【文章內容簡介】 體和支承面之間有一個接觸點，這個半球體在支承面上滾動時，接觸點的位置就要發(fā)生改變。不倒翁始終用一個接觸點站立在支承面上，它永遠是一個獨腳體。2．不倒翁的平衡的穩(wěn)定性不倒翁在受到外力的作用時，就要失去平衡，而在外力去除后，不倒翁能自行回復到平衡狀態(tài)，這說明不倒翁具有一種抵抗外力干擾保持平衡的能力，這就是平衡的穩(wěn)定性。這種抵抗干擾保持平衡的能力的形成，應該從不倒翁的受力情況來看。3．不倒翁的受力情況有三種第一，不倒翁平衡的受力情況。不倒翁在桌面上，受到兩個外力的作用：一個是重力G，地球對不倒翁的吸引力；另一個是支持力，桌面對牛球體的反作用力。根據物體的平衡條件，只要這兩個力大小相等、方向相反、作用在一條直線上，不倒翁就能夠保持平衡的狀態(tài)。第二，不倒翁傾斜的受力情況。不倒翁傾斜時受到兩個力矩的作用，我們稱外力的作用為干擾，外力形成干擾力矩；另一個叫抵抗力矩，由自身的重力形成。本來不倒翁是直立的，由于外力的作用，外力對不倒翁與制成面的接觸點產生力矩，使不倒翁傾斜，打破原來的平衡。此外，本來重力是不產生力矩的，因為本來不倒翁是直立的，重力的作用線和支點位于同一直線上，力矩為零。由于外力的作用，不倒翁傾斜，半球體向一側滾動，接觸點隨之移動，形成了新的接觸點，即形成了新的支點，此時重力的作用線和原支點不在同一直線上，因而形成力矩，這就是抵抗力矩。正是由于抵抗力矩的形成和發(fā)展，抵抗和制止了外力的干擾作用。抵抗力矩的方向和干擾力矩的方向正好相反，同時隨著不倒翁傾斜的角度不斷增大，重心作用線的偏移量也不斷增大，抵抗力矩的量值也不斷增大，當?shù)挚沽氐扔诟蓴_力矩時，不倒翁就進入新的平衡狀態(tài)——傾斜的平衡狀態(tài)，此時外力的干擾作用也就宣告停止。由此可知，不倒翁受到外力干擾后，原有的平衡破壞了，但新的平衡隨之形成，不倒翁可以接續(xù)地保持平衡，雖然平衡的方式不同，但平衡的本質不變，這種便是動態(tài)平衡。第三，不倒翁復原的受力情況。從勢能角度考慮，勢能低的物體比較穩(wěn)定，物體一定會向著勢能低的狀態(tài)變化。當不倒翁倒下的時候，由于集中了大部分重心的底座被抬高，造成勢能增加，所以不倒翁要回復原來的位置。從杠桿原理來說，不倒翁倒下時，重心的作用點一直處于端部，不管支點在哪里，雖然底座的力臂較短，但是力矩＝力＊力臂，不倒翁還是會因為底座那頭力矩大而回復到原來位置。此外，不倒翁底部為圓形，摩擦力小，便于不倒翁回到原來位置。在以上的整個過程中，建立新的平衡是其中主要的問題，因為只有如此才能抵制外力的干擾，而回復原有的平衡則是次要問題，因為此時外力的干擾已經去除。在整個過程中不倒翁始終保持平衡的屬性，這便是“平衡的穩(wěn)定性”。4．力學原理小結綜上所述，這個原理的要點在于：使重力的作用線偏離支點，使重力對支點產生力矩，即抵抗力距。由于不倒翁傾斜的角度不斷增大，重力作用線的偏移量隨之增大，抵抗力矩也隨之增大，最終實現(xiàn)和外力力矩的平衡，不倒翁抵抗外力干擾、保持平衡的能力就是這樣形成的。二、不倒翁原理的應用不倒翁力學原理在人們的生產生活中有著廣泛的應用。在建筑設計、玩具制造、生活用品、汽車結構設計以及體育健身等方面，不倒翁原理不僅帶給了人們樂趣，人們還對“上輕下重的物體因重心低而更加穩(wěn)定”加以充分利用，較大的提高了各種設施的常見的不倒翁玩具 不倒翁式水杯 不倒翁式沙袋在玩具、生活用品、體育器材方面，如上圖所示：不倒翁杯為涉及一種杯狀盛物的器皿，其特征是：上輕下重內空，加厚的圓弧形底部，重量集中于杯體底部中心，底部接觸面很小，移動時杯體可搖晃。