1.6设计指南针（知识点+同步训练)-2025-2026学年科学三年级下册教科版

1.6设计指南针(知识点+同步训练) 知识点： 1.我国明代航海家、外交家郑和率领200多艘船组成的船队，赴周边国家进行文化交流，船上的指南针发挥了重要作用。 2.自制指南针的评价标准 （1）磁针旋转灵敏，表盘有8个方向； （2）制作材料易得、价格低廉； （3）轻巧简便； （4）外观美观。 3.让自制指南针指示方向更加准确的办法 （1）减少外部干扰：远离磁性或电子物品，避免金属物体靠近，远离强电流设备； （2）优化指南针结构：确保磁针磁性足够强，减小磁针转动过程中的阻力； （3）正确使用自制指南针：水平放置指南针，待磁针稳定后再标注方向。 4.让水浮式指南针的磁针灵活转动的方法 （1）选择轻质的浮载材料，如泡沫塑料小球、吹塑纸等； （2）用宽口碗或浅盘装水，减少水波干扰； （3）确保磁针重心在浮载材料中心，避免倾斜。 同步训练： 一、选择题 1．自制指南针需要满足的评价标准不包括(     )。 A．转动灵活，指向准确 B．制作材料易得，价格低廉 C．外壳必须是铁 2．科学课上，同学们设计的指南针的类型不可能有（   ）。 A．水浮式 B．支撑式 C．打开式 3．水浮式指南针中吹塑纸的作用是（   ）。 A．让小磁针漂浮 B．让小磁针自由转动 C．A、B都是 4．制作水浮式指南针时，下列材料最适合用来组装磁针的是（   ）。 A．薄木片B．吹塑纸 C．硬卡纸 5．我们设计指南针时，最核心的部分是 (      )。 A．塑料外壳 B．小磁针 C．刻度盘 6．我国明代航海家、外交家郑和率领200多艘船组成的船队，赴周边国家进行文化交流，船上的(    )发挥了重要作用。 A．指南针 B．GPS C．司南 7．在设计指南针时，下列做法不合适的是（   ）。 A．小组讨论，共同参与设计 B．小组长负责设计就够了，其他组员有不同分工 C．设计方案时应该参考评价标准 8．工程设计中，改进指南针的核心思路是（    ）。 A．不管现有问题，直接重新制作 B．针对评估发现的问题逐一调整 C．只修改指南针的外观，不改变功能 9．课上，各小组的同学们根据自己的设计方案制作出了指南针，在展示评估环节发现了许多问题，为此，同学们做了改进。下列改进方案不合适的是(    ) 。 A．为了避免风对悬挂式指南针的影响，将指南针悬挂在透明的瓶中 B．为了解决水浮式指南针转动不灵活的问题，增大磁针的磁性 C．为了避免风对水浮式指南针的影响，在指南针周围围一圈薄铁皮 10．下列制作指南针的步骤顺序，正确的是(    ) 。 A．实施制作→改进提升→展示评估 B．设计方案→改进提升→实施制作→展示评估 C．设计方案→实施制作→测试修改→展示评估→改进提升 二、填空题 11．水浮式指南针是利用水的浮力让磁针_______转动，从而准确指示方向。 12．我国古代航海家、外交家郑和率领船队赴周边国家进行文化交流，船上的__________发挥了重要作用。 13．水浮式指南针的设计，主要是为了减小磁针的____，让其旋转更灵活。 14．自制指南针的评价标准要求制作材料______、价格______。 15．我国明代航海家、外交家____率领船队七下西洋，船上的指南针发挥了重要作用。。 三、判断题 16．将磁针粘在塑料板上再放入水中，是水浮法的合理操作。( ) 17．指南针设计方案一旦制订完成，就不能再进行任何调整和改进。( ) 18．指南针是我国的四大发明之一，在现代生活中被广泛使用。( ) 19．我们在讨论设计出自制指南针方案后就不再进行改动了。( ) 20．我们设计指南针时要先确定指南针的评价标准。( ) 四、简答题 21．自制指南针的评价标准包含哪几个方面？ 22．影响磁针旋转灵活性的主要因素有哪些？ 五、实验题 23．实验任务：设计磁针并组装水浮式简易指南针 实验材料：条形磁铁、钢针、泡沫片、陶瓷碗、清水、剪刀、记号笔、回形针 实践与思考： (1)在设计时，哪种做法合适（    ） A．