轮，制作完成。
投石车利用的是弹力和杠杆的原理来实现的。投石车是以弹力作为投掷动力，是利用杠杆原理中的费力杠杆将载体以不同的抛物线投射出去的装置。投石车的动力臂要比阻力臂短，虽然费力但是省距离，可以在有限的空间内使泡沫球抛射出去。
—投石车—
原理总结
投石车
投石车是以弹力作为投掷动力，是利用杠杆原理将载体以不同的抛物线投射出去的装置。
投石车的威力和杠杆、施加力的大小，抛物线的角度有关。
杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，没有任何一种杠杆既 省距离又省力。
杠杆的支点不一定要在中间，满足三个点，分别是支点、施力点 受力点，有这三点基本上就是杠杆。
在给投石车一定的力时，力臂越长，则力矩越大。所以投石车抛石 端的力臂长，加载一定的力之后，抛得也越远。
课外拓展
第一个抛掷板受限点抛物
第二个抛掷板受限点抛物
科学教育系列
一、通过对地月日三球仪实验的探究，了解地月日之间的关系。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得地月日三球仪的原理，并由此激发孩子们对科学的好气奇心。
二、掌握地月日三球的关系。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
沈阳有一位名叫马兴江的家长，因为儿子对天文现象的好奇，特别是为什么冬天比夏天黑得早的问题，决定动手制作一个“地月日三球仪”。经过半个月的设计、购买零件、安装调试，马兴江成功制作出了这款长约120厘米、高约60厘米的“硬核”地月日模型。
这个三球仪通过机械联动装置，模拟了太阳、地球和月球之间的运行关系，向家人展示了昼夜交替、四季变化的基本原理。它不仅不使用交流电，还分别由两组12V充电电池提供能源，既携带方便又节能环保。
04
—地月日三球仪—
＞＞＞＞＞＞＞
—地月日三球仪—
课堂导入
日食，又叫做日蚀，是月球运动到太阳和地球中间，如果三者正好处在一条直线时，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。在民间传说中，称此现象为天狗食日（也叫天狗吞日）。日食只在朔，即月球与太阳呈现合的状态时发生。日食分为日偏食、日全食、日环食、全环食。
月食，又称月蚀， 是一种当月球运行进入地球的阴影（阴影又分本影和半影两部分）时，原本可被太阳光照亮的部分，有部分或全部不能被直射阳光照亮，使得位于地球的观测者无法看到普通的月相的天文现象。月食发生时，太阳、地球、月球恰好或几乎在同一条直线上，因此月食必定发生在满月的晚上（农历十五、十六、或十七）。
同学们，你们见过这两种现象吗？
同学们，月食和日食是因为地球和月亮的位置变化了。为什么会发生这种情况呢？
思考
知识
拓展
日食和月食
科学教育系列
地球分为自转和公转。地球的公转是绕着太阳，自转是绕着自己旋转。而月球的自转和公转是同步进行的，月球会绕着地球进行公转。这样就可以演示日食和月食、月球的盈亏、昼夜和四季的交替等现象。
地球自转周期是24小时，形成昼夜交替。(面向太阳一面为白天，背向为夜唑)地球公转是指地球按一定轨道绕太阳转动。公转周期是一年，
形成春夏秋冬。地球进行到近日点附近时为夏天 ,远日点附
近为冬天。
同学们，我们一起来制作地月日三球仪，从实验中来探究科学的奥秘！
★检查制作材料及零件。
★找出上图材料，把两块①号板安装在②号板上。
—地月日三球仪—
地月日运动演示模型是一款简易的三球仪模型，能生动的刻画地、月、日之间相对运动的直观教学模型。孩子可以动手让模型中的地球、月亮、太 阳按照真实的运行规律进行运转。
课堂小知识
★首先把TT电机的转轴插入②号板的圆孔，然后把③号板安装在TT电机上。注意：TT电机有铜片的一面朝下。
★用⑤号卡扣板把④号齿轮框、⑥号圆形板相叠固定好，可以把卡扣板竖起来，用手向下按压叠好的圆形板。
★把剩下的3个卡扣板都安装好。注意：卡扣必须完全卡进去。
★首先把⑥号圆形板安装在两块①号板上，然后把电池盒的 导线连接在TT电机的铜片上，黑色导线连接在电机左边的 铜片上，红色导线连接在电机右边的铜片上。
★把⑧号底板安装在⑦号支撑板上。
★把4块⑦号支撑板安装⑥号圆形板上。
科学教育系列
★首先把⑨号小齿轮片套在TT电机转轴上，然后把5cm铁 轴插入TT电机转轴的圆孔内。
★把⑩号环形片套在5cm铁轴上，放在⑨号小齿轮片的上方。
★首先把①号卡槽板安装在①号中齿轮片上，然后把⑬号板安装在②号中齿轮片上。
★把①号卡槽板、5号板依次安装在④号大齿轮片上。
★首先把中齿轮片和大齿轮片吻合在一起，然后把⑥号三 角板安装上去。注意：带箭头的圆孔套在⑬号板上。
★首先把①号十字卡板卡住⑩号三角板，注意不要卡的太紧 ,留1mm间隙，然后把8号勾板安装在③号板上。
—地月日三球仪—
登月是指人类利用自身开发的载人航天器将人类的宇航员送上月球。随着科学技术的发展，人类未来可能将建立沿月球轨道飞行的实验室，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。飞上月球，这是人类千百年来的梦想。就在20世纪后半期，人类终于成功实现了这一伟大梦想。
课外拓展
★把6号三角板顺着5cm铁轴插下去，用橙色固定圈固定好，固定圈离三角板留1mm间隙，不留间隙会增加运动阻力。
★把泡沫球涂上相应的颜色，插在上图所示位置，在电池盒上安装好电池，把电池盒放在TT电机下面的位置，地 月日三球仪就制作完成了。闭合刀闸开关，地月日三球仪就开始运动了。
月球登陆第一人