不倒翁沙袋是一種常見的體育鍛煉器械，它依靠其鐵質材料的底盤來穩(wěn)定重心，使絕大部分的重量都集中在很低的位置，上部僅為很輕的軟質泡沫或其他物質,即使受到較強的外力作用，沙袋也不會傾倒。類似的還有電扇底座、話筒架、公共汽車站牌等。西安小雁塔 汽車操控性能因不倒翁原理而提高在建筑設計、汽車結構方面，如上圖所示：有1300年歷史的西安小雁塔，歷經幾十次地震而不倒，史載大地震曾使其３次開裂又３次復合，尤其是１５５６年的一次地震將其由５６米的完整高度震為４３米的現(xiàn)存高度，但是至今其塔身不傾斜，讓人驚奇。原因何在？小雁塔塔基四周直徑６０米左右的地下，由外至塔基中心處的夯土層逐漸加深，中心部位是數(shù)層青石，上面用磚砌出塔基，同時地面壘了三米高的臺基，其正上方才是塔身。這使得此塔整體上好似不倒翁一般，故雖經千年而無大恙。汽車在設計制造時，通過增加底盤占整個車體重量的比例，降低汽車的重心，可以使汽車在緊急剎車或者轉彎時，保持平衡狀態(tài)，避免撞車、翻車等危及生命安全的交通事故的發(fā)生，用不倒翁原理提高了汽車的操控性能。此外，我們在科技館看到的“錐體上滾”實驗，手持平衡棒的走鋼絲雜技演員，太極拳里面的身體半蹲姿勢等，都利用到了不倒翁原理。第二篇：第二單元 科學教學設計第二單元 開發(fā)創(chuàng)造力4發(fā)明的奧秘一、教學目標：１、知道發(fā)明創(chuàng)造的成功，能使我們的生活更加美好，使我們的祖國更加富強。２、從小培養(yǎng)創(chuàng)造精神，現(xiàn)在搞小發(fā)明、小創(chuàng)造，努力學習，打好基礎，將來為祖國的科技發(fā)展和現(xiàn)代化建設事業(yè)做貢獻。一、教學重點：知道發(fā)明創(chuàng)造的成功，能使我們的生活更加美好，使我們的祖國更加富強。二、教學難點：從小培養(yǎng)創(chuàng)造精神，現(xiàn)在搞小發(fā)明、小創(chuàng)造，努力學習，打好基礎，將來為祖國的科技發(fā)展和現(xiàn)代化建設事業(yè)做貢獻。三、教學過程： １、揭題你知道你知道電燈、電話、熱氣球都是誰發(fā)明的嗎？ ２、聽故事想一想：他們的故事告訴我們什么？３、讀一讀文章《金點子》你有過小發(fā)明、小創(chuàng)造嗎？今后打算怎樣做？４、你覺得下面兩句話對嗎？為什么？（１）搞發(fā)明創(chuàng)造是科學家的事，與我們小學生沒關系。（２）現(xiàn)在有了小發(fā)明，將來會有大發(fā)明。５、把收集到的小發(fā)明家的故事講給大家聽，把自己的小發(fā)明、小創(chuàng)造展示給大家看。智慧的眼睛教學目標認知：知道一些科學家小時候的故事，并能講出來。能在學習知識的過程中做到“勤學好問，細心觀察”。情感：懂得在學習中要學會勤學好問，細心觀察，做學習的有心人。能夠結合自己的實際情況，選擇合適的科學的學習方法。行為：通過游戲、調查、交流、探究等學習活動，讓學習中處處有學問。在學習中要學會勤學好問，細心觀察，找到學習的方法，做個學習的有心人。教具準備：多媒體、幻燈片、課文插圖。搜集學習的好方法和名言、科學家的小時候勤學好問的故事。教學過程：一、激趣導入。導入新課：牛頓在蘋果樹下休息，一個蘋果從樹上落下來，牛頓就想：蘋果為什么會掉下來，為什么不往上往右、往左，偏偏往下掉呢？經過懷疑，創(chuàng)立了“萬有引力”定律，支配了人類思想。瓦特發(fā)明蒸汽機、魯班發(fā)明鋸，都是對自然現(xiàn)象的懷疑成為科學家的?？梢?，懷疑就能創(chuàng)新，懷疑就有學問，做學問必須要有懷疑精神。二、開展活動一：尋找學習生活中的小竅門小組討論匯報：（例如：語文、數(shù)學、英語、生活常識等）把自己的小竅門寫在果子上。