选择昂贵的材料，设计的简易指南针才更准确 B．磁针随便选择一根就行 C．根据设计图纸，一步一步去操作 (2)上述材料中，___________用来做磁针最好。 (3)组装水浮式指南针时，需将磁化后的钢针水平穿过泡沫片中心，目的是_____。随后将泡沫片轻轻放入盛有清水的陶瓷碗中，要注意避免________________影响实验效果。 (4)设计猜想，待泡沫片静止后，观察钢针的指向，用记号笔在钢针指向南方的一端标注“S”，指向北方的一端标注“N”。该现象说明指南针指示方向的核心原理是__________。 (5)用标准指南针对比校准自己设计的指南针，记录校准结果：是否能准确指示南北方向？（     ） A．准确 B．基本准确 C．不准确 第4页，共4页 第3页，共4页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C C B B A B B C C 1．C 【详解】A.指南针利用磁铁指示南北的性质工作，磁针必须能够自由转动才能准确指向，这是基本功能要求。 B.自制项目需要考虑实际可行性，材料容易寻找且成本低廉便于操作，这是制作过程中的合理要求。 C.铁是磁性材料，会吸引磁针或干扰磁场，导致指南针无法正常工作，外壳应选用非磁性材料。 故选C。 2．C 【详解】制作指南针的常见设计有水浮式、支撑式，原理都是让磁化的磁针可以自由转动，从而指示南北方向，不存在“打开式”这种指南针设计类型，因此本题选C。 3．C 【详解】水浮式指南针利用磁针指示南北的性质，吹塑纸质地轻，放置在水面上能够承载磁针，使其漂浮在水面而不下沉，同时水面摩擦力很小，能让磁针随着地球磁场自由转动指示方向，综合了漂浮与自由转动的作用。 4．B 【详解】制作水浮式指南针时，承载磁针的材料需要满足重量轻、不吸水、能稳定漂浮在水面的要求： 薄木片重量更大，会影响磁针自由转动；硬卡纸容易吸水，吸水后会下沉；吹塑纸质地轻盈、不吸水，能稳定漂浮在水面，最适合用来组装磁针，因此选B。 5．B 【详解】指南针指示方向的功能依赖于磁性部件的自由转动，而塑料外壳和刻度盘分别起保护和读数辅助作用。小磁针具备磁性且能自由转动，是实现指南针功能的关键。故选B。 6．A 【详解】郑和航海处于明代，指南针在当时已成熟并用于航海定位。GPS是现代技术，司南是战国时期的早期指南工具。故选A。 7．B 【详解】A．小组讨论共同参与能集思广益，有利于优化设计方案； B．工程设计需要团队协作，仅由组长设计无法发挥集体智慧； C．依据评价标准设计方案能确保满足制作要求。 故选B。 8．B 【详解】工程改进流程要求基于评估数据修正缺陷。无视问题或仅改外观无法达到改进目的，只有针对问题调整才是正确思路。故选B。 9．C 【详解】A．透明瓶能阻挡气流干扰，且非磁性材料不影响磁针指向。 B．磁性增强能克服水的阻力及摩擦力，使磁针转动更灵敏。 C．铁皮属于磁性材料，靠近指南针会干扰地磁场，使磁针无法正确指示南北。 故选C。 10．C 【详解】制作指南针需遵循先规划后动手的逻辑，完成制作后经过测试才能进行评估与改进。整个流程应包含设计、制作、测试、评估及改进环节，且顺序不可颠倒，选项C符合这一科学制作顺序。故选C。 11．自由 【详解】水浮式指南针利用水的浮力托住磁针，减小了磁针与支撑物的摩擦力，让磁针可以在水平面上不受阻碍地自由转动，这样磁针就能稳定跟随地球磁场，准确指示南北方向 12．指南针 【详解】郑和下西洋的船队在航行过程中，依靠指南针（也叫罗盘）来辨别方向，它能帮助船队在茫茫大海中确定航向，是远洋航行的重要导航工具。 13．摩擦力 【详解】水浮式指南针的设计原理：水浮式指南针利用水的浮力使磁针与接触物分离，减小了磁针的摩擦力，从而实现旋转更灵活的设计目的。 14． 