小小發明家系列課講義力學模塊第三課：搖擺的火星人一、課程目標知識學習目標：1.認識重力，了解重力的方向和大小；2.認識重心，學會找物體的重心；3.了解重心與平衡，認識一些因為重心導致的“反重力”現象。探究學習目標：1.從自身感受認識重力，了解重力的方向；2.通過實例分析及游戲體驗了解重心；3.通過趣味“反重力現象”認識重心與平衡。火星盒子制作目標：1.觀察和認識搖擺小火星的組成部分和主要元件；2.在教師指導下動手組裝完成搖擺小火星的制作；3.通過搖擺小火星的制作，感受反作用力的應用。二、課堂組織形式1.組織開放式問題討論2.問答式課堂互動3.隨堂趣味測試題4.融入趣味故事講解5.設計互動探究實驗6.火星盒子制作演示和指導7.課后習題鞏固三、課堂準備名稱內容來源備注1PT課件課程全流程演示文稿火星人俱樂部課件2相關參考視頻實錄視頻、說課視頻、實操說課視頻火星人俱樂部備課視頻3互動游戲跳高比賽站不起來游戲找重心：小盒子、竹簽（或鉛筆）老師自備4互動實驗教具傾斜的易拉罐：易拉罐瓶子、水怪坡實驗：筷子、書、乒乓球橡皮不倒翁：橡皮泥（陶泥/橡皮、竹簽、皮筋老師自備5學生組裝器材及工具火星盒子——搖擺小火（每人一套螺絲刀（每人一套）火星盒子需按學生數量訂購；螺絲刀需根據學生數量由教師提前準備。6課后習題考核本科學習知識點，客觀題主觀題本講義附件部分四、詳細上課流程本課包課堂熱和7步體流：（）第-4步理論講，時長制需在5分內，通跳高比引入重，講述力的；源、向及大，再過站起來戲引重心通找重的實了解心和衡再過系趣味驗認重心作用不倒翁的理，后制不倒-搖小火。（）第5步學動手作組完成搖小火，教師導、護秩、保安全時長制在-0分。（）第6步課程結，長為0分。（）第7步課后業布，把堂內延伸生活。上課步驟主要內容注意事項【第1步】認識重力【對應PT“什么是重力”部分【引入】上課之前我們先來熱個身運動一下哈老師可以帶學生做個熱身操之類的，從原地往上跳，看能跳多高；15min (3 ;)? ??? ????? ?們，所以我們說的這個引力朝下是指向的地球的中心，對我們來說是腳下，對美國人來說也是腳下，對全世界各地的人來說都是腳下。【提問】那么除了我們，地球還在吸引著誰呢？比如教室的桌子？比如陽臺上的盆栽，再比的樹上的小鳥，大家覺得它們會受到地球的吸引力嗎？【講解】他們都會受到地球的重力吸引。【提問】那么天上的風箏、飛機、人造衛星，會受到地球的吸引嗎？【講解】他們也受到地球的吸引，所有地球上的東西，包括高空中的東西，也是受到地球的吸引力的。【提問】為什么斜坡上的小球會自己滾下來？【講解】因為小球受到了重力【提問】此處可用彈簧測力選幾個物體重力可以測量嗎？其實我們上節課已經用過了，就是彈簧測力計，當我們把鉤碼掛在彈簧測力計下端后，測出來的力是什么呢？就是鉤碼受到的重力那我們來比一比乒乓球彈力球和小鋼球誰受到的重力更大？小鋼球，重量（質量）越大，受到的重力也就越大。測一下【第2步】認識重心【對應PT“什么是重心”部分【時長】1in【銜接】好了，認識了重力之后，我們來玩一個小游戲【游戲】1、學生坐在凳子上，兩腿垂直，身體垂直；2、學生腿不能彎曲，胳膊不能有支撐的情況下嘗試站起來3、提問為什么站不起來，引出重心。【講解】那什么是重心呢？大家看我手里這個紙盒，現在我們要用一根很細的木棒讓這個紙盒站在木棒上，請問哪一種方式可能成功呢？一起試試吧，我們發現在木棒在紙盒中間時盒子可以保持平衡。這其實就是因為我們撐住了紙盒的重心。這個互動學生可以參與【銜接那我這里準備了幾個東西我們找一找這些東西的重心在哪里？