科普教育

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科普教育

自然科学基础实验中心在实验教学的同时,面向北京市乃至全国开展科普工作。以物理实验中心牵头,其他分中心协助开展工作。

物理实验中心是北京科技大学国家工科基础课程教学基地的重要组成,2005年被评为北京市市级实验教学示范中心,结合中心多年本科生物理实验教学实践经验,近五年,中心老师开发了25个符合中学生认知规律的科学实践活动特色课程,核心内容紧扣中学物理知识点,原理清晰、实验现象明显、有趣生动,实践活动包括知识讲解、实验演示、动手制作、课题探究,其中学生亲自动手实践的部分不少于1课时,编写了配套课程项目指导书,2015年被北京市教育委员会首批授予“北京市中小学生实验实践课程基地”称号,充分发挥示范中心引领辐射、社会服务功能,承担了北京市初中开放科学实践活动、北京市教委“大支附”项目,每年接待数万名中、小学生进行科普教育。

多彩的动手制作、精彩的探究实验,欢迎同学们走进北京科技大学,走进物理实验中心,尽情体验科学带来的乐趣,在动手实验中感受科学实验之美。

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2019年,利用实验室资源,开发了科学性强、趣味性强的10项科普活动,面向本校教职工子女举办首届“i科学”科普公益活动,六一儿童节面向近百名我校教职工子女免费开放,服务学校教职工。

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2019年,积极参加学校定点帮扶秦安县脱贫攻坚工作,向秦安县兴国中学、桥南中学、陇城中学三所中学捐赠100套中心自主研发的“模块化线圈电磁炮”科普设备,打造秦安县北科大科普教育基地。

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项目简介:

1、中远距离无线手机充电器制作

实操内容模块化设计,学生自己动手制作无线供电系统,点亮灯泡,驱动LED屏,通过实验现象观察悟出其中道理,动手制作无线手机充电器,现场为自己的手机充电,使学生有强烈的成就感,体会未来无线充电的便捷生活方式,开阔学生视野,激发学生对科技前沿探索的兴趣。现象直观、明显、趣味性强,实践过程中既有量化数据测量,又有许多值得深入分析、讨论的内容,探究性强。

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2、电磁炮制作

电磁推进、电磁发射技术是未来人类社会发展的重要技术之一。电磁炮、电子弹射器等这一领域的技术在军事、民用、工业等方面有广泛的应用前景。项目围绕电磁感应、楞次定律等知识点而设计,在带领学生制作电磁炮的同时,引导学生了解电磁炮所蕴含的物理学基本原理,领会电磁发射技术中的能量转化规律,掌握电磁感应、楞次定律、电容串并联、能量守恒等基本物理知识,满足学生对电磁炮威力的探究欲,培养学生基本电路连接技能、实践动手能力,激发学生对自然科学的学习兴趣。课程侧重学生动手实际获得,具有科学性、探究性。

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3、超级电容器制作

超级电容器作为一种储能器件,是当今科技研究的热点。本项目是专为初中开放性科学实践活动量身打造、自主研发设计,实操内容由科研成果转化而来,拥有独立知识产权,将引导学生来认识超级电容器等当今先进的储能技术,拓展学生知识视野。课程将指导学生进行超级电容器制作和研究,通过实践活动,让学生了解储能技术里面涉及到的电压、电流、电解液等物理化学知识。通过动手制作和科学研究,来锻炼学生的动手能力和培养学生理论联系实际的习惯,提高学生的科学素养。

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4、喷水推进蒸汽船制作

项目以清晰生动的蒸汽喘振现象启迪学生对于热力学基础原理的认知和理解,利用蒸汽在热端和冷端的往复循环激发学生对热学动态过程的探究欲,启发学生理解热力学知识中能量转换和利用。并通过对喷水推进蒸汽船的制作,培养学生对自然科学的学习兴趣、实践动手能力。

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5、多级加速电磁跑制作

项目聚焦电磁发射武器系统,采用模块化设计,增强操作安全性,克服高集成度而认知困难的缺点。按功能设计成电源模块、升压模块、电容储能自动放电模块、三级励磁线圈模块,便于学生快速建立对电磁发射系统的初步认知。学生能轻松安全的通过系统搭建和操作,理解其中蕴含的基本电路知识、电磁感应基本原理等,验证电磁炮的储能、发射过程,探究提高电磁炮发射动能的方法等,满足对国防军事前沿科学知识的探究欲。

