小学科学实验手工制作教程
自制简易风向标
（一）实验目的
了解风向标的工作原理,能够自行制作一个简易风向标，并学会通过它判断风向。
（二）材料准备
- 硬纸板：一大一小两块，小的用于剪出箭头形状，大的作为底座。
- 吸管：1 - 2 根，用于支撑和固定。
- 棉线：一段，用于悬挂风向标。
- 大头针：1 个，用于固定箭头与吸管。
- 剪刀：用于裁剪硬纸板等材料。
- 胶水：适量，粘贴部件。
- 铅笔：用于标记、钻孔等操作。
（三）制作步骤
- 制作箭头
- 从小块硬纸板上剪下一个箭头形状,可先在纸上画出大致轮廓，再用剪刀仔细裁剪，确保边缘平整，箭头长度根据吸管粗细合理调整，一般比吸管稍长即可，例如箭头长约 8 - 10 厘米。
- 用铅笔在箭头尾部轻轻戳一个小孔,注意不要戳透，以便后续固定。
- 组装支撑结构
- 取一根吸管,从中间垂直穿过另一根吸管，交叉处用胶水固定，形成一个稳定的十字支撑架，竖直吸管作为支柱，水平吸管用于固定箭头。
- 将带有箭头的吸管水平固定在十字支撑架的顶端,可以用大头针穿过箭头尾部的小孔，再插入水平吸管，使箭头能够灵活转动，然后用胶水加固大头针与吸管的连接处。
- 制作底座
- 在大硬纸板上剪出一个圆形或方形底座,大小以能稳定放置风向标为宜，直径或边长大约 10 - 15 厘米。
- 在底座中心用铅笔钻一个小孔,孔的大小要能让悬挂风向标的棉线穿过。
- 整体组装
- 将棉线的一端系在风向标十字支撑架的竖直吸管顶部,棉线长度根据实际需要调整，要保证风向标悬挂后底部不接触桌面且能自由摆动。
- 把棉线的另一端穿过底座的小孔,在底座下方打结固定，使风向标能够垂直悬挂在底座上方，且箭头处于自然下垂状态。
（四）实验原理
风向标是根据风的作用力来指示风向的,当风吹来时，箭头部分会受到风的压力，由于箭头的形状设计，风会对箭头产生一个推力，使得箭头始终指向风吹来的反方向，就像旗帜飘动的方向与风向相反一样，通过观察箭头所指的方向，就能判断出此时的风向。
（五）注意事项
- 使用剪刀裁剪硬纸板时,要注意安全，避免剪到手指，最好在家长监护下操作。
- 大头针比较尖锐,操作时要小心，防止扎伤自己，使用完后妥善放置，避免丢失。
- 在固定箭头与吸管时,要确保大头针固定牢固，同时不能影响箭头的灵活转动，否则会影响风向标的准确性。
- 制作底座小孔时,小心操作，避免将底座戳坏，若小孔过大，可能会使棉线晃动过于明显，影响风向标的稳定性。
自制简易彩虹糖彩虹密度塔实验
（一）实验目的
直观感受不同液体的密度差异,理解密度的概念，培养动手操作和观察能力。
（二）材料准备
- 透明杯子：1 个，最好有刻度，方便观察液体体积变化，容量约 300 - 500 毫升。
- 白糖：适量，用于增加水的密度，准备一小碗即可，大约 100 - 150 克。
- 食用色素：红、橙、黄、绿、蓝、紫各少许，用于给糖水染色，模拟彩虹效果。
- 勺子：1 - 2 把，用于搅拌糖和色素，一把用来取糖，一把用于搅拌液体，避免污染。
- 滴管：1 个，用于逐滴加入色素，精准控制颜色分层效果。
- 清水：适量，初始倒入杯子约半杯，后续根据需要添加，总量大概 200 - 300 毫升。
- 搅拌棒：1 根，可用筷子代替，用于充分搅拌糖水，使糖完全溶解。
（三）制作步骤
- 配置不同密度糖水
- 在透明杯子中倒入约半杯清水,作为基础液体。
