一、為什么要制作簡易風(fēng)力發(fā)電機？——課程背景與學(xué)習(xí)意義演講人CONTENTS為什么要制作簡易風(fēng)力發(fā)電機？——課程背景與學(xué)習(xí)意義風(fēng)力發(fā)電的科學(xué)原理——從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)知簡易風(fēng)力發(fā)電機的制作步驟——從設(shè)計到實現(xiàn)的實踐優(yōu)化與拓展——從"能發(fā)電"到"更高效"的升級總結(jié)與升華——從實踐到理念的跨越目錄2025小學(xué)六年級科學(xué)上冊簡易風(fēng)力發(fā)電機制作指導(dǎo)課件作為一名從事小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，是讓知識從課本走向?qū)嵺`，讓抽象的原理在動手操作中變得可觸可感。今天要和同學(xué)們共同完成的"簡易風(fēng)力發(fā)電機制作"，正是這樣一節(jié)融合了物理原理、工程思維與創(chuàng)新實踐的綜合課。這節(jié)課不僅能幫大家理解"能量轉(zhuǎn)換"這一單元的核心概念，更能讓我們親身體驗"科學(xué)改變生活"的魅力。接下來，我將從背景意義、原理認(rèn)知、制作步驟、測試優(yōu)化、拓展延伸五個維度，帶大家一步步揭開風(fēng)力發(fā)電機的神秘面紗。01為什么要制作簡易風(fēng)力發(fā)電機？——課程背景與學(xué)習(xí)意義1契合課標(biāo)要求，落實核心素養(yǎng)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在"物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域"明確提出：小學(xué)高年級學(xué)生需"知道電能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，其他形式的能量也可以轉(zhuǎn)化為電能"，并要求"通過動手操作，探究簡單的能量轉(zhuǎn)換裝置"。制作風(fēng)力發(fā)電機正是這一要求的具體實踐——它將課本中"能量轉(zhuǎn)換"的抽象概念，轉(zhuǎn)化為可觀察、可測量、可調(diào)整的實踐活動，能有效培養(yǎng)同學(xué)們的科學(xué)探究能力、工程思維與創(chuàng)新意識。2聯(lián)系生活實際，激發(fā)探索興趣當(dāng)我們在地理課上了解到"三北防護林"旁的風(fēng)力發(fā)電場，在新聞里看到"海上風(fēng)電"成為綠色能源新主力時，總會好奇："風(fēng)這么輕，怎么就能發(fā)電呢？"通過親手制作簡易裝置，同學(xué)們能直觀看到"風(fēng)的動能→扇葉的機械能→發(fā)電機的電能"這一轉(zhuǎn)換過程，真正理解"風(fēng)力發(fā)電"不是課本上的名詞，而是與我們生活息息相關(guān)的能源技術(shù)。記得去年帶學(xué)生制作時，小宇舉著亮起來的LED燈喊："原來我家的電風(fēng)扇倒過來轉(zhuǎn)就能發(fā)電！"這種"原來如此"的頓悟，正是科學(xué)教育最珍貴的瞬間。3培養(yǎng)綜合能力，滲透STSE理念從設(shè)計扇葉形狀到連接電路，從調(diào)整底座角度到測試發(fā)電效率，每個環(huán)節(jié)都需要綜合運用數(shù)學(xué)（角度測量）、物理（力的作用）、工程（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性）等多學(xué)科知識。更重要的是，通過思考"如何讓發(fā)電更高效""如何利用身邊材料"，我們能深刻體會"科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會（Society）、環(huán)境（Environment）"的相互作用，為未來樹立綠色發(fā)展理念埋下種子。