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6、超声成像

项目在中学物理课程的基础上扩展超声波部分概念,通过本课程的学习,使学生在动手中逐步了解超声波的特点和超声成像的基本原理,了解声波、超声波、次声波之间的联系与区别,了解超声波的特点与应用领域。通过动手操作超声成像设备,动手调节和对超声信号的观察分析,提高学生动手、理论联系实际能力,培养学生形成良好的“发现问题-思考问题-解决问题”逻辑思维习惯,提升学生的科学实验素养。项目内容源于生活,符合中学生认知规律,注重培养学生科学动手实践,具有科学性、探究性、延展性。

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7、磁悬浮的奥秘

本项目通过了解电流的磁效应和通电螺线管的磁场分布,利用自动控制技术中的闭环负反馈技术,搭建上拉式磁悬浮系统,测量悬浮体的悬浮距离、最大悬浮重量,探究改善悬浮能力的影响因素并对比分析,加深对前沿科学技术的理解。

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8、奇妙的光环

课程基于中学物理的光学知识进行设计并适当拓展,让学生了解光的干涉现象,理解光的干涉形成原因与实际应用,拓展学生对光学的知识视野。通过利用平凸透镜与平面镜制作牛顿环元件,利用读数显微镜观察牛顿环现象,测量牛顿环暗环直径,计算平凸透镜曲率半径等实践过程,提高学生动手、理论联系实际能力,培养学生形成良好的“发现问题-思考问题-解决问题”逻辑思维习惯,提升学生的科学实验素养。课程内容源于生活,符合中学生认知规律,侧重培养学生的实际动手能力与科学研究素养,具有科学性、探究性。

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9、阻碍水中潜艇/鱼类游速的探索

项目从阻碍舰艇行进的现象入手,引导学生探究“液体温度对液体中小球下落速度的影响”的科学问题,使学生充分体会科学研究的过程和方法,了解物体在液体中的运动与液体粘度之间的关系,学习变温粘度测试仪,控温仪等仪器的使用,测量小球在不同温度蓖麻油中的运动速度等。加深对流体力学概念的理解,旨在让学生体验科学研究的具体过程,掌握科学的分析方法,培养学生对创新与科学探究的兴趣与能力,提升学生的科学实验素养。项目内容源于生活,符合中学生认知规律,现象直观、明显、趣味性强,又有许多值得深入分析、讨论的内容,探究性强。

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10、声速的测量

项目基于中学物理振动、声学知识点设计并适当拓展,通过实际动手测量声速,绘制声波曲线,让学生理解声波的物理意义与传播特点,波长和频率之间的关系等,学习函数信号发生器、示波器的简单使用方法,认识李萨如图形及其应用,拓展学生知识视野,培养学生的逻辑思维能力、动手能力与科学探究能力,提升学生的科学实验素养。项目从课堂内容出发,符合中学生认知规律,具有科学性、探究性。

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11、智能系统基础——电学量的数字式探测

电学是初中物理中非常重要的知识点。本项目在其基础上深化电学概念,从学生感兴趣的智能系统入手,引导学生搭建数字式的红外测距探测系统,完成电压量的测量。加深学生对物理概念的理解,增强学生对科学技术的兴趣。

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12、音乐信号的激光发射和光纤传输

激光和光纤技术的发展是信息时代的基础,光纤通信已用于全球通信网、各国的公共电信网,是互联网通信的基础。本项目基于中学物理的光学内容设计并适当拓展,通过自己动手制作光纤,完成音乐芯片的模拟音乐信号和手机音乐的数字信号在光纤的传输实验,掌握光的反射定律、折射定律,理解光的全反射发生的条件,了解半导体激光器发射光强与电压的关系,进而理解光信息的传播原理,激发学生把物理基本定律应用于高新技术的创新欲望,潜移默化的增加学生学习物理的兴趣。项目内容源于生活,符合中学生认知规律。

