好玩的科学课｜重心在哪里？

【科学课教案分享】
每周四科学课教案分享栏目 ，我们都会发布 《好玩的科学课程指导手册》上的教案！在北京三一公益基金会的资金支持下，我们将推出系列共十期的好玩的科学经典课例授课视频。本期和大家分享的是由启正童阅的小王子为四年级的同学们带来的《重心在哪里》！

点击视频即可观看「小王子《重心在哪里》授课视频」

教学方案

教学目标	在学习了重心的一些知识后，利用重心的知识玩一些小游戏，在游戏中体验科学的神奇和快乐。
实验内容	1.找出尺子的重心2.铅笔、硬币停在扑克上3.站立的铅笔
教学准备	1.分组：建议每组4人（材料按组准备，组数根据各班人数不同准备） 2.找出尺子的重心：尺子 3.铅笔、硬币停在扑克上：铅笔、硬币、扑克牌 4、站立的铅笔：笔、铁线、橡皮泥

》》课前导入｜重心小游戏分享

抬不起的左脚

1.实验：

（1）先让孩子排成一排站立（不靠墙），问他们这时能不能把左脚抬起来？让他们抬起左脚。

然后，让孩子一起右腿紧贴墙壁站立，保持这个姿势，问他们这个时候还能不能抬起左脚？让他抬起左脚试试看。孩子却怎么也抬不起来。

思考：奇怪，刚才大家都能抬起来，怎么现在就抬不起来呢？为什么呢？

有什么方法可以抬起来呢？

让孩子讨论尝试：如身体移出来一下不靠墙就可以抬起左脚。

（2）这时增加一个说明实验，通过这个实验让孩子明白问题的关键在于身体靠在墙上了。

用一块塑料挡板当做墙，让他们像刚才一样靠在塑料挡板上，他们的左脚也抬不起来。这时问他们，如果把塑料挡板拿走的话，大家能不能抬起左脚呢？试下。

引导出关键点是贴墙了。

如果强行抬起左脚呢？

2.交流：等孩子们都自己尝试完了后，再交流为什么当他右腿紧贴墙壁站立的时候就无法抬起左脚？让孩子抬起左脚，右脚单脚站立体会重心右移的感觉。

3.原理：人要抬起左脚，必须将身体的重心右移（因为双脚的区域只剩下右脚了）。但在这个实验中，孩子的身体右侧刚好被墙壁挡住了，重心移不开，所以左脚就抬不起来。如果强行抬起左脚，加在左脚上的力就会反过来使身体向左侧倾斜，孩子就会摔倒在左侧的地上。

按照上面同样的思路，设置安排第二个“无法踮起的左脚”和第三个“一指定神功”游戏活动。由第一个的原理解释，第二个和第三个就更多地引导孩子由第一个自己来解释这样的现象。

无法踮起的脚尖

1.排队，不靠墙踮脚。

让孩子面对墙壁站立，并使脚尖紧紧地抵住墙壁。让他踮起脚尖，他却踮不起来？

2.交流：为什么？让他们不靠着墙壁，踮起脚尖，感觉下重心前移到脚尖的正上方。

人如果要踮起脚尖，必须将身体的重心前移到脚尖的正上方。在这个实验中，人体的重心必须刚好贴在墙壁上，这当然是不可能的，因此孩子是踮不起脚尖的。

同样的根据我们第一个实验游戏，怎么样就能踮起脚尖呢？

一指定神功

1.让孩子坐在椅子上，只用食指顶住他的额头。让孩子试着站起来，但他就是站不起来。

为什么呢？要站起来要怎么办？

2.不用手指顶住前额，再试下：让孩子坐在椅子上，挺直上身，两只脚放在身前，不准移到椅子底下。现在不准前倾上身，也不准移动双脚，让孩子试一试能否站起来？还是站不起来？

