青少年科技创新发明实践趣味科学实验活动18个(word版)

本文档编辑整理了18个趣味科学活动，都是少年儿童、小学生喜爱的科技小制作与小发明。是培养青少年科技创新精神与实践能力的好资料。每个活动所需材料都可以从日常生活中找到。word版本，也可以选编成自制教材、讲义等。

目录

1 九连环 (3)

2 制作孔明灯 (6)

2 蜡烛抽水机 (10)

3 自制放大镜 (14)

4 自制伽利略望远镜 (17)

5 制作简易太阳灶 (21)

6 自制发电机 (24)

7 中国结 (27)

8 制作叶脉书签 (47)

9 立体贺卡的制作 (49)

11 基本木工工具及使用 (52)

12 鹰形指南针 (57)

13 自制希罗喷泉 (59)

14 篆刻技术 (63)

15 制作馒头 (68)

16 折纸 (70)

17 发明技法（二） (82)

18 我校获奖小发明项目介绍 (89)

1 九连环

九连环是中国传统的有代表性的智力玩具，凝结着中国传统文化，具有极强的益智性和趣味性。九连环对于开发人的逻辑思维能力及活动手指筋骨大有好处。同时它还可以培养学习工作的专注精神和耐心。

九连环历史非常悠久，据说发明于战国时代。宋朝以后，九连环开始广为流传。在明清时期，上至士大夫，下至贩夫走卒，大家都很喜欢它。很多著名文学作品都提到过九连环，《红楼梦》中就有林黛玉巧解九连环的记载。在国外，数学家卡尔达诺在公元1550年已经提到了九连环。后来，数学家华利斯对九连环做了精辟的分析。格罗斯也深入研究了九连环，用二进制数给了它一个十分完美的答案。

九连环是由九个圆环、手柄、横板和环杆组成。圆环套装在横板和手柄上的。按照一定的程序反复操作，可使9个圆环分别解开。2003年3月8日，中国甘肃省嘉峪关市的王仲斌以3分57秒成功解出九连环，进入吉尼斯世界纪录大全。

【九连环的解套】

如图所示，九连环是由九个环通过九根杆相连的，有一个手柄穿过，游戏的目的就是要将手柄从环中取出。解开九连环共需要341步，只要上或下一个环，就算一步，不是在框架上滑动。九连环的解下和套上是一对逆过程。

【基本技法】

有两种最基本的方法可以不使用任何手段将环从手柄上解脱下来。

第一种：将第一环从手柄的前端绕出，它就可以从手柄的中缝中掉落下来，

从而解下第一环。

第二种：我们可以将九连环的前两个环一起从手柄的前端绕出，从手柄的中缝里放下，从而解下第一环和第二环。

这两种解法是最基本的，它构成了九连环解法的基础，也是九连环在构成中最奇妙和最不可思议的部分。

【飞跃】

在前述的两种基本技法之外，还有一种技法是必须特别指出的，它叫飞跃。在前两环解下之后，第三环是解不下来的；但是，第四环可以解下来。第四环可以绕过手柄的前端，从中缝中落下。这种避开需要马上解下的环而解它上一层次的环的方法，叫做飞跃。

【演绎】

从上图中我们还不难看出，当前面只有一环时，紧跟的后一环可以解下来。那么，怎样把第三环解下来呢？方法是：把第二环上上去，不能上第一环，这样就可以解下第三环。

【归纳】

九连环的每个环互相制约，只有第一环能够自由上下。要想下/上第n个环，就必须满足两个条件（第一个环除外）：

1.第n-1个环在架上；

2.第n-1个环前面的环全部不在架上。

要想下第九环，必须满足以下两个条件：第八环在架上；而第一～七环全部不在架上。在初始状态，前者是满足的，现在要满足后者。照这样推理，就要下第七环，一直推出要下第一环，而不是下第二环。先下第二环是偶数连环的解法。上下第二环后就要上下第一环，所以在实际操作中就同时上下第一、二环，这是两步。

