星星的重心

提出问题：

小朋友们，你知道什么是水平吗？对，水平就是指像水面一样平，物体不向任何一边倾斜。

你在生活中有没有看到过水平状态的物品？生活中桌子、黑板、电视、展台的放置都是水平状态的。

想一想，它们是如何保持水平状态的？为了保持物体的水平需要了解物体的重心。也就是说，找到物体的重心。重心就是可以支撑起物体而不向任何一边倾斜的支点。

问题探究

尝试：让一支铅笔水平地停在手指上。

有谁成功了？说说你是怎么做的？（我先把铅笔放在手指上，手指大概是放在铅笔最中间，铅笔就能保持平衡，呈水平状态。我也是慢慢调整才成功的，如果铅笔倒向右边，那手指就要向右边挪一点。）

很好，这位小朋友通过不断尝试，找到了铅笔的重心，使其成为支撑起铅笔保持平衡的支点。

老师在铅笔上套一个这样的笔套，你觉得它的重心位置还会在中间吗？ 如果不在中间，它会在哪里呢？说说你的想法。（生1：在靠近笔套的位置。因为加笔套的这一边增加重量了，所以重心会靠近笔套。 生2：我不同意他的观点，我觉得应该在不套笔套的那一边，因为套上笔套加长了，所以要往另一边偏过去才能保持平衡。）

看来想要知道谁的想法比较正确，我们还是要在铅笔上套上笔套试一试。

尝试后有结果了吗？（生3：老师，我发现这支铅笔的重心位置是偏向有笔套的这一边，但是没有偏得那么多， 因为笔套比较轻，所以只要偏过去一点点就能平衡了。）

很好，我们通过实验得到了准确的实验结论。

现在我们把铅笔换成木板，把手指换成一个支架，找到木板的重心，使木板保持水平状态，这时，我们在支点两端放置粗细、材料一样的物体时，木板会出现什么状态？老师给你们准备了两块质量相同的木块，你们可以试试。（在支点两端放置粗细、材料一样的物体时，木板会出现水平的状态）

我们继续第二项挑战：利用水平状态比较物体的质量。

这有两个大小不一的木块，你能比较出它们质量的大小吗？

我们可以使用水平的木板，让木板保持平衡，在距离支点相同的地方放置两个物体时，木板下沉的一端物体质量较大。

这样的方法真好。轻轻松松就比较出了两个木块质量的大小。我们可以看到木板倾斜向了质量较大的木块一方。你能想办法，使木块继续保持水平吗？可以动手试一试。（我们发现，可以把质量较大的木块向支点挪一下，也可以将质量较小的木块往支点外挪一下）

真会动脑筋，这两个方法都可以。像这样，能够衡量物体质量的仪器就叫做天平。你会使用天平吗？让我们通过一段视频来学习一下。（播放视频）

有了天平，我们就可以用它来比较质量相似的物体了。

建立概念

1．在支点两端放置粗细、材料一样的物体时，木板会出现（水平）的状态。

2.在实现水平状态的木板支点距离相同的地方放置两个物体，木板下沉的一边（质量较大）。

方案设计

老师这有一个纸板做的星星图案，你能找到这个“星星”的重心吗？请同学们利用所给的材料设计实验的方案。可以在小组内先讨论一下。

（视频播放操作步骤）

1．将星星模板从纸板中取下来。

2.用细吸管插入星星模板其中的一个圆孔，使星星纸板挂在上面。

3.将垂直尺穿过细吸管和星星纸板一起挂在上面。

4.保持住第三步星星纸板与垂直尺的位置，将垂直尺和星星纸板紧密贴合后放在桌子上，按照垂直尺里面的直线描画。

5.将另一端的小孔与细吸管和垂直尺按照同样的方法进行操作，描画出直线。

6.使用剪刀将粗吸管尖头剪掉，用一块橡皮泥作为底座把粗吸管竖立并固定好，再把星星纸板放在粗吸管的顶部。

7.观察星星立在粗吸管的位置是否在垂直尺所画直线的交叉点上。

验证原理

通过实验，大家利用悬挂法找到了星星的重心。给星星的一角粘上橡皮泥后，星星的重心还在原来的位置吗？请按照刚刚的方法寻找重心，然后再次将吸管置于重心位置观察。

刚刚我们粘了一个角，如果给其他的角也粘上橡皮泥，这次它的重心在哪呢？通过实验，再次寻找它的重心位置。

改变两块橡皮泥的位置，它的重心又会如何变化呢？再次尝试。

通过这几次实验，我们发现，观察星星立在粗吸管的位置在垂直尺所画直线的交叉点上。

改进方案

在刚刚的实验过程中，你觉得有什么可以改进的地方？

（我觉得纸质的垂直尺太轻了，有时它有点变形，不能很好地垂下，我们可以把它换成一根细棉线，一头系一块橡皮这类的重物，这样的线就能笔直地垂下）

这个建议真不错。

重构概念

同学们，悬挂法只要两次即可确定重心，那你们知道为什么悬挂法能准确的找到不规则物体的重心吗？我们知道，重力的方向是竖直向下，指向地心的，其次，根据常识，任何悬挂的物体，悬挂平衡后，悬绳也是竖直向下的，也指向地心。悬绳所在直线与重力方向所在直线重合。这时重心也在这条直线上。两次悬挂选取不同的悬挂位置，这样就可以确定出两条直线。两次悬挂过程中，重心分别存在于两条直线上，并且两条直线相交，有且只有一个交点，那么这个不规则物体重心是不是就确定了，就是两直线的交点。因此，利用悬挂法找物体重心没有限制，适用于所有平面物体。

同学们，课后你们可以自己剪一个不规则的纸板，用我们今天学的悬挂法找出它的重心。这节课就上到这里，再见。