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《双轨怪坡》参考教案一、教学目标：1、了解什么是重力；2、了解物体的重心及其重心的分布位置；二、教学重点：知晓双轨怪坡的工作原理。
三、教学过程：1、知识点介绍：1）、由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。
如苹果落地、秋天的树叶飘飘摇摇地朝地面方向落下等；另，重力的方向是竖直向下的；2）、重心：一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点（重力在物体上的作用点），这一点叫做物体的重心。
2、制作过程：1）、先找出两根各带有三个小孔的木棍，用三根同样长（8厘米）的竹签中的随意两根将这两根木棍的四个小孔按对应关系连好（注：两木棍各剩的一个小孔要朝向同一个方向且这两个小孔要在相对靠下的位置）；2）、将最后一木棍的两小孔和如上所说的两木棍的小孔按对应关系用两根长18厘米的竹签（即为第二长的竹签）连好，务必要使第三根木棍上的三个小孔朝上； 3）、将两个带小铁环的竹签插入到三个小孔中的两侧的小孔里（注：这两根竹签要插入到小孔的最下边，不可悬在小孔中间），并将最后一根长8厘米的竹签插入到三个小孔中的中间小孔里；4）、将所剩的两根最长的竹签的较尖端分别插入到铁环里，两竹签的另一端放在对面架子的最上面的竹签上。
再将两胶管分别套在两竹签的较尖端处，以免操作过程中竹签划落。
3、原理说明：从高处落下的物体和从斜面滚下的物体，它们都是由于受到地球的吸引而落下，其重心在不断的降低，小球之所以能够从低处向上爬，是由于怪坡的原因，怪坡低处的小球重心高，高处重心低，所以小球在重力作用下（重心不断降低）“向上”运动。
4、操作说明：使用时把小球放入低处用两手慢慢张大两竹签的距离，小球因重心下降开始运动，为使小球不掉下来，在整个操作过程中，要随时变换两竹签间的距离，当小球到达最高处时，由于重力的作用，其又往下滚。
如此反复，看同学们谁做的次数多，而小球又不掉下来。
本实验也锻炼了同学们的反应能力。
实验设计与改进高中物理通识教育之神奇的重心—用重心揭开“怪坡”神秘的面纱王小庆摘 要：从生活中的异常自然现象入手，揭开重力之谜，以趣味性的内容引发学生学习和思考，让学生明白自然现象中隐藏的物理奥秘。
关键词：“怪坡”；反重力；“黑林错觉”学生小时候一般都玩过不倒翁；再长大一些，接触过竖立的鸡蛋；上学后可能听说过比萨斜塔、“水向坡上流动”等神奇的事物或自然现象，并在心中留下了谜团(如图1所示)。
图1 生活中各种各样的神奇事物或自然现象一、重力和重心重力，是物体由于受到地球的吸引而受到的力，重力方向，始终竖直向下。
一个物体的各个部分都受到重力的作用，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点称为物体的重心，如图2所示。
这个概念是牛顿1687年提出万有引力定律时提出来的。
图2 形状规则、质量分布均匀物体的重力和重心重心的位置与物体的几何形状及质量分布有关。
形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在它的几何中心，如粗细均匀的棒的重心在棒的中点；球的重心在球心；方形薄板的重心在两条对角线的交点。
地球对物体的重力，好像就是从重心向下拉物体。
若用其他物体支作者简介：王小庆，硕士，中教一级。
深圳市光明区高级中学，518106基金项目：广东省教育科研2018年度规划一般课题《基于中学生六大核心素养对高中理化通识教育课程的开发与实践研究》(编号：2018YQJK063)。
撑重心，物体就能保持平衡(如图3所示)。
a bc de f图3 我国军用运输车利用“重心”原理原地掉头演练二、重心的应用质量分布不均匀的物体，重心的位置除与物体的形状有关外，还与物体内质量的分布有关。
载重汽车的重心随装货多少和装载位置而变化，起重机的重心随着提升物体的重量和高度而变化。
重心位置在工程上有相当重要的意义。
如起重机在工作时，重心位置不合适，就容易翻倒；高速旋转的轮子，若重心不在转轴上，就会引起激烈的振动。
增大物体的支撑面，降低它的重心，有助于提高物体的稳定程度。
力学专题一
主讲高兴茹
为什么在怪坡上行走会上坡容易下坡难？？？？
怪坡大联盟
美国怪坡
美国犹他州“重力之山”直线距离为500米左右，坡度很大的斜坡道，驱车到此，将车停下，松开制动器，汽车会缓慢地向山坡上爬去。
台湾怪坡
台东县东河乡，“
都兰”旅游胜地，
“水往高处流”的
奇景。
怪坡”旁有
一股溪水流到山脚
下的农田，而山脚
旁另一小溪水偏偏
向上流。
北京怪坡
位于海淀北安河
乡阳台山半山腰
一个岔路口。
怪
坡长约40米，东
西走向，给人感
觉东高西低。
测
量结果怪坡东端
比西端要低一米
左右。
电磁力视差
?