请你试一试，把所有的环都取下来，再套上去。

2 制作孔明灯

你乘坐过热气球遨游蓝天吗？现在我们可以自己动手制作一个“孔明灯”它也能自动升空，特别是在夜晚放飞更是绚丽夺目。

孔明灯“会飞”原因是燃料燃烧使周围空气温度升高，密度减小上升，从而排出孔明灯中原有空气，使自身重力变小，空气对它的浮力把它托了起来。由分析可知孔明灯要起飞，它的质量不能超过一定值，质量越小越容易起飞。

【制作方法一】

材料：大号极薄的塑料袋一只、竹篾1.5米、细铜丝、固体酒精（是“火锅店”用的那种，如果没有，可以用煤油）、透明胶、卫生纸。

制作步骤：

①取一只大号极薄的塑料袋，手提处剪平。

②取一根长1.3米的竹蔑，用刀削成直径0.3cm的细条，捆扎成圆形圈，用细铜丝以＋型与竹子连接作为加热支架。

③把“圈”套在塑料袋外面，然后从里面向外翻折，将折过来的“边”用塑料胶带粘上。

④在＋型的中央拧上一根铁丝，放酒精块。（如果用煤油，就绑上适当的卫生纸用来倒煤油）。孔明灯就做好了。

注意事项：

①酒精不宜太重，一般可使总质量(方便袋、细铜丝、卫生纸的总质量)在5g 以下较易起飞。

②细铜丝长度要适当，以使酒精燃烧后不致溶化塑料袋为好。

③如果想把它拉下来，事先可在细铜丝中间再系一根细铜丝让它下垂。

放飞安全提醒：

放飞时较危险，禁止一个人操作，必须有其他人协助。首先要选择一个宽敞，四周无高树和电线的地方，晚上放飞的观赏效果很好，放飞时一人把孔明灯的薄膜从上面提起，另一人点燃固体酒精（如果用煤油，则先将中央的卫生纸沾少许煤油）。燃烧使薄膜内的空气受热变轻，提灯的人感觉孔明灯的薄膜膨胀变轻，（此时较危险，不注意的话容易将薄膜点燃。如果放飞的场地有树枝把灯挂住，就会发生火灾，一定要小心）即刻顺手缓缓放出，孔明灯徐徐自动升空。达到一定高度后，空气稀薄，燃烧逐渐熄灭，不足以支撑它继续升起，或燃料烧完，孔明灯没有上升的动力后，跌落。

【制作方法二】

材料：三张薄磅纸、固体胶、竹篾（或木条）2米、细铜丝（或细铁丝）、酒精（或煤油）、透明胶、卫生纸。

制作步骤：

（1）气仓

三张薄型白纸（整张大）按照长边对折之后，接着按照图示中的尺寸裁切纸张。基本上就是类似于半水滴状的构型就行。需要三张同样的。用胶布粘成一个气仓，气仓口约直径为50cm。

（2）支架

找一根细竹篾（或木条），直径为0.5cm，长度200cm，用透明胶扎成一个圆环，圆环直径50cm，用胶布粘到气仓口。

（3）燃料环

用细竹篾扎成一个直径12cm的圆环，绕上适量的卫生纸。用细铁丝杂成一个十字架，把燃料环扎在十字架中心。

（4）调试放飞

三个人配合，两个人提好气仓，一个人在燃料环倒上酒精（或煤油），点燃燃料环，片刻气仓便鼓起来。若“孔明灯”不能升空，应调节火势的大小，直到“孔明灯”能自动升空为止。

【知识积累】

中国载人航天工程，是我国空间科学实验的重大战略工程之一，于20世纪90年代初期开始筹划，并确定了三步走的发展战略。第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验。第二步，在第一艘载人飞船发射成功后，突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。第三步，建造载人空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

2012年6月16日18时37分，神舟九号飞船乘长征二号F遥九火箭，从酒泉卫星发射中心腾空而起。这是长征火箭的第165次发射，也是神舟飞船的第四次载人飞行。中国航天员景海鹏、刘旺、刘洋将第一次入住“天宫”。33岁的刘