1969年7月21日，美国的“阿波罗11号”宇宙飞船载着三名宇航员成功登上月球，美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗在踏上月球表面这一历史时刻时，曾道出了一句被后人奉为经典的话——这只是我一个人的一小步，但却是整个人类的一大步。
在这次实验中，地月日三球实验通过支架、三球模型和橡皮筋等实验配件模拟了地月日三球的位置，在旋转地球和月亮的过程感受我们地理现象的变化情况。太阳的位置是不变的，而地球分为自转和公转。而月球是绕着地球转。
科学教育系列
原理总结
05
—机械狗—
＞＞＞＞＞＞＞
一、通过对机械狗实验的探究，了解机械狗的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得机器狗的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、认识减速电机以及曲柄机构和连杆机构的原理。
机械狗，也被称为四足机器人，是一种模仿动物行走方式的机器人。它们通常拥有四条腿，能够模拟狗或其他四足动物的动作，如行走、奔跑、跳跃甚至爬楼梯。机械狗在军事、救援、探险等领域具有广泛应用前景。例如，波士顿动力公司研发的波士顿机械狗，能够穿越粗糙地形并负载重物，展现了强大的机动性和负载能力
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
—机械狗—
课堂导入
机械狗，也被称为四足机器人，是一种模仿动物行走方式的机器人，通常拥有四条腿，能够模拟狗或其他四足动物的动作。在我们的生活中有广泛的应用：1、搜救与照料：机械狗可用于搜救任务，如在灾难现场寻找幸存者，也可用于照料老人、残疾人等，提供日常生活帮助。
2、工业应用：机械狗能在环境恶劣、危险性高的区域进行巡检，如炼油、化工等高温高压环境。
3、科研与教学：机械狗作为人工智能与机器人技术的示范平台，推动相关科研与教学的发展。
4、娱乐消费：机械狗还可在商业演出、主题公园等场合提供娱乐体验。
同学们，你们知道机械狗是什么吗？它在我们的生活中有哪些应用？
我们可不可以做一个简易机械狗呢？
它的原理是什么，需要到那些装置呢？
思考
机械狗通过模拟生物狗的运动方式，可以利用电机驱动腿部机构实现行走、奔跑等动作。其核心部件包括电机、传感器、控制器等，通过复杂的控制系统实现机械狗的运动控制和平衡调节。
我们制作简易的机械狗利用1个减速电机组作为动力系统 ;传动和行驶系统采用了曲柄机构和连杆机构。用电池供电带动电机两边的转轴转动，从而带动了曲柄轮转动，让两边的前脚做对称方向的往复运动，前脚动的同时 通过连杆带动后脚运动。就这样模拟出了4肢行走的动作。
知识
拓展
机械狗
科学教育系列
同学们，我们一起来制作机械狗，从实验中来探究一下科学的奥秘吧！
★检查制作材料及零件。
★按图，把电池盒黑线和红线的线头穿过电机两边的铜片孔后绕紧。 (红线接左，黑线接右)
机械狗制作使用了2节5号电池和1个减速电机组作为动力系统 ;传动和行驶系统采用了曲柄机构和连杆机构。
课堂小知识
★按图，把两块1号板装在电机 两边的转轴上。
★按图，把2号板装在两块1号板上。
—机械狗—
★步骤4翻面，把3号板装在两块 1号板上。
★按图，把两块4号板装在步骤5的两边，并拧上两颗7MM螺丝。
★把5号板的两个孔和2号板的两 个孔对齐后，平放在2号板上。
★按图，把电池盒放在图中位置 ,并拧上两颗7MM螺丝穿过5号和2 号板。
★把两块6号和两块7号板按 图中位置摆放。
科学教育系列
★按图中位置，拧上四颗6MM 螺丝把两块7号板固定在两块6号板上。
★把两块8号和两块9号板按 图中位置摆放。
★按图中位置，拧上四颗6MM螺丝把两块9号板固定在两块8号板上。
★把两块6号，两块7号，两块8 ,两块9号和两块10号板按图中 位置摆放。
★按图中位置，拧上四颗6MM螺丝把两块10号板固定在6和8号板上。
★注意步骤14中，拧的4颗螺丝不能拧紧，要留有空间给10号板转动。
—机械狗—
★把两块11号板装在电 机两边的白色转轴上。
★把两块12号板装在电机两边的白色转轴上，但两块12号板要分方向； (注意：两边的12号板，一边的箭头朝上装，另一边的箭头要朝下装)
★在两块13号板中心孔拧上10MM 螺丝，螺丝只拧入一半备用。
★把步骤14的A号前脚圆孔包住 12号板后把步骤18的螺丝拧入电机 白色转轴中心孔。(螺丝不能完全拧 紧会影响前脚转动)
科学教育系列
★把步骤14的B号前脚圆孔包住12号板后把步骤18的螺丝拧入电机白色转轴中心(螺丝不能完全拧紧会影响前脚转动)
拧上一颗6MM螺丝把两块14号板固定在一起(14号板有花纹的一面朝外)
★按图，把步骤21部件装在2号 板上。
★按图，把1颗轴套装在长铁轴 一端，接在把另一端依次穿过8号 -4号-螺母-14号板的孔。
★按图，继续步骤23把铁轴再依次穿过螺母-4号-8号板，最后装上 一颗轴套。
★拧上一颗6MM螺丝把两块15号固定在一起(15号板有花纹的一面朝外)
—机械狗—
★按图中位置，把步骤25木板装在2号板上。
★按图，把1颗轴套装在长铁轴一端，接在把另一端依次穿过6号-15号-6号木板后，最后在铁轴上装1颗轴套。
★制作完成，静置状态时，两边的 前后脚是要一前一后的状态，如果两 边的脚是平齐的就代表装错了-这时就 重新看看步骤17-步骤20的步骤。
★在电池盒装上两节5号电池(电池平的一面对电池盒有弹簧的一面)
机器狗利用的是电动机和齿轮传动的原理来实现的。通过电池的电能传递给电动机，使得电动机将电能转化为机械能，电动机开始旋转起来。电动机的旋转会带动齿轮的转动。齿轮带动传动轴旋转，使得机器狗可以动起来。
科学教育系列
原理总结
06
—盐水发电—
＞＞＞＞＞＞＞
