科学小发明小制作 初中物理小制作100个

科学发明和小制作(初中物理100个小制作)

前几天用一个简单的塑料瓶做了一个水火箭，发射了一个L 空的视频屏幕。如何用塑料瓶制作二次水火箭？这枚火箭背后隐藏着怎样的科技教育理念？

“三，二，一！”随着全校400多名师生齐声倒计时，三枚水火箭同时发射，在天空中划出一道美丽的弧线空。

▲兰润天使外国语实验学校水火箭比赛

这是浙江安吉兰润天使外国语实验学校水火箭比赛的精彩一幕。其中，一位科学老师在发射者和学生之间不断检查指导，确保比赛顺利进行。

这位老师是王银，一位最近受欢迎的科学老师。目前在教一至四年级的理科班，也是四年级的班主任。

火星探测器-1着陆的那天，他在自己的视频号“王”上发布了一段用塑料瓶做成的水火箭发射空的视频。短短半天播放量突破1300万，被人民日报、央视新闻等媒体转载。

视频中的火箭可以实现两级分离，每一级都可以自动打开降落伞，让箭体安全着陆。巧妙的设计引起了在场同学的欢呼，并在评论区引起了众多网友的共鸣。

如何用塑料瓶制作二次水火箭？这枚火箭背后隐藏着怎样的科技教育理念？近日，北京科技报记者专程来到浙江安吉兰润天使外国语实验学校，为大家揭秘网络名人的“水火箭”。

▲王银在学校木工房。

01

第二级降落伞水火箭背后的“谜团”

在学校的木工房里，各种材料和工具摆放整齐，工艺感和仪式感迎面而来。这就是视频中网络名人水火箭“天使二号”诞生的地方。在谈到设计这款水火箭的灵感时，王银说，一切都来自校本课程的主题实践课。本课程每学期有一个主题，全校围绕主题进行跨学科、跨年级的综合学习。

“这学期正好赶上火星探测器-1的发射，所以学校制定了“Tai 空探索与人类文明”的主题，设置了“火星生存”“火箭运输”等科学课题。根据这个主题，我决定在科学手册课上开设水火箭课程，并设定了带领学生制作两级分离式水火箭的目标。”王银说。

与单级水火箭相比，两级分离水火箭的制造主要有两大难点:一是实现两级的自动分离，二是两级火箭的自动开启。

为了分离两级火箭，王银通过一段软管、一段硬管和一个单向阀制造了一个特殊的分离器。当两级火箭密封对接时，气体通过两个管道和单向阀供给两级火箭。火箭发射前，软管受到高压，内部的硬管被紧紧“托住”，强大的摩擦力使一级箭和二级箭结合在一起。随着火箭上升空，第一级箭内压力会随着不断漏水而降低。软硬管之间的摩擦力不足以束缚上面的二级箭，二级箭会在后坐力的作用下脱离一级箭。

▲两级分离水火箭分离器

“我们之所以选择制造两级分离式水火箭，是为了更模拟真实的火箭发射；另一方面，火箭分离后，二级火箭会因为重量减轻而以更大的速度前进，学生在观察后会对相关科学原理有更深刻的理解。”王银说。

二级火箭的自动开伞是另一个难题。要抓住机会打开降落伞，不能太早，也不能太晚。在尝试了多种不同的方式后，王银最终采用了最稳定的“侧开伞”方案，通过玩具上的延时发条控制伞舱的开启，使得视频中的二级火箭能够打开伞。

▲二级火箭开伞延时工具(左)原理与玩具上的延时弹簧(右)原理相似。

▲二级火箭采用侧开伞设计。

王银表示，视频中看到的水火箭并不是“完整版”，未来还会有更多的改进。“我们会根据不同的需求定制不同版本的水火箭。比如为了让它飞得更远，可以改进导轨和尾翼的设计；为了让火箭垂直降落，我们将研发制造多伞火箭。先开一把导伞，初步降低下降速度，再从顶部打开大伞，这样会使降落位置更准确，使垂直降落成为可能。”

02

锻炼能力

让孩子展示不同的自己。

据王银介绍，本学期开设了自己主导的科学手册课程，目前仍在探索和完善中。因为相关的系统课程很少，他收集了国内外的相关经验，结合自己做手工的学习经验，一步步设计了一套校本课程内容。从使用最基本的工具，一直到做一些比较复杂的小设计和小发明，都可以锻炼学生的综合能力。

▲王银指导的学生手工车

谈及开设科学手工艺课程的原因，王银承认，他发现不同的学生在教学中接受不同类型信息的能力有很大的差异。有些学生对阅读、听课等方式不够敏感，缺乏学习效率，但往往动手实践能力强，从小到大都能举一反三。开设科学手册课程为这些学生提供了一个差异化的学习平台。

王银说，他敏锐地捕捉到了这一点，因为他从小就是一个热爱动手实践的人，在动手的过程中，他获得了更多的感悟和经验，甚至超过了课本上学到的东西。在学校的木工房里，王银向记者展示了他和学生们制作的作品，包括可以连续行进数百米的手推车、可以特定方式打开的风琴盒、可以放大手机镜头焦距实现微距摄影的相机、相机辅助工具等。制作它们的初衷是为了个人兴趣和教育意义。

▲王银制造的手机模具，放置手机即可实现微距拍摄(左)和微距拍摄(右)。

“通过手工制作，我感受到了与自然的亲密交流，所以我觉得这样引导学生去感受和理解科学会更有说服力，可以从心底激发学生对自然的好奇和探索。因此，虽然我的手工课以严格著称，但它仍然很受同学们的欢迎。”王银说。

03

手工提升是综合能力。

属于“磨刀不误砍柴”

但与学生的一致好评不同，目前部分家长对科学手工课持观望或犹豫态度，甚至有家长担心做手工的科学教育效率太低，难以把握重点，影响学习效率。对此，王银表示，理科手工艺课并不像很多家长想的那样只是“玩”，而是实际上是为了培养学生解决问题的实践能力和终身成长，而不是单纯学习课本知识。

“比如我们之前设计了很多版本的水火箭的降落伞打开方案。虽然理论上没有问题，但确实是具体到发射。由于火箭处于高速运动状态，在设计中会导致各种意想不到的情况。视频中成功发射的背后可能有8-9枚破碎的火箭。这种克服困难的宝贵经验，只有通过亲身经历才能感受到。”王银说，“所以，手工课可以让孩子进入深度探索的状态，自发地感受科学探索的过程，激发他们的原始能力，而不是浪费时间。”

甚至在学习科学知识方面，王银认为参加科学手工课也能起到显著的辅助作用，属于“磨刀误砍柴”。通过课程中的动手和观察，大量的科学现象以情感的方式进入孩子的记忆。当孩子接触到相关的科学理论时，学习速度会远远超过没有亲身经历的孩子。

▲带领学生制作水火箭(朱摄)

“我在小学二年级做的一些手工，可能要等到大学二年级才能学会原理，但童年时那些模糊的印象可以让我一点点学会，这是我的亲身经历。从事教育工作后，学习了英国教育家怀特海提出的‘浪漫-精准-综合’三阶段循环理论，进一步印证了我的理解。因此，我认为在小学开展科学手工课是符合科学教育规律的。”王银动情地说。

通过科学手工课，王银正在一步步地将“从传授科学知识到提高学习能力”的教育理念付诸实践。他表示，未来将继续推动包括水火箭制造在内的科技课程的进一步发展，并将其总结成有计划、有规律的课程，为新时代的科技教育贡献力量。

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