洋也成为中国第一个飞向太空的女性。6月29日飞船安全返回地面。这次载人交会对接任务的圆满成功，实现了我国空间交会对接技术的又一次重大突破，标志着我国载人航天工程第二步战略目标取得了具有决定性意义的重要进展。

2 蜡烛抽水机

【思考】

你知道抽水机是怎样将水抽出来的吗？

抽水机又名“水泵”。离心式水泵是利用大气压的作用，将水从低处提升至高处的水力机械。它由水泵、动力机械与传动装置组成。它广泛应用于农田灌溉、排水以及工矿企业与城镇的给水、排水。本节课我们来探究抽水机的原理。

【准备】

玻璃杯、蜡烛、比玻璃杯口稍大的硬纸片、塑料管、凡士林少许、火柴、水半杯

【操作】

1.先将二根吸管折成门框形并连接起来，硬纸板打个小圆洞（不宜过大），将塑料管一头穿过硬纸板。

2.用橡皮泥把硬纸板与吸管的接触处密封好。

3.把2个玻璃杯并排放在桌子上，并在空杯中点燃蜡烛。

4.用穿有塑料管的硬纸片盖上空杯子口，把硬纸板与杯子接触的地方密封好，并使塑料管的另一头没入右边杯子水中。

5.过一会儿，你就会发现蜡烛灭了，水从右边流入左边的杯子中。

【科学原理】

蜡烛燃烧用去了左边杯中的氧气，瓶中气压降低，右边杯压力使水向左杯流动，直到两杯水面承受的压力相等为止。到那时左杯水面高于右杯水面。

注意：蜡烛点然后固定在左边玻璃杯底部时注意安全，小心烧手。

【知识积累】

离心式抽水机工作原理

离心式抽水机也叫离心水泵。离心泵一般具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点，应用于多种行业。如农业、石油、化工、医疗等。2012年2月，美国医生比利·科恩（Billy Cohn）和巴德·弗朗茨（Bud Frazier）成功地为一名垂死的患者安装了一台人工装置（离心泵）以替代其心脏功能。病人在手术之后，病人的心脏被“机器”替代，血液继续在他的体内循环流动。然而当医生们用听诊器听他的胸腔时，却听不到心跳声，有的只是轻微的嗡嗡声而已。这是离心泵在医学上的一个应用。

一、基本构造

二、工作原理

离心泵是依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力作用下获得了能量以提高了压强。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水，防止气蚀现象发生。当叶轮快速转动时，叶片促使水很快旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大气压力（或水压）的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽水。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出水量减少，对水泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故！所谓的气蚀是指：离心泵启动时，若泵内存在空气，由于空气的密度很低，旋转后产生的离心力很小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将液位低于泵进口的液体吸入泵内，不能输送流体的现象。

【思考】

离心式水泵的抽水高度称为扬程。它是采用“吸进来”、“甩出去”,的方法

来抽水的。第一级扬程称为“吸水扬程”, 第二级扬程称为“压水扬程”,靠叶片旋转把水甩出去,水甩出去的速度越大,这一级扬程也越大。那么理论上离水式水泵的扬程究竟有多高？

3 自制放大镜

放大镜(英文名称：magnifier)：用来观察物体微小细节的简单目视光学器件。许多地方都要用到放大镜，如实验室、老年人、医生。放大镜是由透明材质（如玻璃）做成的。本节课我们来学习制作放大镜。

【准备】

一个破碎的小灯泡、酒精灯、镊子、小纸板一块。

【步骤】

1.用镊子夹取小灯泡上的一块玻璃，放到酒精灯上加热，注意用外焰加热，加热到大约600摄氏度左右，玻璃变软。逐渐形成小圆珠状玻璃。

2.夹离火焰，让玻璃在空中自然冷却，差不多时再放到纸上。小圆珠状玻璃就做好了。

3.在小纸板上钻一个与小珠大小相近的洞，把小玻璃珠镶进去。

4.通过小珠看物体，可以看到放大的像，自制放大镜做成。

【知识积累】

玻璃

玻璃是非晶体，没有固定融点和凝固点，只有软化点，普通玻璃的软化点为600度，普通的酒精灯就足以使它软化，普通玻璃是由纯碱、石灰石、石英和长石为主要原料，混合后在玻璃窑里熔融、澄清、匀化后加工成形，再经退火处理