一、通过对盐水发电实验的探究，了解盐水发电的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生了解盐水发电的工作原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、掌握了解盐水发电的工作原理。
早期，红军在艰苦条件下，利用盐水浸泡废电池的方法，通过电解原理发电，展现了自力更生的精神。随着科技的发展，盐水发电技术逐渐应用于更广泛的领域。例如，现代熔盐塔式光热电站利用液态硝酸钠与硝酸钾的混合盐作为储能介质，通过吸收太阳能热能并转化为电能，实现了清洁能源的高效利用。
此外，盐水还被探索用于电动汽车等绿色交通领域，展现了盐水发电技术的多样性和潜力。盐水发电的历史，是从简单土法到高科技应用的不断演进过程。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
—盐水发电—
课堂导入
盐在化学中，是指一类金属离子或铵根离子（NH₄+）与酸根离子结合的化合物，如硫酸钙、氯化铜、醋酸钠，一般来说盐是复分解反应的生成物，如硫酸与氢氧化钠生成硫酸钠和水，也有其他的反应可生成盐，例如置换反应等。
想象一下，如果我们把两种不同的金属片插入盐水中，会发生什么？会不会产生电流呢？
盐水发电的原理是利用了盐（氯化铜）作为电解质，在盐水中，铜片和锌片会发生氧化还原反应。具体来说，铜片失去电子，锌片获得电子，这种电子转移会产生电流，从而产生电能。当用导线连接锌片和铜片构成闭合线路时，就形成了一个原电池。
实验中，如果将连在电压表上的铜片和锌片插入盐水中，可以观察到电压表的指针偏转，表明产生了电压。铜片作为电池的正极，锌片作为负极，盐水中电流的方向是从锌片流向铜片。
同学们，你们知道除了常见的电池，还有什么方法可以发电吗？比如，我们生活中常见的盐水，它能不能用来发电呢？
知识
拓展
盐
同学们思考一下，如果我们用盐水来发电，需要哪些材料？盐水发电的原理又是什么呢？
思考
科学教育系列
同学们，我们一起来制作盐水发电机，从实验中来探究科学的奥秘吧！
★检查制作材料及零件。
★首先把①号板安装在两块②号板上，然后把另一块①号板 安装在两块②号板上，最后用4mm粗纹螺丝把③号板安装 在①、②号板上。
★首先用4mm粗纹螺丝把两块④号板安装在③号板上，然后取下一个红色鳄鱼夹的胶套，把升压板上的红色导线金属线芯穿过胶套的小孔，再把金属线芯卡在小圆孔内，最后把 胶套套在鳄鱼夹上卡住线芯。
盐，不仅是人们日常生活中不可缺少的调味品，也是维护人体生命的重要物质。盐的应用广泛，是化学工业之母。例如：盐水发电， 如何发出电来呢?现在我们一起来探究它的化学原理…
课堂小知识
—盐水发电—
★参考STEP3把升压板上的黑色导线金属线芯与黑色鳄鱼夹组装好，然后把⑤号板穿过升压板上的接口，最后把灯泡 安装在升压板上。
★用4mm粗纹螺丝把⑤号板安装在两块④号板上。
★首先用红色鳄鱼夹夹住碳片，用黑色鳄鱼夹夹住镁片，然后 在布丁杯放入少量食盐再倒入20ml左右的自来水，等待2分 钟少量食盐溶解，最后把红色鳄鱼夹和黑色鳄鱼夹分别放入 布丁杯中，灯泡就会亮。 恭喜实验成功!
通过盐水发电的实验了解盐水发电主要是利用盐水导电的原理，盐溶液在电极电场的作用下，溶液中的正负离子分别向电极的负极和正极移动，盐水是氯化钠即电解质，在电解质中C(碳)不发生反应作正极,镁失去电子作负极，电解质中的氯原子得到电子，在镁子发生反应，用导线连接碳镁构成闭合回路，即电流产生。
绿色能源也叫清洁能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、地热能（包括地源和水源）海潮能这些能源。
课外拓展
了解绿色能源
科学教育系列
原理总结
07
—地震报警器 —
＞＞＞＞＞＞＞
一、通过对地震报警器实验的探究，了解地震报警器的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得震动感应器的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、掌握震动感应器的原理。
世界最早地震仪是张衡发明的。地震仪是铜铸的，形状像一个酒樽，四周有八个龙头，龙头对着东、南、西、北、东南、西南、东北、西北八个方向。龙嘴是活动的，各自都衔着一颗小铜球，每一个龙头下面，有一个张大了嘴的铜蛤蟆，仪器的内部中央有一根铜质“悬垂摆”，柱旁有八条通道，称为“八道，还有巧妙的机关。经过公元134年的甘肃西南部的地震试验，完全证实了它检测地震的准确性。由于地动仪只是记录了地震的大致方向，而非记录地震波，所以相当于是验震器，而非真正意义上的地震仪。张衡发明的地震仪开创了人类使用科学仪器测报地震的历史。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
—地震报警器—
课堂导入
地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因。
全球被划分为六大板块，即亚欧板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块和南极洲板块。每一板块均是一种巨大而坚硬的活动的岩块，其厚度50-250千米不等，包括地壳和一部分上地幔。地震大多发生在板块交界处，这些地带地壳活动比较活跃，也是火山和地震相对集中的区域。
同学们，我们都知道地震是一种自然灾害，它带来的破坏力是巨大的。那我们有什么办法可以提前预防这种灾害呢？
知识
拓展
乒乓球
为了能够在地震发生时及时做出反应，减少损失，科学家们研发了一种重要的设备——地震报警器。
1、你们知道地震报警器是什么吗？它有什么作用？
2、地震报警器是如何工作的？它利用了哪些科学原理？