【講解】我們發現，如果這個東西質量比較均勻，重心就在中間，但是如果有的???重心就變高了，那不倒翁就要擺正自己讓重心在最低的地方，所以它就不會倒。【講解】那么回到我們最初的嘗試，為什么剛才我們站不起來呢？因為當你筆直坐的時候，人的重心是偏后的，你想一下，你的腿在前邊用力，重心卻在后邊，能站起來嗎？相反如果把腿向后伸一下，再試試，是不是輕松就可以站起來，因為你的腿在你的重心下邊了。【第3步】趣味重心實驗【對應PT“奇怪的重心”部分【時長】2in【提問】那么我問大家一個問題，我們的建的房子都是直立的，為什么不能做成傾斜的呢？（因為容易倒）為什么容易倒呢？【講解】就是重心的問題，大家想一想，豎直的時候，樓房的重心在哪里？把一個大樓變成一個很重很重的點，這個點放在那里？樓層的中間。那如果是傾斜的樓房呢？我們發現，它的重心懸空了，那我們剛才知道了，重心總想往下跑，這下邊沒有支撐，大樓當然容易倒了。【講解】但是現在世界上有一些建筑確實是傾斜的，比如非常有名的比薩斜塔，這個大樓據說剛建造的時候是直直的，不過建到第4層的時候，這個樓就開始歪了那怎么辦就停工了50年之后有人又想起來了就又接著建，總共8層，建完了之后這個樓就是傾斜的了。【講解】但是比薩斜塔不是唯一一個傾斜的大樓還有一處傾斜的更厲害的大樓，很多人都不知道就是首都（位于阿聯酋首都阿布扎比這個樓是世界上最傾斜的大樓（傾斜角為15度。【銜接那么傾斜大樓不倒的秘密是什么呢？我們用易拉罐來模擬一下，假設這個易拉罐就是一座摩天大樓，同學們有辦法讓它斜著立嗎？【實驗】材料準備：易拉罐、水實驗操作：1、學生嘗試讓空易拉罐斜立2、告知學生加水后再嘗試實驗總結：加收后易拉罐可以斜立，因為重心變低了。該實驗由學生參與【銜接】除了傾斜的大樓，還有更神奇的現象，就是反重力，我這里有個斜坡，大家覺得我放一個球上去，它是向上滾呢，還是向下滾呢？向下對不對，因為重力在向下拉著它，現在大家看好了。【實驗】實驗材料：兩根筷子（竹簽、一個乒乓球，幾本書實驗過程：1、把書分成兩部分，一邊稍低，一遍稍高（相差1cm左右）2、把筷子并行放在書上，稍低的一側并在一起，高的一側分開3、把乒乓球放在筷子上，觀察滾方向。4、分析原因實驗結論，筷子一頭窄，一頭寬，雖然是向高處滾，但是重心確實下降的。【第4步】工作原理【對應PT“搖擺小火星”部分【時長】0min【銜接】重心是個非常有意思的事情，我們可以利用重心做不倒翁，可以建立傾斜的大樓，利用重力讓物體向上走，還可以利用中心讓一根牙簽站起來。同學們看到這根牙簽了嗎？怎么讓他立起來呢？不僅可以正立，還可以斜著立，想什么立就怎么立。【實驗】實驗材料：橡皮泥（橡皮/陶泥、竹簽、牙簽實驗過程：這個實驗可以讓學生動手制作1、按圖把東西接在一起，嘗試讓牙簽立起來2想辦法改變牙簽站立的姿（通過改變橡皮泥的位置改變牙簽的傾斜角度或者方向）3、思考如果只有一邊有橡皮泥可以嗎？為什么牙簽站了起來實驗結論，兩邊的橡皮泥比較重，又相互對稱，使得整個裝置的重心在中間，牙簽的下方，當撥動裝置時，橡皮泥被抬高，重心就會升高，它為了讓自己的重心處于最低點，都會自動調整過來，所以這其實也是一個不倒翁。【銜接】我們今天要做的搖擺小火星也是一個不倒翁，我們一起來看一看（展示實物，有沒有同學能說一下它的原理呢？【講解】這兩邊有非常重的磁鐵，讓小火星裝置的重心處在中間比較低的位置，只要撥動小火星，重心就會被升高，小火星通過搖擺回到重心最低點。【第5步動手制作搖擺小火星【對應PT“開始動手制①指導學生打開包裝盒，將零件分類擺放整齊在自己前方桌面