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13、自组显微镜

人眼观察物体的能力是有限的,需要借助显微镜帮助人们观察微小的物体。本项目让同学理解如何通过透镜的组合实现放大效果。特色是初中物理知识与透镜成像规律在生活中的应用结合起来,设计符合中学生的认知规律,注重科学动手实践,聚焦开放性实践活动的主题。学生通过自组显微镜,理解光学透镜成像原理、显微镜的显微原理,对照相机、投影仪、放大镜、显微镜、望远镜等设备的物理原理有直观的理解,培养学生搭光路,调光路的能力,激发学生学习物理的兴趣,尤其是激发学生对自然科学的兴趣,培养学生养成勤于思考的习惯。

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14、磁力小列车制作

以当前科技热点----超级铁路为背景,通过各种特殊螺线管制作,干电池和强磁铁的组装,轨道的搭建和开关控制,制作出简单而神奇的磁力小列车。让学生初步认识电学、磁学、和力学的奇妙之处,引起学生探索物理现象的兴趣。对于已经学完相应物理知识的学生,能够通过有趣的现象,加深其对物理知识的认识。项目内容设置将引导学生利用万用表、特斯拉计等设备进行简单的科学研究,通过科学的方法来探索磁力小列车的奥秘。项目为制作探索类的科学实践,给学生充分的动手实践机会。

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15、金属探测器原理与制作

项目基于中学物理电磁学知识点设计并适当拓展,学生通过金属探测器电路设计及制作调试,实现探测金属的功能,考察线圈直径、匝数对金属探测器灵敏度的影响,了解金属探测器工作原理与电路控制原理,拓展学生视野。项目涉及的现象和知识略高于学生的认知水平,现象直观明显,理论知识经讲解后也易于被学生接受。

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16、扬声器原理与平面扬声器制作

项目内容源于生活,利用漆包线、磁铁、一次性纸杯、铜箔胶带与铜版纸制作动圈立体扬声器和平面扬声器。通过实践让学生了解声音的产生原因与扬声器的工作原理。纸片和一次性纸杯发出声音,可以引起初中生的好奇心。课程涉及的现象和知识略高于学生的认知水平,现象直观明显,可激发他们的求知欲,理论知识易于被学生接受。实践操作简单,学生经过实践不仅能学习相关科学知识,还能拓展学生的视野。

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17、 表面张力与超疏水纳米材料

本项目基于中学物理力学内容表面张力自主研发设计并适当扩展。超疏水纳米材料做为一种具有“不会脏,易清洁”的新型材料与表面张力密切相关,本项目最大特色是将表面张力和超疏水纳米材料结合起来,让学生深入了解表面张力及其应用,让学生了解科技前沿的同时,更进一步加深已学的物理知识。

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18、牛顿的三棱镜实验

牛顿的三棱镜实验是牛顿在光学上的重要发现,实验现象证明了白光不是一种纯的没有其他颜色的光,而是由不同颜色的单色光组成的,该实验是“世界十大物理实验”之一。本课程旨在从生活中学生感兴趣的光学现象入手,引导学生积极思考,动手操作,经典现象再现,还原历史,让学生利用分光仪观察三棱镜色散现象,使用其读数装置测量角度,计算三棱镜最小偏向角,了解三棱镜折射率计算方法。实操过程现象直观明显,突出科学性、探究性,使学生对光的色散、光的波动性有一定的认识,能解释身边见到的一些常见现象,拓展学生视野,学生从被动变主动,经过“发现问题-思考问题-解决问题”整个过程,培养学生科学思维方式养成,激发学生对自然科学的兴趣。

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19、不规则物体密度测量

密度是中学物理必须掌握的基本物理量之一,是学习后继课程压强和浮力的基础,在生活中有很多的应用,例如鉴别组成物体的材料、判定物体是实心还是空心等。很多学生对规则物体密度有一定的认识,但对不规则物体密度的测量方法却不甚了解。本课程基于有关密度、浮力等相关概念自主设计,旨在通过该课程的学习,学生能自主设计不规则物体密度测量实验方案,学会两种长度测量工具卡尺和千分尺的使用方法,并利用阿基米德原理,学会流体静力称衡法测量不规则物体的密度的方法。本课程侧重学生科学动手实践,培养学生科学思维方式养成,引导学生思考不规则物体密度测量的方法,内容符合中学生认知规律,侧重学生理论实际相结合,具有科学性、探究性。