3、在地震发生时，地震报警器能为我们提供哪些帮助？
1、地震报警器是一种能够监测地震波并发出警报的设备。
2、地震报警器的工作原理主要基于惯性原理和地震波的传播特性。
3、在地震发生时，地震报警器能够为我们提供宝贵的逃生时间。
科学教育系列
同学们，今天我们做一个简单的地震感应器，思考一下如何让它在震动时发出警报呢？
同学们，我们一起来制作地震警报器，从实验中来探究科学的奥秘吧！
1、准备材料：并联电路组件、螺母、蜂鸣器、导线、电池等。
2、组装电路：首先，按照并联电路的原理，将电路组件连接好，确保电路能够正常工作。
3、连接蜂鸣器：将蜂鸣器接入电路中的一个支路，这样当电路接通时，蜂鸣器就会发出声音。
4、利用玻璃球作为震动触发：将玻璃球放置在电路的一个关键位置，当环境发生震动时，玻璃球会滚动或移动，从而改变电路的状态。
思考
地震是一种正常的自然地质运动，但给人类带来很大的危害，有时它发生的很突然，为了测量地震，地质学家也使用了各种仪器，其中震动感应器就是常见的一 种。
课堂小知识
★检查制作材料及零件。
★按图，把单独红线的一端线头穿过铁片最边上的孔后绕紧。
—地震报警器—
★按图，拧上两颗4MM螺丝把铁片固定在1号板上。
★按图，把一块3号板装在2号板上(注意2号和6号不要拿错，6号 板的孔多)
★按图，把1号板装在3号板上。
★在步骤7的底部拧上3颗7MM螺 丝，固定住3号-4号-5号木板。
★按图，把4号板装在2号和1号板上。
★按图，把5号板装在2号板上。
科学教育系列
★按图，把6号板装在3号-4号-5 号木板上，并拧上3颗7MM螺丝。
★按图，拧上两颗7MM螺丝， 把电池盒固定在7号和5号板上。
★把电池盒红线的线头插入6号板离的一个孔内后，手动在孔内拧 上一个羊角钉，让红线无法拔出。
★按图，拧上一颗10MM螺丝把 线器固定在6号板上。
★把7号板装在5号板上。
★把电池盒的黑线线头和步骤2单 独红线的另一端线头插入接线器(按紧接线器外端后插入线头，再松手)
—地震报警器—
★按图，把步骤17里银色铜线的另一端，从1号板下方依次 穿过1号板铁片中心孔-6号板中心孔后，把螺母调整到合适位 置后，把线绕紧在羊角钉上固定住。
★按图，把红色小灯装在接线器上， 小灯的长脚对红线，短脚对黑线；装上 后把红色小灯往上掰断。
★按图，把黑色蜂鸣器装在接 线器上(蜂鸣器长脚对红线，短脚对黑线)
★按图，把银色铜线的一端穿过 螺母后绕紧。
科学教育系列
★在电池盒装上两节5号电池(电池平的一面对电池盒有弹簧的一面)
★制作完成，装上电池开启电源，出现震动时螺母会产生晃动，当银色铜线接触到铁片时，红色小灯就会亮起同时蜂鸣器会发出声音。
震动感应器适用于地震的检测。正常状态下的螺母是静止的，悬挂螺母的铜丝在羊角钉中间，这时电流处于截止状态。当悬挂架遇到摇晃，悬挂的螺母就会受到悬挂架的牵引力也跟着移动起来，螺母移动到一定范围时悬挂玻璃球的铜丝就会碰到羊角钉，此时电路中的电流就变成了导通状态，发光二极管会亮起，蜂鸣器也会响。从而达到了发出警报的效果。
一、本实验中震动感应器的作用是？
A.无作用 B. 装饰作用 C.可以做地震警报器
二、下面属于蜂鸣器的作用是？
A.发出声响 B.固定物体 C.传递信息
知识小问答
—地震报警器—
原理总结
08
—蠕虫机器人—
＞＞＞＞＞＞＞
一、通过对蠕虫机器人的探究，了解蠕虫机器人的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得蠕虫机器人的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、掌握机器人的基本原理。
网眼蠕虫机器人，又称人造肌肉，是一种模仿蠕动机制的软体机器人，由麻省理工学院、哈佛大学和韩国首尔国立大学的研究人员共同设计。
该机器人主要由弹性管状材料和镍钛合金金属线构成，其身体体节通过收缩和扩展来实现在各种表面上的蠕动移动，类似于蚯蚓的运动方式。由于其几乎全部由软材料制成，因此具有很强的弹性和耐用性，即使被踩踏或用铁锤重击也不会受损，仍能继续缓慢移动。
网眼蠕虫机器人具有多种潜在应用，包括在医疗、军事及探测领域，特别是在需要穿越狭小或崎岖空间的任务中，它可以拍摄并实时传送视频信息，充当高科技超级间谍的角色。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
科学教育系列
你知道蠕虫是如何移动的吗？蠕虫机器人是如何利用仿生学原理制成的？制作蠕虫机器人时，需要用到哪些机械原理和材料？
课堂导入
你是否见过蠕虫在地上缓缓爬行的样子？想象一下，如果我们能制作一个像蠕虫一样爬行的机器人，那会是多么有趣！
蠕虫通过身体的蠕动来移动，蠕虫机器人则是利用仿生学原理，模仿蠕虫的运动方式制作而成的。它利用了曲轴、限位器、减速齿轮箱等材料，并通过单向齿轮的结构实现了像蠕虫那样蠕动前进。通过这个实验，我们可以更深入地了解机器人的基本原理和机械结构。
思考
同学们，我们一起来制作蠕虫机器人，从实验中来探究科学的奥秘吧！
蚯蚓又名地龙，是环节动物门寡毛纲的陆栖无脊椎动物 。蚯蚓是环节动物之一，世界上有蚯蚓3000余种，我国亦有200多种。全国广泛分布的有环毛蚓、爱胜蚓、异唇蚓、杜拉蚓等品种。蠕虫意指许多相当小的、多少有点细长的像蚯蚓样的光裸而柔软的动物。
知识
拓展
蚯蚓
—蠕虫机器人—
★检查制作材料及零件。
★按图中，把电池盒的黑线，红线线头闯穿过2个电机的铜片孔后绕紧(按图
中位置，黑线在左，红线在右)
蠕虫机器人是一种“仿生机器人 ,机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。
我们做的蠕虫机器人采用了齿轮减速电机，连杆传动，皮带传动组成的仿生蠕动功能。
