1、 1 不倒翁的秘密不倒翁的秘密 -结构中的重心结构中的重心 课程背景介绍课程背景介绍： 不倒翁是起源于中国的一种古老儿童玩具，最早记载出现于唐代。不倒 翁的外部形态像人，利用结构重心的特点制成，具有一经触动就摇摆直至恢 复直立特点。不倒翁现象对于二年级学生而言非常神奇，通过展示不倒翁现 象能激发其对探究不倒翁原理的兴趣。 通过引导学生对不倒翁的外形特征和内部结构的观察，让学生在观察实 践中了解不倒翁原理，知道不倒翁不倒的秘密在于结构中的重心问题。同时 通过指导学生动手制作不倒翁玩具模型，让学生做中学，实际感受工程力学 中重心的含义及作用，不仅仅停留于概念的理解。同时学会寻找生活中运用 重心的例
2、子，培养学生从课程内容向课外拓展的科学素养，也为以后的科学 实验制作打下基础。 课程目标：课程目标： 1.了解不倒翁的外形特征和内部结构。 2.探究适合制作不倒翁的生活材料，尝试利用日常生活中常见的材料制 作不倒翁。 3.愿意展示自己的作品，通过不断改进实践感受其中的快乐。 课程适用年级：课程适用年级：二年级 课时规划：课时规划：70 分钟 课程领域：课程领域：工程、科学、物理 课程任务：课程任务：了解重心的概念，寻找重心与物体形态结构之间的关系。知道生 活中能够制作不倒翁的材料，并描述选材的原因。通过课程引起学生对材料 设计、学习科学的兴趣，并锻炼学生尝试利用语言文字描述物体特征的能力。 教
3、学过程：教学过程： 2 一 导入（10 分钟） （一）分享你印象中的不倒翁 教师展示不倒翁玩具，同时提出以下问题，小组对问题进行讨论。 1.你在日常生活中哪里见过不倒翁？ 2.你知道不倒翁的历史由来吗？ 不倒翁是由唐代的“捕醉仙”转化而来，是古代人们劝酒的一种工具。 3.对不倒翁特点有哪些了解？ 不倒翁外形特征：底部为圆弧形，与支承面之间有一个接触点，支承面 上滚动时，接触点的位置就要发生改变。 不倒翁内部结构：不倒翁上轻下重，上部分是空心的，下部分是实心的， 总体质量集中在下部分。 （二）结果汇报 小组进行分享结果并汇报，总结得出不倒翁不倒的秘密可能与其外形特 征及内部结构有关。 同时借助简
4、短的科普视频让学生了解不倒翁的历史由来。 一开始的时候教师不需要特别多地讲解不倒翁的原理，仅让学生了解不 倒翁原理与物理学中的重心有关。在科学课中过多的专业解释会降低学生学 习的兴趣，且占用学生的动手操作时间。尝试让学生通过动手制作感受重心 对不倒翁的整体影响，在后面的环节中再对原理进行讨论。 二 执行任务（35 分钟） （一）出示任务和评价量规（10 分钟） 1.任务：同桌 2 人合作，运用所带的材料制作一个不倒翁玩具，外型装 饰不限，制作的模型成品能体现不倒翁现象。 2.材料：多种颜色的橡皮泥、彩笔、卡纸、塑料蛋壳、剪刀、透明胶等。 3. 评价量观：见表 1 表表 1 1 不倒翁玩具制作评
5、价量规不倒翁玩具制作评价量规 3 项目 分数 1 分 2 分 3 分 不倒翁现象演示 现象不明显 现象较明显 现象明显 不倒翁外部形象设计 及制作 制作普通 制作较好 制作美观 不倒翁恢复时长 时间较长 时间适中 时间较短 分工合作 分工不明确， 合作少 分工较明确， 协作 程度一般 分工合理，协作 共同完成 （二）实施任务（35 分钟） 老师提出问题，给时间学生进行思考。学生通过思考老师的问题进行自 由讨论设计方案，小组根据所得材料进行不倒翁的方案设计（包括外观设计 及内部结构设计）。按照评价量规进行作品评价。 1.通过实验你感受到不倒翁的原理吗？ 不倒翁在桌面上，受到两个外力的作用:一个是
6、重力 G，地球对不倒翁 的吸引力；另一个是支持力，桌面对不倒翁的反作用力。根据物体的平衡条 件，只要这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，不倒翁就能够 保持平衡的状态。 重心越低越稳定，所以上轻下重的物体比较稳定。在竖立情况下，不倒 翁处于平衡状态，重心和接触点的距离最小，即重心最低。不倒翁偏离平衡 位置后，重心升高，不倒翁整体趋向重心下移方向发展。因此，这种状态的 平衡是稳定平衡。所以不倒翁无论如何摇摆，总是不倒的。 2. 如何将橡皮泥固定在不倒翁底部？运用什么材料固定效果更好？ 3. 如何设计不倒翁的外观？选择什么材料制作外观比较理想？ 4.不倒翁的下部应该固定多少量的橡皮泥才能使
7、不倒翁恢复状态的时间 最短？ 学生分组领取材料。材料发放完成后按照设计方案准备不倒翁的动手实 践操作。完成后进行小组成果展示汇报。 4 三 总结和反思（10 分钟） 学生展示制作的不倒翁作品，并介绍制作理念。教师要求学生在展示时 回答下列其中一个问题，以完成本环节。 1. 你们组制作不倒翁与其他小组不一样的步骤是什么？为什么？ 2. 你们组作品制作时有创意点吗？与同学们分享下？ 3. 你们组没有完成制作任务的原因是什么？如果再做一次，你会怎么 做？ 4. 你们组作品还有需要修改的地方吗？如何修改？ 四 课后扩展（5 分钟） 利用重心的特点，还可以做许多有趣的实验和解释一些日常生活中的现 象：如：在日常生活中，不倒翁的原理有哪些应用？ 学生进行小组讨论，思考然后回答。
