2025年高中科学教案：利用物理原理,设计不倒翁模型.pdfVIP

百川东到海，何时复西归?少壮不努力，老大徒伤悲。——汉乐府

高中科学教案：利用物理原理，设计不倒翁模型设计不倒翁模

型

不倒翁是一种古老而神奇的玩具，它的形态独特，设计精巧，而

且不易倒下。很多人都知道，不倒翁可以利用物理原理来实现其稳定

性。而在高中物理课程中，教师可以通过设计不倒翁模型，让学生更

深入地了解物理原理，并培养其动手实践的能力。本文将针对如何利

用物理原理，设计不倒翁模型这一话题，进行详细的说明和分析。

一、物理原理

不倒翁的稳定性原理是重心的转移。在不倒翁的上下部分之间，

通过增加下方的重量，将不倒翁的重心下移，使其保持稳定状态，不

容易倒下。同时，在不倒翁的下面设置圆形或扁平的底座，也能增加

其稳定性。

在设计不倒翁模型时，需要注意以下几个物理原理：

1、重心的位置：重心越低，不倒翁越稳定。

2、物体的重要性质：不同材料的物体，对不倒翁的稳定性也有影

响。

3、摩擦力：不倒翁的下底部设置摩擦力大的物体，可以增加其稳

定性。

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天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

二、设计不倒翁模型

为了让学生更加深入地学习物理原理，教师可以设计不同的不倒

翁模型，让学生动手实践。下面将介绍两种经典的不倒翁模型。

1、牛仔不倒翁

牛仔不倒翁是一种比较简单的模型。需要准备的材料有一个小木

棒、针线、砂纸、铅块和一个马塞克斯杯子。

制作过程如下：

（1）将小木棒加工成指定的长度和形态，然后用砂纸打磨，使其

表面光滑、平整。

（2）将铅块缠上针线，串成串，最后将其绑在小木棒的下面，作

为不倒翁的重量。

（3）将马塞克斯杯子插在小木棒的顶部，作为不倒翁的头部。

（4）牛仔不倒翁的制作就完成了。

牛仔不倒翁模型制作简单、干净，而且容易操作。学生可以在制

作过程中，充分了解物体的重心和结构特点，同时也可以培养动手能

力和耐心。

2、玻璃球不倒翁

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去留无意，闲看庭前花开花落；宠辱不惊，漫随天外云卷云舒。——《幽窗小记》

玻璃球不倒翁是一种比较复杂、有挑战性的模型。设计该模型需

要用到的材料包括玻璃环和两个砝码。具体制作过程如下：

（1）将两个砝码置于玻璃环的两端，然后调整各砝码的位置和重

量，使得玻璃环重心位置靠近下端。

（2）在玻璃环的下端加装小底座，使得不倒翁在稳定时能够竖直

放置。

（3）制作一个精度高的支架，将不倒翁放在上面进行实验观测。

（4）利用各种方法，比如加热和降温，来调节模型的稳定性，观

察不倒翁的运动状态和变化情况。

玻璃球不倒翁模型相对牛仔不倒翁模型而言，更加复杂、有趣。

通过实验设计和观察，可以让学生深入了解物理原理，并培养其实验

能力和问题解决能力。

三、课堂实践

在课堂实践中，教师可以采用以下几种教学方法：

1、先讲物理原理，然后让学生自己设计模型并制作。在制作的过

程中，教师可以引导学生，帮助其解决遇到的问题，并鼓励学生自主