易得 低廉 【详解】自制指南针的评价标准包括磁针旋转灵敏，表盘有8个方向；制作材料易得、价格低廉；轻巧简便；外观美观等。 15．郑和 【详解】北宋时，制成了指南针，并开始用于航海事业。南宋时指南针广泛用于航海，12世纪后期还由阿拉伯人传入欧洲，为后来欧洲航海家的航海活动创造了条件。明朝航海家郑和率领庞大的下西洋船队，能够昼夜行驶在茫茫的大海上，不迷失方向，依靠的航海仪器是指南针。 16．√ 【详解】水浮法制作指南针的核心是让磁针能在水面上自由转动，从而在地磁场作用下指示南北方向。将磁针粘在轻质塑料板上再放入水中，塑料板会浮在水面，能有效减少磁针转动时的摩擦力，保证磁针灵活转动，符合水浮法的操作要求。 17．× 【详解】指南针设计方案在测试或使用过程中可能发现不足，需根据实际问题进行优化。科学设计强调反复改进，调整结构、材料或制作方法能使指南针更精准可靠。 18．√ 【详解】指南针是利用磁铁指示南北的原理制成的，属于中国古代四大发明之一。它不仅在过去帮助人们辨别方向，现代航海、航空及日常电子设备导航等领域依然广泛应用其原理。这一描述符合科学事实，故该说法正确。 19．× 【详解】制作指南针是一个反复改进的过程。设计方案需要在制作和测试中验证，若发现磁针指向不准或转动不灵活等问题，应及时调整方案进行优化。只有经过多次改进，才能制作出合格的指南针，因此方案不是一成不变的。 20．√ 【详解】工程设计制作通常遵循明确问题、制定方案、制作与测试等流程。在制作前明确评价标准，能够为制作提供依据，并在完成后判断作品是否合格。设计指南针时先确定评价标准，有利于确保最终成品能够准确指示方向，符合设计需求，是设计过程中不可或缺的一环。 21．①磁针旋转灵敏，表盘有8个方向；②制作材料易得，价格低廉；③轻巧简便；④外观美观。 【详解】通过小组讨论和教师归纳，明确了自制指南针的四大评价标准，这是学生制订设计方案的核心依据，涵盖了指南针的功能、材料、实用性和外观等维度。具体为：①磁针旋转灵敏，表盘有8个方向；②制作材料易得，价格低廉；③轻巧简便；④外观美观。 22．①磁针的支撑方式，如水浮式、支撑式的不同设计会影响旋转阻力； ②接触物的光滑程度，接触物越粗糙，摩擦力越大，旋转越卡顿； ③磁针自身的重量，过重的磁针会增加旋转阻力，影响灵活性。 【详解】磁针的旋转灵活性由旋转过程中受到的阻力决定，支撑方式和接触面光滑程度主要影响旋转过程中的阻力，而磁针自身重量主要影响其转动惯量，阻力和惯量共同影响磁针的旋转灵活性。 23．(1)C (2)钢针 (3) 使磁针保持水平平衡，能自由转动（或减小摩擦力，让磁针灵活指示方向）； 泡沫片倾斜 / 水的晃动 / 外界干扰（或避免水流动、避免泡沫片歪斜） (4)地球是一个巨大的磁体，地磁场会使静止的磁针一端指向北方、一端指向南方（或地磁场的作用） (5)B 【详解】（1）A .简易指南针的准确性与材料昂贵程度无关，关键是操作规范和原理正确。 B .磁针需要选择容易被磁化且能保持磁性的材料（如钢针），不能随便选择。 C .科学实验需要按照设计图纸规范操作，才能保证实验效果。 故选C。 （2）钢针是铁制材料，容易被磁铁磁化，且磁化后能保持磁性，适合作为指南针的磁针。 （3）① 钢针穿过泡沫片中心，能让磁针保持水平平衡，减少倾斜带来的摩擦力，使磁针可以在水面上自由转动，准确指示南北方向。 ② 放入水中时要避免泡沫片倾斜或水的晃动，否则会干扰磁针的自由转动，影响实验结果的准确性。 （4）指南针能指示方向的核心原理是地磁场：地球本身是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，静止的磁针会在地磁场的作用下，一端指向地理北极（N 极），一端指向地理南极（S 极）。 （5）理想实验中，制作规范的指南针能准确指示南北方向；实际操作中受材料、操作等影响，常为基本准确。 答案第2页，共4页 答案第1页，共4页 学科网（北京）股份有限公司 $