三、開展活動二：讓我們開個故事會：《科學家的故事》小組交流自己編的故事，推薦最優(yōu)秀的代表上臺講一講，例如：蒸汽機的發(fā)明（瓦特），愛迪生小時候的故事，地心引力的發(fā)現(xiàn)（牛頓）。聽完故事后請同學說說自己想法和做法。四、開展活動三：我們要做生活的有心人分組進行調查，搜集材料匯報：A、組：互聯(lián)網上的信息B、組：郵票里的知識C、組：買菜的學問D、組：燕子的家小結：五、開展活動四：齊種智慧樹。讓我們的智慧樹開花結果。六、總結全文：讓同學們談談自己的收獲。讓想象展翅教學目標通過訓練活動，激發(fā)學生濃厚的學習興趣,培養(yǎng)學生主動思考、大膽想象、細心鉆研的科學態(tài)度。通過圖形的變化、組合，培養(yǎng)學生想象能力,幫助學生形成想象方法。通過測試和組圖創(chuàng)作,鍛煉學生發(fā)散思維，體會豐富的想象力是創(chuàng)造、創(chuàng)新的基礎。教學重點通過各種活動培養(yǎng)學生想象能力。教學難點學生發(fā)散思維和想象能力的方法。教具學具準備查閱有關資料，收集有創(chuàng)意的圖片。準備紙和筆。教學過程一、匯報資料師言：課前讓同學們搜集一些有創(chuàng)意的圖片,誰帶來了請到前面給同學們展示一下。(設計意圖:看看學生理解有創(chuàng)意的圖是什么樣的)搜集圖片的學生進行展示師言：你能說說你搜集的圖片體現(xiàn)的是什么創(chuàng)意？(設計意圖:讓學生說明他對圖片創(chuàng)意的理解)師言：我這里也搜集了一些圖片，請同學們一起觀賞（播放課件）(設計意圖:學生欣賞老師收集的圖片)提問：誰能說說觀賞了這組圖片之后你內心有什么感受？（這組圖片有什么特點？）(設計意圖:嘗試讓學生說出圖片具有創(chuàng)意)教師歸納：這組圖片的內容的確很有創(chuàng)意，這也說明制作圖片的人什么最豐富？（想象力）師言:因為豐富的想象力是創(chuàng)造、創(chuàng)新的基礎。(設計意圖:引出想象力)師言導入課題：那咱班同學誰的想象力是最豐富呢？接下來我們要通過測試練練你的想象力。(設計意圖:激發(fā)學生興趣)二、板書：讓想象展翅師言：充分發(fā)揮你的想象能力,說的越多，證明你想象力越豐富。播放課件，出示測試題這個圖形像什么?(設計意圖:讓學生盡情想象)師言：同學們的想象力真的很豐富，誰能談談你對想象力是如何理解的？(設計意圖:讓學生說出自己對想象力的理解)播放幻燈師言：我這里也有幾點有關想象力的說明，請同學讀。(設計意圖:了解有關想象力的說明)師言：下面我們通過幾項組圖訓練繼續(xù)探究想象能力(設計意圖:明確探究內容)出示探索課題課件：想象能力一、組圖訓練一（出示課件）學生讀出要求(設計意圖:學生了解要求)教師出示第一幅圖師言：請取出第一張圖紙創(chuàng)作。(設計意圖:發(fā)揮學生的想象力創(chuàng)作)創(chuàng)作后找?guī)讉€學生展示并說明自己創(chuàng)作的是什么。(設計意圖:學生描述自己創(chuàng)作的作品)根據上述過程繼續(xù)讓學生創(chuàng)作后兩幅圖二、組圖訓練二（出示課件）根據條件，每位學生各創(chuàng)作一幅作品。（設計意圖：讓學生了解創(chuàng)作條件）創(chuàng)作后，讓每位同學展示并描述自己創(chuàng)作的構思和命名。（設計意圖：每個學生可以在小組里交流）讓隊長給每位隊員發(fā)笑臉獎勵（設計意圖：鼓勵學生）三、觀賞作品（出示課件）播放符合條件的組圖作品（設計意圖。