3.要站起来的话要怎么做呢？让孩子尝试。

一种情况是可以前倾上身。为什么前倾上身就可以站起来呢？（重心前移落到前脚的区域中）。

还有可以把脚向后移也能站起来（这时重心也落到双脚外缘的区域中了。一个坐在椅子上的人，他的身体的重心处于身体内部脊椎骨附近的地方）

这样就很明了，要怎么样才能站起来？前面不能有东西挡着。

小贴士

所有的物体都有重心。重心是物体各部分都能取得平衡的点，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于这一点。如果你要站稳，那么你的重心的铅垂线一定要落在两脚外缘所形成的小面积里。

》》找出尺子的重心  

1.导入：老师现在遇到了一个难题，就是我不想借助任何东西而让尺子在我的手指上保持平衡，但是我怎么做好像都不行，尺子还是会晃，会掉，有谁可以帮我想出一个比较好的办法来？请学生说一说自己的办法。（办法：把两食指放在尺子的两端，慢慢以相同的速度和距离往尺子中间靠拢。）

2.思考：为什么通过这样的方法可以让尺子平衡在手上？（找到尺子的重心了）

》》铅笔、硬币停在扑克上

1.导入：同学们，接下来我们要利用刚刚找出尺子重心的方法来让铅笔和硬币立在扑克牌上。

2.分发材料，让学生自行尝试。要求：最后一定要把扑克牌平展开。

3.演示：让尝试成功的学生上讲台演示给全班同学看，要求：可以看到整个操作过程，不能直接放铅笔。

4.步骤：

（1）用一只手拿住扑克牌短边的边缘，使扑克牌处于直立状态，并使扑克牌长边边缘尽量保持水平。

（2）手指用力压扑克牌的两侧，使扑克牌长边边缘在水平面内发生弯曲。

（3）把铅笔横放在扑克牌的长边边缘上。

（4）慢慢放松手指的用力，使扑克牌长边边缘由弯曲变成直线，这时铅笔就会停留在扑克牌的长边边缘上。如图所示：

（5）硬币操作方法同上。

》》站立的铅笔

1.导入：接下来老师这里还有一个难题，我们上一个实验是利用找重心的方法让铅笔立在扑克上，现在同样还是要利用找重心的方法让铅笔笔尖直接站在桌子面上。请问同学们有没有想到什么办法？要求：只能借助橡皮泥和细铁丝。

2.分发材料，让学生自行尝试。邀请尝试成功的同学到讲台上给其他同学展示。

3.步骤：

（1）将铁线的一端缠绕在铅笔上。

（2）在铁线另一端挂上橡皮泥。如图：稍稍折弯铁线后，看铅笔能不能像不倒翁。

4.思考：铁丝要怎么弯，铅笔才可以站得直？（铅笔会站立的原因是：它的重心低，重心越低越能保持平衡，利用铅锤的重量将铅笔的重心移至笔尖的正下方，如此即可将铅笔直立起来，缠铁线的位置须靠近笔尖，重心才容易调整到铅笔下方，这样铅笔容易直立；如果铁线离笔尖较远，重心不易调整到铅笔下方，铅笔就容易歪斜。）

5.进一步探究：老师说：我们刚刚学会了如何让铅笔站立，并且知道了它的原理：是由于铅笔的重心在笔的正下方，那么我们是不是利用重心的改变，让铅笔做出更有趣的活动呢？比如说，如何让铅笔歪歪地站着？（铁线缠在铅笔的位置很重要，越靠近笔尖，站得越直、越稳；远离笔尖，就站得歪歪的，甚至站不起来。只要调整铅锤的位置，铅笔就可以用几乎平躺的姿势，用笔尖悬空，平躺在桌子的边缘上喔。

6.延伸：为什么走钢丝的人手里要拿着一根长长的铁棍？不倒翁为什么总是不会倒？

本文由“壹伴编辑器”提供技术支持

教案制作：黄菊玲、王艺芳、康炳钦

执教教师：王艺芳　厦门启正童阅

视频录制&剪辑：尹薇,李海河

文章编辑：李兆（大米）

公益致敬：北京三一基金

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