课堂小知识
★把步骤3左右翻面，然后把另一 块1号板装上，在2号板上拧7MM螺丝 ,最后在长螺丝上拧两颗螺母，用手拧紧。
★把1号板装在2号板上并拧1颗 7MM螺丝，再把电机的白色柱子穿过圆孔，再拿两根机丝长螺丝穿过木板和电机。
科学教育系列
★按图中，拧上两颗6MM螺丝把 3号和4号板固定在一起。
★按图中，选长螺丝平头的一面， 把号板装在电机转轴上。
★按图中，把步骤5装在电机转轴上，并拧上一颗7MM螺丝。
★按图中把一根短的打头轴从4号板穿过6号板并装上一颗轴套；然 后把一根皮筋套在3号板上。
★按图中，把7号板装在两块8号板上，并拧上两颗7MM螺丝。
★按图中，步骤8的木板在内，步骤9木板在外，穿过1根长的铁轴并在两边各装1颗轴套。
—蠕虫机器人—
★按图中，拧上两颗4MM螺丝把电池盒固定在7号板上。
★按图中，把一根长铁轴穿过两块1号板，然后在左边，装1个皮带轮，在右边装1个轴套。
★按图中，先把橡皮筋套在皮带轮上； 然后把两根车轮装在铁轴的两边
(轮子不要夹紧木板，跟配件要留有间距)
★按图中，拿一根长铁轴穿过两块8号板 之后再穿过两块9号板和一块6号板，最后 装上一颗轴套。
★按图中，把一根长铁轴穿过两块8号板，然后在铁轴两边各装1颗轴套。
★按图中，在步骤15的铁轴两边各装1各车轮(轮子不要夹紧木板，跟配件要留有间距)
科学教育系列
★制作完成，电池盒装上电池，闭合铁片，蠕虫机器人就会运转了。
橡皮筋
橡皮筋是一种用橡胶与乳胶作成的短圈，一般用来把东西绑在一起。橡皮筋具有弹力，亦称“弹性力”。物体受外力作用发生形变后，若撤去外力，物体能恢复原来形状的力，叫作“弹力”。它的方向跟使物体产生形变的外力的方向相反。
课外拓展
—蠕虫机器人—
在本次实验中的蠕虫机器人模型采用的是弹力的原理实现的。通过电动机带动了皮带轮的转动。由于皮带轮上的橡皮筋连接着车轴，橡皮筋具备了弹力使得蠕虫机器人可以被拉动和伸缩，从而模拟了蠕虫蠕动行走的效果。
原理总结
09
—遥控闸道门—
＞＞＞＞＞＞＞
一、通过对遥控闸道门实验的探究，了解遥控闸道门的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得遥控闸道门的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。二、掌握遥控器的原理。
遥控闸道门的历史可以追溯到20世纪，遥控闸道门的出现，极大地提高了闸道门操作的便捷性和安全性。早期的遥控闸道门主要依靠无线电遥控技术，通过特定的频率发送控制信号，实现对闸道门的开启和关闭。随着技术的进步，遥控闸道门的控制方式也变得更加多样化，包括使用红外线遥控器、触摸屏控制、手机APP远程控制等多种方式，使得闸道门的操作更加智能化和便捷化。
此外，遥控闸道门的设计也考虑到了安全性和可靠性，包括采用编码加密技术来防止信号被非法截获，以及设置多重安全防护措施，如遇障碍自动返回、紧急停止等，以确保使用过程中的安全。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
科学教育系列
课堂导入
你们知道家里的电视、空调之类的电器为什么可以用遥控器控制，还有小区门口的闸道门又是如何控制车辆进出的呢？
我们可以通过遥控器发射信号，接收器接收到信号后控制电机，使档杆抬起和下降。同时，我们可以在电路中并联两个LED灯，当档杆抬起时，一个LED灯亮起；当档杆下降时，另一个LED灯亮起。这样，我们就可以通过实验来模拟遥控闸道门的工作过程，让同学们更加直观地了解遥控技术的应用。
同学们，如果我们想制作一个简单的遥控闸道门模型，应该如何设计呢？
思考
遥控器的工作原理主要基于无线发射和接收技术。遥控器内部嵌有无线发射模块，当用户按下按钮时，它会发射出无线电信号或红外信号。这些信号被远方的接收器接收后，会指令或驱动相应的机械或电子设备完成各种操作，如闭合电路、移动手柄、开动电器等。
具体来说，遥控器由控制电路、红外线发射部分和按键扫描矩阵三大部分组成。控制电路是核心部分，负责产生不同的编码脉冲；红外线
发射部分负责发射出红外线脉冲信号；按键扫描矩阵则负责
检测用户按下的按钮，并通知控制电路发出相应的信号。
知识
拓展
遥控器的原理
—遥控闸道门—
电动栏杆也叫停车闸道，是一种专门用于道路上限制机动车行驶的通道出入口管理设备，广泛应用在公路收费站、停车场、小区，主要作用是 用来管理车辆的出入。
课堂小知识
★检查制作材料及零件。
★按图，把两根单独的红线黑线的线头穿过电机铜片孔后绕紧，红线接左边，黑线接右边。
★按图，把两根机丝螺丝依次穿过1号板和电机。
★把2号板装在两根机丝螺丝上 ,接着装上两颗螺母，用手拧紧。
同学们，我们一起来制作遥控闸道门，从实验中来探究科学的奥秘吧！
科学教育系列
★按图中位置，把两根端子线的端子穿过1号板的孔槽。
★按图，把红灯-绿灯插在端子上 ,长针脚接红线，短针脚接黑线。
★把打头轴依次穿过5号-6号板后装上一颗轴套(注意6号板朝向)
★按图中位置，把5号板装在1号和2号板上(5号板的位置要跟图中一 样)
★把7号板装在1号和2号板(注意7号板的朝向，要和图中一致)
★把5号和7号板，装在8号板上(注意8号板有圆孔的一面的朝向，要跟图中一致)
—遥控闸道门—
★在步骤10的底部拧上两颗7MM螺丝。
★把绿灯的红线连接红灯黑线， 绿灯的黑线连接红灯红线。
★把电机的红线和黑线，绕紧在步骤12的线头上(1边接1根)
★把步骤13的两处线头装在接线器上，按图中位置。
★把遥控器的两根线头装在接线器上，按图中位置。
科学教育系列
★遥控器电池盒装上两节 5号电池，左边电池的正极朝 下，右边电池的正极朝上。
