不倒翁制作及其稳定性探析

实践项目推荐

不倒翁制作及其稳定性探析

南京市第十三中学罗洁华老师提供

一、制作材料及来源

1．主体：塑料蛋壳——淘宝网购：注意有大小两种规格。

2．配件

丝袜面料，腈纶棉花

3．学具预加工

增加脑袋，把蛋壳做成有脑袋的不倒翁外形。

所需工具：1）台钻（几百元）或手电钻（几十元）或手摇钻（十几元）——教师用（含Φ4mm左右钻头）；2）热熔胶枪+胶棒（几十元），也可用铬铁来代替打孔，其他能用于固定丝袜面料的材料。

加工步骤：1）蛋壳小头中心打孔（Φ4mm左右）；2）裁剪丝袜面料约4厘米*4厘米（具体根据脑袋大小裁剪）；3）取少量腈纶棉花（也可以用海绵）包裹成直径约2厘米的头形，用线扎紧；4）将多余面料用牙签或镊子塞进蛋壳小孔；5）在小孔内外周围打胶固定；5）可在脑袋上画五官和头发装饰，也可不画。

二、不倒翁制作及其稳定性探析试验

1．不倒翁制作

1）目的：主要让学生通过实践认识不倒翁原理，理解重心对稳定性的影响，并利用其影响完成不倒翁制作，从技术的角度认识填充不倒翁的材料和填充方法。

2）试验材料：

a)不倒翁外壳：教师准备，2人一套或一人一套

b)填充物：学生准备——根据设计自带

填充物要求分析：能附着在蛋壳内底部，密度较大，易于固定（可以是泥土、沙子、面粉等细小颗粒，也可以是石块、五金、钱币等较大块状物，还可以是粮食、面巾纸、橡皮泥、软糖等食品、用品），分析可以和学生一起讨论完成

3）制作步骤举例

(1)准备材料 

(2)将硬币放入蛋壳底部固定

硬币要固定牢，且在蛋壳底部正中间，否则会倾斜。

(3)大号蛋壳放2个硬币是倒翁（倾倒的，不能立起来）。

(4)硬币太多并不好，这是3个硬币的效果，4个也行。 

(5)小号蛋壳底部放2个硬币效果很好。

2．稳定性探析

可在肩部（颈部下侧）用胶带等方式添加配重（小纸片或其他小片状物），左右分别逐渐增加，研究不倒翁的倾斜角度并记录（增加到一定量，由于中心的上移，不倒翁会倾倒）。

三、教学实施建议

1．操作课前必须有准备课，和学生分析讨论该试验，让学生设计准备材料，同时准备好待记录和总结的试验报告（试验报告要有试验分析等试验报告要素，有自己设计的记录表，要有学生的设计，有个性特征）。

2．试验过程要引进评价激励机制，以比较大的几个组为单位，大组全部完成制作的在黑板上排名表彰，完成后的效果让学生在报告制作之处自己打分（倾倒能恢复直立的100分，倾斜的90分，小于30度的——基本倾倒的60分）。

3．不能为做不倒翁而制作不倒翁，教师要注意学生实践中获得的导向。如：对不倒翁结构的认知，对材料和固定方式的认知和选择，对重心的调节，对试验报告的结构的掌握，对技术试验的严谨的理解和接受，探究能力的形成，同学间的合作和集体荣誉的重视等。

4．即使条件差的学校没有实践室，这个实践也是可以做的，学校不买自己掏腰包买也没有多少钱的，关键是一定要让学生参加实践活动。

附：

不倒翁制作及其稳定性探析试验报告（仅供参考）

一、试验内容

不倒翁的制作及其稳定性探析

二、试验目的

1．不倒翁的制作

2．不倒翁重心与稳定性的探析

3．试验中认识结构及对材料和固定方式的认知和选择

三、试验分析

1．不倒翁内的填充材料直接影响试验

1）密度要尽可能的大，才可以起到降低重心的作用；

2）必须是无毒，不影响环境卫生的；

3）因重心要固定，必须是固体，材料的其他状态不行；

4）必须是能够固定位置的固体，粉末或小颗粒，大块不宜。

2．不倒翁内材料的填充方式直接影响试验

1）填充材料的结果必须保证重心足够低；

2）填充材料必须有效附着在外壳上，保证固定；

3）固定的方式视材料不同而不同。如：泥沙或面粉对应适量的水，钱币对应胶带或橡皮泥等。

3．胶带+纸片或小硬币可以做不倒翁重心和稳定性的探究

四、试验准备

器材：不倒翁外壳

材料：硬币若干、橡皮泥若干、胶带和纸片若干

五、试验过程(步骤)

1．准备好填充材料：1元硬币和橡皮泥

2．将橡皮泥按入不倒翁底壳中心，中间压出硬币位置

3．将1元硬币2枚按入底壳中心橡皮泥上，并用橡皮泥固定

4．装好不倒翁外壳试验稳定性，如不行再调整硬币和橡皮泥至稳定站立为止

5．填写相关试验数据

6．用胶带粘纸片制成若干配重

7．将配重依次粘在不倒翁的左右肩上，观察并记录不倒翁平衡的变化

六、试验纪录

七、试验总结

1．底部支撑为点的中心对称体重物，重心足够低是不倒翁稳定的基本条件。

2．填充物完全固定才可能做成功稳定的不倒翁。

3．对称在不倒翁肩部配重可以保持不倒翁稳定，但配重达到一定数量，会因重心提高而使不倒翁失去稳定性。

4．重心越低结构稳定性越好，反之亦然。