而得玻璃制品，普通玻璃主要成分大致为CaO∶Na

2O∶6SiO

2

，它是磷酸钠、硅酸

钙和二氧化硅熔合在一起的物质。在软化时可以制成任何形状的制品。除普通玻璃外，还有以硼酸盐、磷酸盐、氟化物为主的特种玻璃。

特种玻璃是相对普通玻璃而言，用于特殊用途的玻璃。产品涉及的名称有：单向透视玻璃、耐高压玻璃、耐高温玻璃、光学玻璃、微晶玻璃、防火玻璃、钢化玻璃、夹丝玻璃、防弹玻璃等。

钢化玻璃是普通平板玻璃经过再加工处理而成一种预应力玻璃。抗拉度是普通玻璃的3倍以上，抗冲击是普通玻璃的5 倍以上。钢化玻璃不容易破碎，即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂，对人体伤害大大降低。

单向透视玻璃（又称：原子镜、单面镜、单反玻璃），是一种对可见光具有很高反射比的玻璃。单向透视玻璃主要适用于隐蔽性观察窗、孔等。该产品可用在公安局、看守所、派出所、监狱、法院、检察院、卡拉OK、办公室、幼儿园、精神病医院等特殊场所。

耐高压玻璃是指在一定的压力冲击下玻璃整体结构依然保证完整、不破裂的特种玻璃。耐高压玻璃由特殊材料加工而成，其抗压性能是普通玻璃10-20倍，是高压容器、阀门管道、液位计、仪器仪表的理想窗口材料，广泛应用于化工、石油、电力、制药、机械制造等领域。

耐高温玻璃也叫作耐热玻璃、耐温玻璃、耐高温的玻璃，耐高温玻璃隶属硅酸盐玻璃系列，是指能够耐受一定温度的玻璃，一定温度包括有明火存在的高热

场合以及无明火存在的热空气场合，是硅酸盐玻璃庞大家族中的一员。

防弹玻璃实际上就是夹层玻璃的一种，只是构成的玻璃多采用强度较高的钢化玻璃，而且夹层的数量也相对较多。多采用于银行或者豪宅等对安全要求非常高的装修工程之中。

酒精灯

酒精灯是以酒精为燃料的加热工具，广泛用于实验室，工厂，医疗，科研等。由于其燃烧过程中不会产生烟雾，因此也可以通过对器械的灼烧达到灭菌的目的。又因酒精灯燃烧过程中产生的热量，可以对其他实验材料加热。它的加热温度达到400—1000℃以上。且安全可靠。酒精灯又分为挂式酒精喷灯和坐式酒精喷灯以及常规酒精灯，实验室等一般以玻璃材质最多。

使用酒精灯时，先要检查灯芯，如果灯芯顶端不平或已烧焦，需要剪去少使其平整，然后检查灯里有无酒精，灯里酒精的体积应大于酒精灯容积的1／4，少于2／3。在使用酒精灯时，应注意，绝对禁止用酒精灯引烧另一盏酒精灯，而应用燃着的火柴或木条来引燃；用完酒精灯，必须用灯帽盖灭，不可用嘴去吹灭，否则可能将火焰沿灯颈压入灯内，引起着火或爆炸。不要碰倒酒精灯，万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，不要惊慌，应立即用湿抹布扑盖。

酒精灯是由灯帽、灯芯和盛有酒精的灯壶三大部分所组成。正常使用的酒精灯火焰应分为焰心、内焰和外焰三部分。外焰的温度最高，内焰次之，焰心温度最低。

酒精灯不用时，应盖上灯帽。如长期不用，灯内的酒精应倒出，以免挥发；同时在灯帽与灯颈之间应夹小纸条，以防粘连。

4 自制伽利略望远镜

望远镜可以看到远处的物体。两个凸透镜或者一个凸透镜和一个凹透镜可以做成望远镜。在这里带给大家一种自制望远镜的方法，网上和实体店里卖的望远镜不免有些贵，而自制的话，你只需要一个放大镜一个凹透镜就可以了。