★首先按动遥控器按键把电机的白色转轴旋转到图中的样子，随后把3号板装在电机转轴上(3号要板朝上，有线条一面从朝外),最后把4号板 装在电机转轴上并拧上一颗7MM螺丝。
★测试：正确情况下：按压遥控器的绿色按键时挡杆抬起，按红色按键挡杆下降；如果跟正确情况相反的话，就把遥控器的两根线互换位置 连接。
—遥控闸道门—
★测试：正确情况下：按压遥控器的绿色按键时绿灯亮起，按压红色按键红灯亮起；如果跟正确情况相反的话，就把两个led灯互换位置安装。
★按图，把9号板装在8号板上 ,9号板有线条的一面朝外。
★按图，把10号板装在9号-5号-7 号板上(注意10号板圆孔的朝向)
★拧上一颗10MM螺丝把接线器固 定在11号板上(注意11号板的朝向)
★把11号板装在8号和10板上的圆孔内。
科学教育系列
★_拧上两颗7MM螺丝，把10号板固定紧。
★将11号板贴合5号板后把 6号板钩住11号板(达到方便拆开观察内部的目的)
★撕掉减震带的背胶，按图中位置粘在8号板上。按压遥控器绿色按键时，挡 杆抬起，同时绿灯亮起。按压遥控器红色按键时，挡杆下降，同时红灯亮起。
—遥控闸道门—
电动栏杆借助的是皮带传动的原理实现的。通过按压遥控器的不同按钮，控制电机的正反转，电机的转动带动了皮带轮的转动，因为皮带的传动，带动大皮带轮的转动，带动了栏杆的上升与下降。
原理总结
10
—神奇之窗—
＞＞＞＞＞＞＞
一、通过对神奇之窗的探究，了解神奇之窗的原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得神奇之窗的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、掌握渐变的原理。
智能窗户系统是一种基于物联网技术的智能家居解决方案，它通过集成传感器、执行器和控制系统，实现自动开关窗户、调节窗户开度、智能感知环境以及远程控制等。
智能窗户系统的技术原理主要涉及传感技术、通信技术和控制技术，例如，通过风雨感应器、烟雾感应器等感知环境变化，并通过通信技术将信号传输至控制系统，最后由执行器如开窗器、马达等实现窗户的开关动作。
在智能窗户系统中，渐变原理可能应用于窗户透光性或反射率的调节，以实现更加舒适和节能的室内环境
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
科学教育系列
课堂导入
同学们，你们知道这些是什么颜色吗？
神奇之窗是一种利用渐变原理制作的科普手工作品，通过马达和三级齿轮实现减速增力，双冠齿轮实现前后两个花纹板反向相对运动，从而产生强烈的透视感和空间感。
齿轮通过啮合传递运动和动力，三级齿轮装置则能够实现减速增力。在神奇之窗中，马达通过三级齿轮实现减速增力，使得花纹板能够产生反向相对运动，从而创造出一种独特的视觉效果。
神奇之窗的原理是基于渐变现象，它是如何实现如此迷人的效果的呢？这背后的原理是什么？
思考
渐变是指基本形或骨格逐渐的、有规律性的变化。这种形式在日常生活中随处可见，是一种很普遍的视觉形象，能给人很强的节奏感和审美情趣。
渐变不仅仅指形体外形轮廓的形状变化，也包括颜色、光影等视觉元素的逐渐过渡。在绘画中，由于透视的原理，物体常会出现近大远小、近实远虚、近高远低等渐变现象。
渐变在视觉设计中能产生强烈的透视感和空间感，是一种有顺序、有节奏的变化。此外，在哲学领域，渐变也被用来描述事物逐渐的、不显著的变化，即量变，这种变化只有数量的增加或减少，没有根本性质的变化。
知识
拓展
渐变色
—神奇之窗—
同学们，我们一起来制作神奇之窗，从实验中来探究科学的奥秘吧！
渐变是一种规律性很强的现象，这 种现象运用在视觉设计中能产生强剧 的语视感和空同感，是一种有顺序、 有节商的空化，神奇之园利用这一原 理，通过两块不同方内的花控板旋转 产生出带有空间遇视感的提觉错觉。
课堂小知识
★检查制作材料及零件。
★用4mm粗纹螺丝把两块①号板安装在②号板上，然后用 4mm粗纹螺丝把③号板安装在②号板上。
★先把白色大齿轮和两个橙色固定圈安装在4.5cm轴上，然 后把橙色大齿轮、橙色固定圈、白色冠齿安装在7cm轴 上。
★先把④、⑤号板安装在电机上，然后把蜗杆齿轮安装在 电机轴上，最后用4mm粗纹螺丝把④、⑤号板安装在② 号板上。
科学教育系列
★先把4.5cm轴穿过②号板，白色大齿轮卡在蜗杆齿轮上，并用一个橙色固定圈固定住，然后把另一根4cm轴 穿过两块①号板，并用两个橙色固定圈固定住，最后把 橙色小齿轮安装在4cm轴上。
★先把7cm轴安装在②号板的凹槽内，并把白色冠齿卡在橙色小齿轮上，橙色大齿轮卡在白色大齿轮上，然后把 ⑥号板穿过两根轴安装在③、④、⑤号板上，最后用两个橙色固定圈分别把两根轴固定住。
★用4mm粗纹螺丝把⑥号板固定在③、④、⑤号板上。
★把两块⑦号板安装在两块⑧号板上。
★先把黑色按钮安装在⑨号板上，然后把主控板叠放在黑 色按钮上并对齐孔位，最后用7mm粗纹螺丝把主控板和 黑色按钮固定在⑨号板上。
★用4mm粗纹螺丝把⑨号板安装在两块⑧号板上。
—神奇之窗—
★先把电机导线穿过⑨号板的线孔，然后用7mm粗纹螺丝把②、⑥号板安装在⑨号板上。
★把电机导线端子和电池盒导线端子插到主控板上。
★用4mm粗纹螺丝把电池盒安装在⑨号板上。
★用4mm粗纹螺丝把白色带孔冠齿安装在⑩号板上。
★用4mm粗纹螺丝把白色带孔齿轮安装在⑪号板上。
★先把0号板穿过7cm轴，并把白色带孔冠齿卡在橙色小齿轮上，然后在7cm轴上安装一个橙色固定圈。
科学教育系列
渐变在生活中的应用
渐变在生活中的应用广泛，尤其在设计和艺术领域。
例如，在手机图标设计中，渐变色的使用可以增加图标的立体感和层次感，使其更加生动有趣。通过线性渐变或径向渐变等方式，图标的颜色可以实现从一种色调到另