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20、电子电荷的秘密

1907-1913年密立根通过实验发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍,并测量了电子电荷的值,1923年获得了诺贝尔物理学奖,进一步证实了电子的存在,揭示了电荷的非连续性。学生通过课程的学习,了解电荷的量子化,对原子、电子等微观粒子有初步的认识,加深对电荷、重力、电力等抽象概念的理解,拓展学生对微观粒子世界的认识。尤其是通过获得诺贝尔奖的经典物理实验再现,激发学生的求知欲,学习密立根通过油滴实验精确地测定基本电荷量e的方法,体会其是一个不断发现问题并解决问题的过程,领会实验中如何将微观量测量转化为宏观量测量的巧妙设想和精确构思,以及用比较简单的仪器,测得比较精确而稳定的结果等,经过“发现问题-思考问题-解决问题”整个过程,培养学生科学思维方式养成,激发学生对自然科学的兴趣。

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21、走进纳米世界——纳米薄膜物性测量

纳米材料是指三维空间中至少有一个方向的尺寸处于纳米尺度范围的材料的总称,纳米薄膜就是人工制作的厚度约在几个或者几十或者上百纳米的固体膜,很多特性与块体材料相比有巨大的变化,本课程紧扣当今科技热点—“纳米材料”,旨在让学生了解纳米材料的神奇特性,通过“纳米薄膜电阻率的测量”实验探究纳米金属薄膜不同于块体材料的电学性能,探索纳米尺寸效应产生的原因,拓宽学生对当今科研前沿的认识和科学探索能力的培养,加深对初中物理电学概念的理解,拓展学生知识视野,锻炼学生的动手能力和科学分析能力,培养学生科学逻辑思维方式,激发学生对自然科学的兴趣。

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22、自制光学“魔术墙”

项目基于中学物理光学内容自主研发设计并适当拓展,学生通过操作干涉衍射实验仪对光的波动性有一定理解,进一步利用光波的偏振现象自制“魔术墙”从而体会光学现象的神奇。项目设计为两人一组动手实验,相互配合完成“魔术墙”的制作。光的偏振现象应用广泛,例如,偏振光天文罗盘;摄影镜头前消除反光的偏振镜;使用偏振镜看立体影等。项目特色是物理知识与应用相结合,注重科学动手实践,并留给同学们课后探索思考的空间。项目内容源于生活,符合中学生认知规律,现象直观、明显、趣味性强,又有许多值得深入分析、讨论的内容,探究性强。

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23、长征五号运载火箭模拟器——可以飞到月球的“胖五”

项目背景是长征五号运载火箭,长征五号是中国运载能力最大的火箭系列,多次用于宇航飞船和卫星的发射。让学生了解中国的航天事业的发展情况和火箭结构的组成,掌握火箭发射的原理和火箭的结构构成,学习动量守恒定律。让学生亲手完成动量守恒的小实验,并让学生自己制作气动装置的火箭模拟发射模型,感受火箭发射的原理。并定性分析火箭模型发射高度的影响因素。

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24、发电机和电动机——给我们带来生活的动力

电是人类生活的重要元素,我们是如何制造并利用它呢?通过让学生了解和掌握电磁感应现象,亲自动手,利用线圈制作电动机的原型,组装手摇发电机,并点亮灯泡,控制变量法分析电动机转速影响因素。让学生了解和认识发电机、电动机的结构,掌握电和磁以及电磁感应现象在发电机和电动机中的应用。学会缠绕线圈、电动机原型的制作以及手摇发电机模型的制作。掌握发电机、电动机的基本原理,培养学生热爱科学的品质。

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25、示波器画画

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器,它能把肉眼看不见的电信号转换成看得见的各种图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。人们经常形象的将示波器比喻成电子工程师的眼睛,因为示波器可以将电路和系统内部的工作情况用不同的图像表现出来。从生活中的实例心电图、工程师用示波器维修计算机主板入手,循序渐进引导学生积极思考,动手操作,利用与众不同的方式画画,观察图形。现象直观、明显、趣味性强,有利于培养学生动手实践能力,促使学生科学实验素养的养成。

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