02風(fēng)力發(fā)電的科學(xué)原理——從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)知風(fēng)力發(fā)電的科學(xué)原理——從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)知在正式動手前，我們需要先理解：為什么轉(zhuǎn)動的扇葉能發(fā)電？這里涉及兩個關(guān)鍵原理。1能量轉(zhuǎn)換的底層邏輯風(fēng)力發(fā)電的本質(zhì)是"能量的多級轉(zhuǎn)換"：風(fēng)的動能→扇葉的機械能→發(fā)電機的電能具體來說：流動的空氣（風(fēng)）具有動能，當(dāng)風(fēng)接觸扇葉時，推動扇葉旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為扇葉轉(zhuǎn)動的機械能；扇葉通過轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機（小馬達(dá)）相連，帶動發(fā)電機內(nèi)部的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，根據(jù)"電磁感應(yīng)"原理，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生電流——這就是電能的來源。2電磁感應(yīng)的通俗理解為了幫大家理解"電磁感應(yīng)"，我們可以做個類比：想象發(fā)電機內(nèi)部有一個"磁場小操場"，線圈是"跑步的同學(xué)"。當(dāng)扇葉帶動線圈在磁場中"跑步"（切割磁感線）時，就會"撞"出電流，就像跑步時汗水會甩出來一樣。這個過程不需要電池，只要線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動，電流就會持續(xù)產(chǎn)生——這就是發(fā)電機能"無中生有"發(fā)電的秘密。3影響發(fā)電效率的關(guān)鍵因素通過后續(xù)的測試我們會發(fā)現(xiàn)，并非所有轉(zhuǎn)動都能有效發(fā)電。根據(jù)實驗經(jīng)驗，以下三個因素對發(fā)電效率影響最大：扇葉的氣動性能：扇葉的形狀（是否像飛機機翼）、角度（與風(fēng)向的夾角）、數(shù)量（2葉/3葉/4葉）會直接影響對風(fēng)能的捕獲效率；轉(zhuǎn)動的速度與穩(wěn)定性：扇葉轉(zhuǎn)速越快、轉(zhuǎn)動越平穩(wěn)，線圈切割磁感線的頻率越高，產(chǎn)生的電流越強；發(fā)電機的性能：小馬達(dá)的內(nèi)阻、磁場強度（可以通過觀察馬達(dá)型號，比如"3V直流電機"比"1.5V"的發(fā)電電壓更高）會影響電能的輸出效果。03簡易風(fēng)力發(fā)電機的制作步驟——從設(shè)計到實現(xiàn)的實踐簡易風(fēng)力發(fā)電機的制作步驟——從設(shè)計到實現(xiàn)的實踐現(xiàn)在，我們正式進入制作環(huán)節(jié)。為確保安全與效率，建議以4-6人小組為單位，分工完成"材料準(zhǔn)備-結(jié)構(gòu)搭建-電路連接-初步調(diào)試"四個階段。