一种色调的过渡，从而提升视觉效果。
★把⑪号板上的白色带孔齿轮安装在7cm轴上。
★神奇之窗制作完成!在电池盒装入电池按下黑色按钮， 小制作就会运行啦。
在PS绘画工具中，渐变效果也经常被运用。通过使用渐变工具，可以在画布上创建出平滑的过渡效果，使画面看起来更加自然和丰富。此外，渐变工具还可以用于制作背景渐变、文字渐变等效果，为绘画和设计提供更多的可能性。
课外拓展
神奇之窗实验是通过渐变的原理产生的。当我们将打开开关时，两块不同方向的花纹板旋转产生出带有空间透视感的视觉错觉。当我们在花纹板填充上颜色时，就会出现一种渐变的效果。
—神奇之窗—
原理总结
11
—声控灯—
＞＞＞＞＞＞＞
一、通过对声控灯实验的探究，了解声控灯的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让孩子们了解声控台灯的原理，激发孩子们学习兴趣，培养孩子的科学思维。
二、了解声控灯的原理。
声控灯的历史可以追溯到20世纪初，当时出现了一种新型的灯光开关——声控灯开关，它可以通过声音的振动来控制灯的开关，这种开关在当时的电影院和娱乐场所中得到广泛应用。但由于声音信号受到环境噪声的影响较大，因此使用效果并不理想。
随着电子技术的进步，声控灯逐渐得到改进和普及，它内部结构简单、制造成本低廉，目前应用也相对普遍。声控灯由光和声音两个因素同时控制，具有分辨白天和夜晚、分辨人声和其他声音的能力，能够有效降低电能消耗，非常适合在一些公共场合使用，如街道、走廊等。声控灯的发明和使用，贴合了时代发展的需求，具有节能、简单、方便等优点，深受广大消费者的喜爱。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
科学教育系列
课堂导入
声控灯的工作原理通常基于声音传感器和电路控制系统。当声音传感器检测到足够强度的声音时，它会触发电路控制系统，从而打开或关闭台灯
声控台灯在多种场合下可能特别有用，比如卧室、书房或走廊。在这些地方，我们可能经常需要在黑暗中寻找开关，而声控台灯可以通过简单的声音指令来控制，非常方便。
使用声控台灯带来的便利包括：无需在黑暗中寻找开关，可以通过声音轻松控制灯光。然而，也可能存在一些问题，比如误触发（由非指令声音引起）、声音识别准确性以及可能的能耗问题。
声控台灯的工作原理可能是什么？
在哪些场合下，声控台灯可能特别有用？
使用声控台灯可能会带来哪些便利，又可能存在哪些问题？
知识
拓展
声控灯
声控灯内置声音传感器（如麦克风），可收集周围声音并转化为电信号，通过放大电路触发开关。同时，光敏电阻感应环境光线强弱，仅在光线不足时允许声音控制开关。
声音信号经麦克风接收后，通过电容和晶体管进行信号放大，形成足够电压使LED灯发光。光敏电阻则根据光线强弱调节电路状态，光线强时阻止声音触发。
声控灯还设有延时关闭电路，确保灯亮起后一段时间自动熄灭，实现节能与便利。
同学们，为什么在我们生活中用到的声控灯，只在晚上有声音的时候才会亮起呢？
思考
—声控灯—
同学们，我们一起来制作声控小台灯，从实验中来探究科学的奥秘吧！
★检查制作材料及零件。
我们今天做的是由木板，声控模块，电他盒、端子线等材料组成的一的声控台灯，声控台灯有一种有趣的现象 只要轻轻的发出响声，它就会亮。
课堂小知识
★参照上图，把电池盒与电路板连接。 (红线接正极“+”黑线接负极“-”)
★将端子线如图连接电路板。
(红线接正极“+”黑线接负极“-”)
★把端子线如图插入1号板中。
科学教育系列
★用4mm螺丝将电路板和电池盒固定在 1号板的背面如图位置。
★用6mm螺丝将两块10号板固定。
★将10号板插入1号板中。
★再将9号板插入10号板中，并用6mm螺丝 固定在1号板上。
★再将上一步装好的木板固定在1号板上。
★将两块2号板和两块3号板如图固定。
—声控灯—
★将10号板插入5号板中。
★再将8号板插入两块10号板中，使其能与 5号板固定。
★将端子线如图插入5号板中。
★再将灯珠插入端子线中。
(注意：灯珠有长脚和短脚，长脚为正极 “+”短脚为负极“-”,将长脚插入端子 线的红色线孔中。)
★将6号板和7号板固定在4号板上。
(注意：7号板比6号板要大，按照图片 位置安装；如图4号板在上方，6、7号 板镂空的位置要靠近4号板；)
★再将上一步装好的木板固定在5号板上， 并把扎带将端子线固定在10号板上就完成安装啦。
科学教育系列
声控灯的安装位置
- 避免强光源附近：声控灯通常安装在出入口或走廊等易于接收声音的位置，同时应避免安装在距离电视、音响等大声音源太近的地方，以防止误触发影响使用效果。
- 考虑光线影响：声控灯内部有感光系统，如果安装位置光线过强，声控灯可能不会工作。因此，最好选择光线适中或偏暗的位置安装。
- 避免潮湿环境：声控灯不适合安装在潮湿的区域，如果必须安装，则应选择防水的声控灯，以延长使用寿命。
课外拓展
—声控灯—
声控台灯是通过声音传感器接收到一定强度的声音信号，来控制台灯亮与灭，主要由声音检测放大电路、延迟电路、控制电路、电源电路组成，常用在楼道、走廊等场所，可以节约用电。
原理总结
12
—循迹小车—
＞＞＞＞＞＞＞
一、通过对循迹小车的探究，了解循迹小车的工作原理。
二、锻炼孩子们的观察能力、思考能力、创造能力及动手能力。
三、通过实际操作过程，让孩子们体会到科普的趣味性，爱上科学。
一、让学生懂得循迹小车的原理，并由此激发孩子们对科学的好奇心。
二、掌握红外传感器的原理。
