有趣的科学实验：竹签陀螺

竹签陀螺
一、教学目标
1、让学生了解物体的重心以及物体能稳定不倒的条件。

2、通过实验，锻炼学生的动手能力，使学生能独立完成实验。

3、通过实验，锻炼学生的观察、推理、探究的逻辑思维能力。

二、教学重点与难点
教学重点：探究竹签陀螺能立住不倒的原因
教学难点：使学生理解什么是物体的重心
三、教学准备
四、教学过程
（一）回顾：回顾上次课所学内容，2-3个学生回答，教师总结
（二）情境引入
探究实验——玩游戏
总共有两个游戏，每个游戏有两关，请同学们仔细观察身体的变化。

游戏1：
第一关——踮脚站立：请几位同学站在讲台旁边，保持立正姿势，然后尽可能地踮起脚后跟保持这姿势6秒。

通关则进入下一关，否则失败回座位。

第二关——面壁思过：请第一关闯关成功者面向墙壁并保持立正姿势，此时有个限定条件是双脚的脚尖必须紧贴墙壁不允许离开。

再请同学们尽可能地踮起脚后跟保持这姿势6秒。

请同学们分析闯关者动作、身体形态的变化。

游戏2：
第一关——芭蕾舞者：请几位同学站在讲台旁边，保持立正姿势，然后尽可能地侧平举起左腿并保持这姿势6秒。

通关则进入下一关，否则失败回座位。

第二关——倚墙抬腿：请第一关闯关成功者的身体与墙壁垂直并保持立正姿势，
此时有个限定条件是右脚、右腿、右半身都要紧贴墙壁。

再请同学们尽可能地平举起左腿并保持这姿势6秒。

老师提问当同学们闯第一关时身体形态出现了怎样的变化？第二关和第一关相比难度增加在什么地方？为什么第二关没有办法闯关成功？这与什么知识点有关呢？请同学们分析讨论。

（三）知识点梳理
我们刚刚做的游戏都涉及到一个知识点——重心。

什么是重心？重心在什么地方？重心的位置可以改变吗？重心有什么作用？请同学们分享自己的想法。

老师总结（重心从字面上解释就是其重量的重心点，和学生接触过线段长度的中间点中点类似，只不过一个是以重量划分，一个是以长度划分。

规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。

不规则物体的重心，可以用悬挂法来确定。

物体的重心，不一定在物体上。

支点是把这个物体支撑起来的一个点，与重心的相对位置关系有三种）。

游戏揭秘：以第二个游戏举例，当人站在平地上的时候，支点是两只脚，重心在我们肚脐眼附近。

两个支点的中点和人的重心刚好在一条竖直的直线上，因此人可以保持平衡。

当我们抬起一只脚，身体不动的话，重心不变，但是支点变了，如抬起的是右脚，那么支点就变成了左脚，重心相对于支点来说就稍微偏右了，人就会往右倒。

如果想要保持平衡，我们身体必须往左倾斜，让我们的重心位置偏移到左脚的正上方。

此时人会再次达到平衡状态。

但是做游戏的时候，我们靠着墙壁，身体就不能够往左倾斜，这样支点和重心就不会在同一条竖直的直线上，就不会保持平衡了。

综上所述，我们可以得出一个结论：重心和支撑点如果在同一条竖直的直线上，物体会保持最佳的平衡状态。

（四）探究实验——尝试找重心
请同学们试试身边的书本、直尺等，试试能不能找出重心的位置并用铅笔尖将它们顶起来保持平衡呢？
寻找重心的方法——悬挂法。

即用一根线悬挂住物体的任一端，然后沿着竖直的线在物体上画一条线。

再悬挂住另外一头，再画一条竖直的线，两条线的交叉点就是这个物体的重心。

（五）重心的其他特点
小朋友们玩过篮球或足球吗？在进行两项运动的时候，如果需要防守人，你是摆怎样的动作防守的呢？请学生上来试一试。

原来防守人需要半蹲，为什么不是站的很直防守呢？半蹲和站直有什么区别吗？学生思考并回答。

原来两者的区别就是重心的高度不一样，支撑点都是两只脚，但是重心的高度变低了，这样做的话，我们身体的平衡性就会更高。

由于生活的经验，我们又得出一个结论；重
心高度越低，稳定性越高。

强调一点，重心的高低是以支点为参照。

（六）动手实验
老师手里有一个制作好的一起摇摆，同学们可能觉得它很简单是不是，其实并不是，老师把我们刚刚学到的两句话都给加入到了这个结构上。

现在的它就非常的稳定，到底有多稳定呢？我们来请一位小朋友上来体验一下。

老师把一起摇摆装置水平的放在学生的手指尖，让学生猜测松开手会变得怎么样呢？老师演示，发现松手后竟然会站起来，老师再把一起摇摆放到学生头上、鼻子上都可以站立，这说明它的稳定性非常好。

稳定性剖析：老师是如何把刚刚两句话加进去的呢？首先我们找一找它的重心在哪，利用悬挂法找到它的重心竟然在支撑点的正下方，这就满足了1.在同一条竖直直线上2.重心比支撑点低。

满足了刚刚两句话，它就变得非常的稳定。

接下来的时间，都由你们自己来动手实验，实验的时候还需要把握住两点：
1.如何降低一起摇摆的重心位置。

2.橡皮筋如何绑竹签。

①一起摇摆稳定实验
发放每组竹签4根、橡皮筋4根、橡胶塞2个（质量一致），让学生观察老师做的能稳定的一起摇摆后自己做一个能稳定、平衡的一起摇摆（也可不展示，让学生自己设计然后用这些材料搭建一个可以在指尖平衡的结构）。

③竹签位置关系对稳定性影响实验
学生总结竹签陀螺稳定的条件。

备注：学生基础好可以增加难度，比如中间竹签不在正中间的位置该怎么调整才能平衡呢？
五、教学总结
学生回顾
教师总结
学生分享，教师总结：由质量相同的两个胶塞分插于结构对称的竹签支架的两侧，使其重心低于支点并且重心与支点在同一条垂线上的时候，竹签陀螺可以稳定的立住不倒。

课后小任务：思考重心在生活的运用或者危害
例如：溜冰的时候弯腰，使重心降低不易倒。

小型客车的重心低，转弯的时候不容易侧翻，但是装满货物的大卡车却很容易侧翻。

爬山走下坡是要放低重心，增加身体的稳定性。

和爸爸妈妈讨论，应该如何利用重心的原理给人们带来便利，把它们记录下来。