万有引力
定义：质点系的质量中心称质心。
111N i i i c N i i i c N i i i c m x x M m y y M m z z M ===⎧⎪⎪=⎪⎪⎪⎪=
⎨⎪⎪⎪⎪=⎪⎪⎩∑∑∑1N i i M m ==∑质点系的质心。
器材 1.认识9632科学套装20'我们的课程包含了15个主题，学生通过模型来预测、观察、调整、记录各项指标，直接体验到力、能量、磁性等知识。
2.常用器材名称介绍按照封面图示，将器材都摆放在正确的位置整理好。
4•今天我们大家一起动手搭建一辆小汽车，老师看看哪位小朋友可以搭的漂亮而且车子又牢固。
反思 1.反复改进，看看谁的小车能从斜坡上下来行驶的最远?20'绘图15'学生展开想象，绘制设计初稿。
构建55'1.学生发挥想象搭建一辆四轮小车参考2 •比较一下，增加一个积木块在小车上，对小车的行驶距离有无影响? 试着让学生来分析原因。
总结：重物给了小车更多的能量。
但是也表示额外的重量产生额外的摩擦力 或因摩擦车轴而使小车行驶慢下来，但行驶距离能明显变长。
•对F1而言，轮子是很重要的影响因素• 试试，大的轮子和小的轮子，哪种轮子能够让小车行驶得更远 ？实验证明：大的轮子能使小车行驶的更远。
延续20'1熟悉器材，强化板、梁、销的应用，加入连接器，轴的应用 2.能搭建出合理牢固的模型，并能用搭建的模型完成简单任务3•今天老师碰到一个难题， 想要拿到隔壁桌子的那个玻璃杯， 哪位聪明的小朋友可以设计一个工具帮老师解决这个难题。
学生展开想象，绘制设计初稿。
课题第二课 机械手臂 知识点杠杆连动、摩擦力 教学准备9632科学套装 教学步骤教师指导 联系10'光滑销 摩擦销 轴套 连接器 24齿圆柱齿轮 1. 复习上节课所学到的器材名称 2. 学习新的器材 24齿冠齿轮 教学目标绘图15'1•大家都用设计好的工具来演示一下， 看哪个小朋友的工具能既牢固又方便的拿取远处的物体。
2.用第一种工具拿取远处物品时会遇到什么问题？如何改进？ 试着在前端加上两个小轮子，增加摩擦力，使拿取物品更稳固。
构建 55' 反思20'延续20' 想想我们设计的机器手臂在生活中还有什么用途?1.2.s伸编衣架33•小朋友一起玩跷跷板，路人甲很重，路人乙比较轻，小朋友能不能想个办法让他们俩一起玩跷跷板课题第四课运货车知识点质量、摩擦力教学目标1认识器材，知道器材名称2•能搭建出牢固而合理的模型3•知道摩擦力对车子运动距离的影响教学准备9632科学套装教学步骤教师指导联系今天小明要搬家，我们来搭一个小车子，我们做的车子一定很牢固而且能装10' 好多东西，每个小朋友都自己动手来试试，帮小明把家具都运到新家去吧。
阅读材料“怪坡”之迷读者一定从报纸上、电台里看到或听到过有关“怪坡”的报道。
据说在“怪坡”上，汽车会自动地爬坡，水会自动地由低处向高处流淌。
有些“怪坡”经科学家考证，仅是人的错觉而已。
但也有些“怪坡”尚未揭开其神秘的面纱。
不过可以肯定，“怪坡”之中一定隐含有科学道理。
这里介绍的则是我们自己能动手制造的，能用本章所学知识给予解释的一种“怪坡”。
用硬纸板做成两个相同的圆锥体，再对接成一个如图（A）所示的纺锤形旋转体，再用两根较光滑的棒（如8 W日光灯管）架成如图（B）所示的左端低而窄，右端高而宽的轨道。
当把做好的旋转体放在轨道的左端，一松手，无需外界任何推力作用，旋转体就会自动地滚上去。
从侧面看过去轨道就成了一个“怪坡”。
为什么旋转体会自动的滚上去？我们知道，水会自动地由高处向低处流淌，放置不稳的物体跌落时也总是落向下方……这些运动有着共同的特征，即运动过程中物体的重心不断地下降。
同样道理，一开始把旋转体放在轨道的左端时，其重心较高，旋转体处于不稳定状态，并由于其重力的作用线偏在旋转体与轨道接触点的右侧，从而对旋转体产生转动作用，如图（C）所示。
所以旋转体被释放后，它就自动向右边的坡上滚去。
实际上旋转体的重心位置在不断地下降，即由图（D）中的O移到O′，重力势能转化为动能，使旋转体越滚越快。
由上述分析可知，从现象上看，上述过程似乎违背了常理，物体能“自动地从低处向高处运动”而实际上物体还是在从高处向低处运动。
关键是要看物体重心位置的变化。