- 开始制作第一种颜色（红色）糖水：取一小勺白糖放入碗中，加入适量清水，用搅拌棒充分搅拌，直到白糖完全溶解，形成较浓的糖水溶液，然后加入几滴红色食用色素，搅拌均匀，使颜色分布均匀。
- 用滴管吸取红色糖水,缓慢地沿着杯子内壁滴入清水中，观察红色糖水下沉形成一层，由于糖水的密度比清水大，所以会沉在杯底，形成第一层红色液体。
- 接着按照同样的方法制作橙色糖水,但这次白糖的量要比制作红色糖水时稍少一点，这样橙色糖水的密度就会比红色糖水稍小，搅拌溶解并加色素后，用滴管缓慢滴入杯中，橙色糖水会分布在红色糖水之上，形成第二层。
- 依次类推,按照黄、绿、蓝、紫的顺序，每次逐渐减少白糖的用量，制作出不同密度的糖水，并依次缓慢滴入杯中，最终形成一个多层的彩虹密度塔，呈现出类似彩虹的分层效果。
- 观察与记录
- 在滴加每种颜色糖水的过程中,仔细观察液体的分层情况，记录每种颜色糖水进入杯子后的位置变化，比如哪种颜色先下沉，哪种颜色后下沉，以及它们之间的分界是否明显等。
- 完成密度塔制作后,轻轻摇晃杯子，观察各层液体的混合情况，然后再静置一段时间，看是否能重新恢复分层状态，思考其中的科学原理。
（四）实验原理
液体的密度取决于其质量和体积的比值,当向水中加入白糖时，白糖溶解在水中会增加水的密度，不同颜色的糖水中白糖的含量不同，密度也就不同，密度大的液体会在下层，密度小的液体会在上层，就像油会浮在水面上一样，因为油的密度比水小，通过控制糖水的浓度，也就是控制其密度，从而使不同颜色的糖水按照密度大小依次分层，形成了彩虹般的视觉效果。
（五）注意事项
- 食用色素只需少量即可,过多会使颜色过于浓重，影响分层效果的观察，而且可能不易清洗。
- 在搅拌糖水时,要确保白糖完全溶解，否则未溶解的白糖颗粒会影响液体的均匀性和密度准确性，可能导致分层失败或出现杂质沉淀。
- 用滴管滴加糖水时,动作要缓慢、轻柔，尽量避免液体冲击杯底已有的液体层，防止破坏分层效果，若滴加过程中出现失误，可等待液体稳定后再继续操作。
- 实验过程中要小心操作,避免将糖水洒出杯子，若不小心洒出，要及时清理桌面，防止弄脏衣物和地面。
- 该实验最好在平整、稳定的桌面上进行，以免杯子倾倒，造成实验材料浪费和实验失败。
自制指南针
（一）实验目的
知晓指南针的基本原理,掌握自制简易指南针的方法，学会用指南针辨别方向。
（二）材料准备
- 缝衣针：1 根，要确保针尖无明显损坏，能够顺利磁化。
- 磁铁：一块，用于磁化缝衣针，可选用小型的条形磁铁或马蹄形磁铁，磁力适中即可。
- 一碗清水：用于漂浮磁化后的缝衣针，水量以能轻松放入缝衣针且其能自由浮动为宜。
- 轻薄小纸片：1 - 2 张，如纸巾或薄的打印纸，用于承载缝衣针，使其能够平放在水面上。
- 指南针外壳（可选）：可以用纸盒、塑料瓶盖等自制一个简单的外壳，起到保护和固定指针的作用，让自制指南针更像一个成品。
（三）制作步骤
- 磁化缝衣针
- 将缝衣针在磁铁的一个极上来回摩擦,一般摩擦 20 - 30 次左右，方向要保持一致，比如始终从磁铁的 N 极擦向 S 极，目的是使缝衣针内部原子的排列变得有序，从而获得磁性，变成一个小磁针。
- 摩擦过程中要注意力度适中,不要用力过猛以免损坏缝衣针或磁铁，同时也要避免缝衣针被磁铁吸附住难以取下，若发生吸附情况，可轻轻转动缝衣针脱离磁铁。
- 安装指针