1材料清單與工具準(zhǔn)備（需提前2天準(zhǔn)備）考慮到小學(xué)實驗室的條件和安全性，我們選擇"低成本、易獲取、可替換"的材料：|類別|具體物品|說明||------------|--------------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------------------||核心部件|玩具四驅(qū)車小馬達(dá)（3V直流電機）|選擇帶轉(zhuǎn)軸的型號，轉(zhuǎn)軸需能固定扇葉；避免使用大功率電機，防止電流過大||扇葉材料|塑料瓶（如礦泉水瓶）、硬卡紙、竹片|塑料瓶材質(zhì)輕便且耐折，適合初學(xué)者；硬卡紙需用透明膠帶加固邊緣防撕裂|1材料清單與工具準(zhǔn)備（需提前2天準(zhǔn)備）|支撐結(jié)構(gòu)|硬紙板（或木板）、吸管（或細(xì)竹條）、熱熔膠槍（或白乳膠）、剪刀、直尺|底座需穩(wěn)定，建議用15cm×15cm的硬紙板；吸管作為轉(zhuǎn)軸支架，需提前打孔|01|電路元件|細(xì)導(dǎo)線（帶絕緣皮）、LED燈（3V）、小型萬用表（可選）、電池盒（可選）|LED燈用于直觀顯示是否發(fā)電；萬用表可測量電壓，適合有基礎(chǔ)的小組|02|輔助工具|圓規(guī)、量角器、記號筆、透明膠帶、回形針（或小螺絲）|用于扇葉設(shè)計、角度測量和部件固定|03安全提示：使用剪刀、熱熔膠槍時需由組長統(tǒng)一管理，熱熔膠槍需提前告知"膠頭高溫，不可觸碰"；塑料瓶切割時建議用美工刀，需教師協(xié)助。042扇葉的設(shè)計與制作（關(guān)鍵步驟）扇葉是風(fēng)力發(fā)電機的"能量收集器"，其設(shè)計直接影響發(fā)電效果。我們采用"模仿真實風(fēng)機"的思路，分三步完成：2扇葉的設(shè)計與制作（關(guān)鍵步驟）2.1確定扇葉基本參數(shù)數(shù)量：建議3葉（真實風(fēng)力發(fā)電機多為3葉，兼顧效率與穩(wěn)定性）；長度：根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸長度調(diào)整，建議5-8cm（過長會增加重量，過短捕獲風(fēng)能少）；角度（槳距角）：初始設(shè)定為15-20（用量角器測量，扇葉與水平面的夾角）。2扇葉的設(shè)計與制作（關(guān)鍵步驟）2.2制作扇葉模型取一個2L塑料瓶，沿豎直方向剪下寬3cm的長條（共3條），用剪刀將長條一端剪成"流線型"（類似飛機機翼的前緣圓鈍、后緣尖銳），另一端剪出2cm的缺口（用于固定在轉(zhuǎn)軸上）。如果用硬卡紙，需用透明膠帶包裹邊緣，防止撕裂。2扇葉的設(shè)計與制作（關(guān)鍵步驟）2.3固定扇葉與轉(zhuǎn)軸將扇葉缺口對準(zhǔn)馬達(dá)轉(zhuǎn)軸，用回形針或小螺絲固定（注意對稱分布，避免轉(zhuǎn)動時失衡）。固定后輕輕轉(zhuǎn)動扇葉，檢查是否有卡頓——如果某片扇葉明顯偏斜，需調(diào)整固定位置。3底座與支撐結(jié)構(gòu)的搭建底座的作用是固定馬達(dá)并保持整體穩(wěn)定，需滿足"重心低、支撐穩(wěn)"的要求：3底座與支撐結(jié)構(gòu)的搭建3.1制作底座平臺用硬紙板裁剪一個15cm×15cm的正方形，在中心位置用圓規(guī)畫一個直徑2cm的圓（用于固定馬達(dá)）。如果用木板，需提前打磨邊緣，避免劃傷。3底座與支撐結(jié)構(gòu)的搭建3.2固定馬達(dá)與支架將馬達(dá)底部用熱熔膠（或雙面膠+白乳膠）粘在底座中心圓內(nèi)，確保馬達(dá)轉(zhuǎn)軸垂直向上。取兩根吸管（長10cm），分別粘在馬達(dá)兩側(cè)作為輔助支架（防止馬達(dá)傾倒），吸管頂端與馬達(dá)外殼接觸即可，不可阻礙轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。3底座與支撐結(jié)構(gòu)的搭建3.3加裝風(fēng)向調(diào)節(jié)裝置（可選）為了讓扇葉始終正對風(fēng)向，可在底座后方粘一個"尾翼"：用硬卡紙剪一個10cm×5cm的矩形，豎直粘在底座邊緣。當(dāng)風(fēng)吹來時，尾翼會推動底座轉(zhuǎn)動，使扇葉正對風(fēng)源（類似風(fēng)向標(biāo)原理）。