啟發(fā)學生創(chuàng)意）師言：這節(jié)課通過對想象力的探究你有什么收獲嗎？（設計意圖：學生總結自己的感受）師言：我們翻開書看看書中是怎么介紹的（探索發(fā)現(xiàn)）（設計意圖：對照書中的介紹，學生進一步理解什么是想象能力）課后探索（畫“外星人”）（設計意圖：繼續(xù)學生課后的發(fā)散思維訓練）師言：最后送給同學們兩句名人名言一同共勉。（課件播放）（設計意圖：以名人名言來鞭策學生）第三篇：二年級科學 第二單元教學設計曬太陽教學目標：認識到我們的生活離不開太陽，太陽和我們的生活息息相關。知道太陽能熱水器的工作原理，并能用簡單的材料制作一個簡易的太陽能熱水器。知道太陽能夠送給我們光和熱，樣禮物。觀察一天中太陽位置的變化，知道太陽是從東向運動的。教學重點：太陽能夠給我們帶來光和熱，太陽與我們的生活息息相關。教學難點：了解太陽能熱水器的工作原理，能利用簡單材料制作簡易的太陽能熱水器。預習要求：收集有關太陽的資料、準備好制作簡易太陽能的材料。教學過程：一、導入新課出示一首兒歌： 明又明，亮又亮，一團火球掛天上。夜晚皎潔一盞燈，時而彎來時而圓。青石板上釘銀釘，數(shù)來數(shù)去數(shù)不清。學生自由的讀一讀，想一想這首小詩里面說的是哪幾樣東西？全班交流討論，教師小結：是的，這首小詩寫的是我們非常熟悉的三個 東西——太陽、月亮和星星。它們都是天空中的星體。從今天開始，我們就 來學習第二單元《天空中的星體》。這首小詩的第一句話“明又明，亮又亮，一團火球掛天上?！闭f的就是太 陽。今天這一課我們就先來學習第四課《曬太陽》。板書課題，學生齊讀課題。二、我們的生活離不開太陽。同學們，你們知道太陽嗎？誰來給大家說一說？ 學生說一說有關太陽的知識。大家知道嗎？太陽和我們的生活息息相關。下面誰來說一說，我們生活中有哪些地方要利用太陽？學生思考并自由討論。教師指導：（1）出示課本第 12 頁的四幅插圖，引導學生仔細看一看這四幅插圖分別這是太陽送給我們的最重要的兩畫 了誰？他們在干什么？（2）學生仔細觀察幾幅圖片，了解這四幅圖畫的內容。圖一：小女孩在太陽下晾曬衣服。圖二：農民伯伯在空地上晾曬糧食。圖三：一個工人在安裝太陽能熱水器。圖四：一個老爺爺和孫女在曬太陽。（3）生活中還有哪些例子可以說明太陽和我們的生活息息相關。（4）全班交流討論，教師作適當?shù)闹笇?。教師總結：是的，我們的生活離不開太陽，太陽和我們的生活息息相關。在我們生活當中很多地方都要利用太陽，比如說太陽能熱水器就是人們利用 太陽的一個很好的例子。三、制作簡易的太陽能熱水器大家見過太陽能熱水器嗎？（見過）大家知道太陽能熱水器的工作原理 嗎？出示太陽能熱水器的圖片。這就是太陽能熱水器，誰來說一說太陽能熱水器是怎樣工作的？（1）學生說出自己對太陽能熱水器工作原理的理解。（2）教師相機的補充和小結：太陽能熱水器是人們利用太陽能的一個很好的例子。只要天上有太陽，使用太陽能熱水器就可以有用不完的熱水。它的工作原理非常簡單，（教師一邊指太陽能熱水器的圖片，一邊講解原理）當太陽光照射到這些管子上面。這些黑色的管子就吸收了太陽能的熱量，再把這個熱量傳到管子里的水上面，管子里的冷水接收到這些源源不斷的熱量，溫度就由低變高，冷水也就變成了熱水。只要有陽光，太陽能就會制造出源源不斷的熱水出來。簡直是太神奇了，大家想不想也來試一試，制作一個太陽能熱水器呢？指導學生制作太陽能熱水器。（1）制作材料：一個空塑料瓶、自來水、黑色的布（2）制作步驟：出示課本第13 頁上面的材料，請同學們閱讀并了解制作簡 易太陽能熱水器的步驟。（3）教師講解制作的要領：塑料瓶里面的水不能太滿。裹瓶子的布用黑色 的比較好，因為黑色的容更容易吸熱，能夠吸收更多的熱量