首先我们了解一下望远镜的放大原理，望远镜放大的倍数计算公式是：放大的倍数=物镜的焦距除以目镜的焦距，也就是说，物镜的焦距越大，目镜的焦距越小，放大倍数就越大。我们准备做的是伽利略望远镜，伽利略望远镜凸透镜为物镜，凹透镜为目镜的。这样在目镜看到的正是正立的、放大的像。（可选物镜焦距30cm，目镜焦距-5cm，仅供参考）

【准备】

大直径放大镜（凸透镜）一只、小直径凹透镜一只、废弃的纸盒（或瓦楞纸板）、透明胶带、双面胶、美工刀、直尺。

【制作步骤】

1.做望远镜镜身。首先计算望远镜长度的尺寸，凸透镜焦距30cm，凹透镜焦距5cm，考虑了望远镜的伸缩放大性能，最所以可以把望远镜的长度确定在最短时24.5cm，伸长最长时35.5cm。依据这个尺寸我们用废纸箱壁纸、刀、胶带，做出可以伸缩的望远镜身，镜身直径应大于物镜的直径。两个伸缩内嵌的机身一定要精准契合。

2.安装镜头。我们将一块纸板切割成正方形，中间挖洞，用透明胶将镜头固定，再固定到镜身上，一前一后，如下图为目镜，物镜也这样做的。

3.最后做成的样子如图，望远镜的清晰度取决于镜头的好坏，一般认为玻璃的透光强于塑料，而看到的事物的宽阔度取决于物镜的直径，物镜直径越大，看到的视野越宽阔。

美工刀是切割纸板的非常好的选择，刀尖不好用了就可以掰断。锋利的刀片会使切割面平滑整齐。

望远镜镜身的四片纸板的组装是有诀窍的，大家可以仔细看图片，每块纸板在用胶带拼装成立方筒之前，横截面上看，都是做成了梯形。大家可以自己感悟一下。

【知识积累】

望远镜是一种利用透镜或反射镜以及其他光学器件观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼，使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。1608年，荷兰的一位眼镜商汉斯·利伯希偶然发现用两块镜片可以看清远处的景物，受此启发，他制造了人类历史上的第一架望远镜。1609年意大利佛罗伦萨人伽利

略发明了40倍双镜望远镜，这是第一部投入科学应用的实用望远镜。经过近400多年的的发展，望远镜的功能越来越强大，观测的距离也越来越远。根据物镜的种类可以分为三种：

1.折射望远镜（伽利略望远镜，开普勒望远镜）

用透镜作物镜的望远镜。分为两种类型：由凹透镜作目镜的称[伽利略望远镜]；由凸透镜作目镜的称[开普勒望远镜]。因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。其中以双透镜物镜应用最普遍。

伽利略望远镜的物镜是会聚透镜而目镜是发散透镜的望远镜。光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。其优点是镜筒短而能成正像，但它的视野比较小。把两个放大倍数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置，称为“观剧镜”；因携带方便，常用以观看表演等。伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。其优点是结构简单，能直接成正像。

2.反射望远镜(牛顿望远镜，卡塞格林式望远镜)

用凹面反射镜作物镜的望远镜。可分为[牛顿望远镜].[卡塞格林望远镜]等几种类型。反射望远镜的主要优点是不存在色差，当物镜采用抛物面时，还可消去球差。但为了减小其它像差的影响，可用视场较小。

3.折反射望远镜(施密特望远镜，马克苏托夫望远镜)

在球面反射镜的基础上，再加入用于校正像差的折射元件，可以避免困难的

大型非球面加工，又能获得良好的像质量。比较著名的有施密特望远镜，它在球面反射镜的球心位置处放置一施密特校正板。它是一个面是平面，另一个面是轻度变形的非球面，使光束的中心部分略有会聚，而外围部分略有发散，正好矫正球差和彗差。还有一种马克苏托夫望远镜。