4電路連接與初步調(diào)試電路連接是"將電能輸出"的關(guān)鍵，需注意正負(fù)極與回路的完整性：4電路連接與初步調(diào)試4.1導(dǎo)線的處理取兩根細(xì)導(dǎo)線，剝?nèi)啥?cm的絕緣皮（用指甲剪小心操作，避免剪斷銅絲）。將其中一根導(dǎo)線的一端纏繞在馬達(dá)的正極（紅色接線柱），另一端連接LED燈的正極（長腳）；另一根導(dǎo)線連接馬達(dá)負(fù)極（黑色接線柱）與LED燈負(fù)極（短腳）。4電路連接與初步調(diào)試4.2測試發(fā)電效果01用吹風(fēng)機（冷風(fēng)檔）從側(cè)面吹動扇葉（距離30cm，風(fēng)速調(diào)至中擋），觀察LED燈是否亮起。如果不亮，可能是以下原因：02電路接觸不良：檢查導(dǎo)線是否松動，可用萬用表測量馬達(dá)兩端是否有電壓（正常轉(zhuǎn)動時應(yīng)有0.5-2V）；03扇葉角度不對：調(diào)整扇葉槳距角至20-25（更有利于捕獲風(fēng)能）；04馬達(dá)轉(zhuǎn)向錯誤：部分馬達(dá)需要順時針轉(zhuǎn)動才能發(fā)電，可嘗試改變吹風(fēng)方向。05小技巧：如果LED燈微亮但不明顯，可串聯(lián)一個小型電池盒（1.5V），觀察燈光是否變亮——這能幫我們判斷是發(fā)電不足還是電路問題。04優(yōu)化與拓展——從"能發(fā)電"到"更高效"的升級優(yōu)化與拓展——從"能發(fā)電"到"更高效"的升級完成基礎(chǔ)制作后，我們可以通過"變量控制實驗"探索優(yōu)化方案，這也是科學(xué)探究的核心環(huán)節(jié)。1探究扇葉參數(shù)對發(fā)電效率的影響以"扇葉數(shù)量"為例，設(shè)計對比實驗：|實驗組別|扇葉數(shù)量|扇葉長度|槳距角|風(fēng)速（吹風(fēng)機檔位）|LED燈亮度|萬用表電壓（V）||----------|----------|----------|--------|---------------------|------------|------------------||1|2葉|6cm|20|中擋|較暗|0.8||2|3葉|6cm|20|中擋|明亮|1.5||3|4葉|6cm|20|中擋|較暗|1.0|通過數(shù)據(jù)可知：3葉扇葉的發(fā)電效率最高（2葉捕獲風(fēng)能少，4葉增加轉(zhuǎn)動阻力）。類似地，我們還可以探究"扇葉長度""槳距角""材質(zhì)（塑料vs卡紙）"等變量的影響。2提升穩(wěn)定性的改進方案如果發(fā)電機在高速轉(zhuǎn)動時出現(xiàn)晃動，可嘗試以下方法：01加重底座：在硬紙板底座上粘幾個硬幣（用透明膠帶固定），降低重心；02加固轉(zhuǎn)軸連接：用熱縮管（或細(xì)電線）纏繞扇葉與轉(zhuǎn)軸的連接處，防止松動；03調(diào)整尾翼角度：如果尾翼過大導(dǎo)致底座轉(zhuǎn)動不靈活，可剪短尾翼長度至8cm。043拓展應(yīng)用：自制"風(fēng)力充電裝置"學(xué)有余力的小組可以嘗試：將發(fā)電機輸出端連接到手機充電模塊（需教師指導(dǎo)），用風(fēng)力為小容量電池（如紐扣電池）充電。這一拓展能讓我們更深刻理解"電能存儲"的重要性，也為后續(xù)學(xué)習(xí)"新能源存儲技術(shù)"埋下伏筆。05總結(jié)與升華——從實踐到理念的跨越總結(jié)與升華——從實踐到理念的跨越回顧整個制作過程，我們經(jīng)歷了"認(rèn)知原理→設(shè)計制作→測試優(yōu)化→拓展創(chuàng)新"的完整科學(xué)探究流程。這不僅是一次"做一個裝置"的實踐，更是一次"用科學(xué)解釋現(xiàn)象、用技術(shù)解決問題"的思維訓(xùn)練。當(dāng)我們看到自己制作的發(fā)電機點亮LED燈時，看到