上述“怪坡”之迷的分析过程告诉我们，对各种纷繁复杂的自然现象，我们应学会观察，学会理性地思考。
要善于透过现象去探究问题的实质，寻求规律性的东西。
双轨怪坡设计意图：本节课定位在五上年级科学《运动和力》单元关于“重力”知识的延伸拓展，希望通过本节课的学习让学生知道地球上的一切物体都会受到地球吸引力的作用这个力就是重力，认识物体的重心，并且通过实验了解质量均匀、形状规则的物体的重心的位置，通过制作双轨怪坡理解其运动原理，培养学生生活中的观察思考能力，提高动手能力。
教学目标：1、让学生回顾重力的相关知识，认识重心。
2、让学生了解物体运动趋势跟重心之间的关系。
3、学生在教师的指导下，制作双轨怪坡并理解双轨怪坡的运动原理。
教学重点：1、认识物体的重心——将各部分受到的重力看似集中于一点，这一点就叫做物体的重心。
2、简单了解质量均匀、形状规则物体的重心位置。
3、让学生知道“物体在重力作用下，重心都有向下运动的趋势，使其重心不断降低”。
教学难点：理解双轨怪坡的运动原理。
教学用具：教师用具：大型双轨怪坡教具一组、易拉罐、磁铁、小木板一组、PPT课件、实验记录纸20张、直线、小目标障碍、球音乐学生用具：双轨怪坡模型2人一组（20组），易拉罐、磁铁、小木板2人一组（20组）课前谈话：同学们，平时都喜欢运动吗？爱玩什么球？还没上课，咱们玩一下球。
挑战：滚得直（画直线）。
打中目标（设障碍）。
课堂流程：一、提出问题(3分钟)1、同学们，今天咱们的科学课就来一次与众不同的玩球实验。
出示大型教具怪坡和球，这是一个用两个轨道搭建的斜坡，当我们把球放到斜坡上，球会怎样？（往下滚下去）2、是的，按照我们的经验与认识，“人往高处走，球往低处滚”。
那你有没有办法，让球往高处滚呢？课件出示：你有什么办法让球从低处往高处运动？3、如果不借助如何其他的工具，你又有什么办法让球往高处滚呢？同桌、前后同学讨论一下。
二、建模玩模20分钟1、严老师为大家准备了今天这个斜坡的模型，用玻璃球代替我们的球，你先和同桌玩一玩，两人边玩边思考如何让球往高处滚，如果你做到了，想一想，为什么？把你们的思考与发现记录在记录纸上。
第1篇一、实验背景双轨怪坡是一种神奇的自然现象，在坡上，球可以向下滚，也可以向上滚。
这种现象引起了人们的广泛关注和好奇。
为了探究这种现象的原理，我们进行了双轨怪坡实验。
二、实验目的1. 了解双轨怪坡现象；2. 掌握重心原理在双轨怪坡现象中的应用；3. 通过实验验证重力、重心、斜坡等物理概念。
三、实验原理双轨怪坡实验利用的是重心的原理。
当我们分开轨道时，玻璃球会往高处滚动，靠拢两轨道时玻璃球会往低处滚动。
由于重力的作用，重心都有向下运动的趋势，使其重心不断降低。
由于斜坡上两轨道不平行且有一定夹角，因此玻璃球斜坡低处时的重心比斜坡高处时的重心高，所以玻璃球就会在重力作用下，由斜坡的低处向高处滚动，形成怪坡现象。
四、实验材料1. 梯形底座（有凹槽的一面朝上放置）2. 两根塑料棒3. 实心插片4. 玻璃球5. 胶带五、实验步骤1. 将梯形底座有凹槽的一面朝上放置；2. 将两根塑料棒从实心插片穿到空，再将实心插片插在梯形底座较长的一心插片中；3. 将玻璃球放在怪坡轨道上；4. 用两手握住轨道的尾端试着慢慢向外张开；5. 观察玻璃球的运动情况。
六、实验现象在实验过程中，我们发现：1. 当两根塑料棒分开时，玻璃球会向上滚动；2. 当两根塑料棒靠拢时，玻璃球会向下滚动。
七、实验分析1. 当两根塑料棒分开时，玻璃球的重心较高，此时重力对玻璃球的拉力较大，使其向上滚动；2. 当两根塑料棒靠拢时，玻璃球的重心较低，此时重力对玻璃球的拉力较小，使其向下滚动。
八、实验结论通过本次实验，我们验证了重心原理在双轨怪坡现象中的应用。
当轨道分开时，玻璃球的重心较高，重力对玻璃球的拉力较大，使其向上滚动；当轨道靠拢时，玻璃球的重心较低，重力对玻璃球的拉力较小，使其向下滚动。
九、实验心得1. 通过本次实验，我们了解了双轨怪坡现象的原理，认识到重心、重力、斜坡等物理概念在实际生活中的应用；2. 实验过程中，我们学会了如何观察、分析、解决问题，提高了我们的动手能力和逻辑思维能力；3. 本次实验激发了我们对科学探索的兴趣，让我们更加热爱科学。