无人驾驶汽车，又称自动驾驶汽车、无人车等，是一种通过先进的传感器、控制系统和人工智能技术实现自主导航和驾驶功能的智能化车辆。它无需人类驾驶员操作，便能自主感知环境、规划路径、控制行驶，完成从一个地点到另一个地点的运输任务。其核心在于高度智能化的系统，依靠激光雷达、摄像头、超声波等多种传感器全方位感知周围环境，包括道路状况、交通信号、障碍物以及其他车辆等。 同时，通过高精度地图和定位系统，无人驾驶汽车能够精确判断自身位置，为行驶提供准确导航。无人驾驶汽车的发展目标是为了提高交通效率、安全性和便利性，减少能源消耗和污染排放，改善人们的出行体验和生活质量。
提问法、演示法、实验法、讨论式教学法
教学目标
01
教学重点
02
教学方法
03
科学教育系列
课堂导入
循迹小车是一种能够沿着预设轨迹自主行驶的智能小车。其工作原理主要基于光电传感技术，通过红外线传感器感知地面上的黑线，并将信号传输给控制系统，从而控制小车的行驶方向。循迹小车通常由电机驱动模块、PWM调速模块和红外循迹模块等组成，这些模块相互配合，使小车能够在红外寻迹模块的反馈下，通过PWM模块的调速，实现前进、后退、左转、右转等动作。循迹小车在物流、环境监测、农业、搜救等领域有广泛应用，提高了工作效率和自动化水平。
同学们，你们有没有见过能够自己沿着特定路线行驶的小车？
知识
拓展
循迹小车
红外线传感器是一种能够感应目标辐射的红外线，利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外传感器工作有点类似于雷达，红外传感器有一对红外线发射与接收管，发射管发射一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起来。同时信号输出接口输出数字信号，遇到反射面接口输出为低电压信号（一般是0伏特电压），遇到无反射时接口输出高电压信号（0以上的任何伏特电压）。高低电压信号分别代表着0和1，小车内部的控制器通过判断是0和1来进行继续前进或者拐弯。
想象一下，如果我们能制作一辆不仅能沿着黑线走，还能在遇到障碍物时自动避开的小车，需要用到哪些相关零件呢？
思考
—循迹小车—
同学们，我们一起来制作红外循迹小车，从实验中来探究科学的奥秘吧！
无人驾驶技术是未来的趋势，无人驾驶技术离不开由电子元件组或的传感器和控制器，传感器和控制系统是无人驾驶技术的灵魂。
循连小车是基础的无人驾驶小车，它能够利用传感器识别黑色跑道，并控制车子沿着跑到行驶。
课堂小知识
★检查制作材料及零件。
★参照上图，首先把①、②号板安装在两个电机上，然后 把白色的蜗杆齿轮安装在电机的转轴上。注意：蜗杆齿轮只需装入轴三分之一，不能装到底。
★参照上图，首先把两个橙色固定圈安装在轴左右两边，然 后把车轮安装在白色齿轮组件左边。
★参照上图，首先把白色齿轮组件安装在③号板上，然后 把③号板安装在①、②号板上，最后把另一块③号板穿过轴安装在①、②号板上，后轮组件制作完成。
科学教育系列
★检查制作材料及零件。
★参照上图，首先把两个橙色固定圈安装在轴左右两边，然后把车轮安装在白色齿轮组件右边。
★参照上图，首先把两块④号板安装在2cm轴上，然后用 7mm粗纹螺丝把两块⑤号板安装在两块④号板上，最后用一根4cm轴穿过两块⑤号板，并把两个橙色固定圈安装 在轴上，万向轮组件制作完成。
★参照上图，首先将黑色皮套套在皮带轮上，然后用一根 2cm轴穿过皮带轮中间的圆孔，最后把两个橙色固定圈安装在2cm轴两侧。
★参照上图，首先用4mm粗纹螺丝把循迹模块安装在⑥号板，然后把一个橙色固定圈放入⑦号板圆洞内，最后把8号 板叠放在⑦号板上，并用7mm粗纹螺丝把⑦、⑧号板安装 在⑥号板上。注意：⑥、⑦、⑧号板上的三个洞口对齐。
—循迹小车—
★参照上图，先把万向轮组件的4cm轴穿过6、⑦、⑧号板中间的圆洞，然后用一个橙色固定圈把万向轮进行固定。
★参照上图，首先用7mm粗纹螺丝把两个轮子组件安装在⑥号板上，然后把导线穿过⑥号板的孔洞。
★参照上图，首先用双面胶把电池盒粘在⑥号板上，然后把导线插入循迹模块的电源接口，再把两根电机导线插入循
迹模块的2.0端子口上，最后用扎带把导线扎好，剪掉多余的扎带。注意：使用剪刀时请小心，做好安全防范，孩子务必在 大人的陪同下使用剪刀。
★在循迹模块通电的情况下，用小螺丝刀调节循迹模块的电位器，使手离红外探测传感器探头45mm左右，模块信号 指示红灯亮，检测到黑色胶带循迹模块的红灯要熄灭。注 意：红外探测传感器的红外发射和接收探头受环境光线干扰 较大，请不要在阳光太强的环境下调试。
科学教育系列
★先在电池盒内装入电池，然后把电池盒开关拨至ON方向。注意：OFF表示关闭，ON表示打开。
★恭喜你，循迹小车制作完成啦! 把小车放到跑道上，小车就会沿着跑道行驶。
★跑道制作：用黑色胶布粘一条宽50cm,长80cm的跑道， 也可以粘无规则跑道，形状自定义，不能有急弯和平行重 叠。注意：必须在光滑或折射率较高的平面布置跑道，因 为循迹传感器是由光反射来感应的。
无人驾驶清扫车
该无人驾驶清扫车被命名为“蜗小白”，集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体，可脱离人工操作，自主在路面上完成清扫、洒水、垃圾收集等工作。它体型小巧，清扫效率可达3000平米/小时，是人工保洁效率的5倍以上，可有效提高清洁效率、降低人工成本。
课外拓展
循迹小车有两组控制电路，A红外传感器控制A电机工作，B红外传感器控制B电机工作，电机驱动板默认是接收到低电压后控制电机工作。当两个红外传感器都检测到反射信号时，车子一直直行，当A红外传感器检测到黑色跑道时，A传感器输出高电平，A电机停止转动。B红外传感器没有压到黑色跑道，B电机会继续转动修正方向，使A红外传感器离开黑色跑道。这两组控制电路不断的交替执行，车子就会不断的修正方向，并跟着黑色跑道行驶。
原理总结
—循迹小车—
增值电信业务经营许可证：陕B2-20210327 | 
陕公网安备 61102302611033号