把磁化好的缝衣针轻轻放在轻薄小纸片上,尽量使缝衣针保持水平且平衡，确保它能在小纸片上自由转动，不会倾斜或滑落，如果缝衣针不太平稳，可以微微调整它在纸片上的位置或对纸片进行适当修剪，使其更适合放置缝衣针。
- 放入水中
将放有缝衣针的小纸片慢慢放入装有清水的碗中,注意不要让小纸片沉入水底，可通过调整纸片的大小或形状来控制其浮力，使纸片能够漂浮在水面上，带着缝衣针一起平稳地悬浮在水中，此时缝衣针就是一个简易的指南针指针了。
- 校准与测试
轻轻转动碗的方向,观察缝衣针的指向变化，待其静止后，会发现缝衣针的一端总是指向北方，另一端指向南方，这就成功制作出了一个简单的指南针，可以用它来辨别教室、家中等场所的南北方向，与已知的方位进行对比验证，检查自制指南针的准确性。
（四）实验原理
地球本身就是一个巨大的磁体,它周围存在着磁场，地磁的南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，磁化后的缝衣针也具有磁性，成为一个小磁体，在地球磁场的作用下，缝衣针的 N 极会被地磁的 S 极吸引，指向北方；S 极则被地磁的 N 极吸引，指向南方，从而通过缝衣针的指向来指示南北方向，这就是指南针的工作原理。
（五）注意事项
- 在使用磁铁磁化缝衣针时,要小心操作，避免磁铁碰到皮肤或其他金属物品，防止夹伤或损坏物品，尤其要远离易磁化的电子设备，如手机、电脑等，以免影响其正常运行。
- 缝衣针比较尖锐,在整个实验过程中要特别注意安全，不要随意挥舞或玩耍缝衣针，防止扎伤自己和他人，操作结束后应妥善放置缝衣针。
- 往水上放小纸片和缝衣针时动作要轻缓,避免水溅出或弄湿桌面过多，若水溅到缝衣针上可能会影响其磁性或导致生锈。
- 如果使用自制的指南针外壳,要注意外壳不能过紧地限制缝衣针的转动，否则会影响指南针的灵活性和准确性，只是起到一个适度的保护和固定作用即可。
相关问题与解答
（一）问题
- 在自制风向标时，为什么箭头要设计成那种形状？
- 解答：箭头的形状是经过设计的，通常采用类似机翼的形状或者流线型，这种形状使得风吹过时，空气在箭头上下表面的流速不同，根据伯努利原理，流速大的地方压强小，箭头会受到一个向上的升力，从而使箭头能够更加灵敏地转向风吹来的反方向，准确指示风向，如果箭头形状不规则或过于扁平，可能无法有效地捕捉风向变化，导致指示不准确。
- 自制彩虹密度塔实验中，如果某一种颜色糖水不小心倒多了怎么办？
- 解答：如果某一种颜色糖水倒多了，可能会破坏原本的分层顺序或使分层不明显，此时可以尝试用滴管缓慢地吸出一些多余的该颜色糖水，注意操作要轻柔，避免搅乱其他层，如果已经吸出部分后分层仍然不太理想，可能需要重新制作这一层以及上面的各层糖水，因为一旦液体混合较多，密度发生变化，就很难再恢复清晰的分层效果了，所以在制作过程中一定要小心控制每种颜色糖水的量和滴加速度。
- 自制指南针做好后，发现指针不太灵活，总是有点卡顿，怎么解决？
- 解答：指针不灵活可能是由于小纸片与水面的摩擦力较大或者缝衣针放置不平衡等原因造成的，首先可以检查小纸片的大小和形状，如果纸片过大或过重，可以适当修剪减小其面积或更换更轻薄的纸片，以减小摩擦力，其次查看缝衣针是否平整地放置在纸片上，若有倾斜可以轻轻调整使其水平平衡，确保碗放置平稳，没有晃动或倾斜，因为外界的震动或不稳定也可能影响指针的灵活性。
