1.3.4結構的穩(wěn)定性教學設計-高中通用技術地質版必修《技術與設計2》

《第一章結構及其設計——3.4結構的穩(wěn)定性》【教材分析】本節(jié)課是《技術與設計2》中第一單元結構及其設計的第三節(jié)結構強度與穩(wěn)定性的內容，是這單元的一個重要組成部分，同時“結構的穩(wěn)定性”和生活實際聯(lián)系密切。所以這部分內容是本單元的重點?！緦W情分析】學生已有的生活經驗和知識儲備為本節(jié)課進行的結構穩(wěn)定性因素的探究試驗奠定了良好的基礎，此外，學生動手的積極性高好奇心強，往往欲欲躍試卻又猶豫再三不敢表現(xiàn)，有時候滿足于一知半解，缺乏細致嚴謹的態(tài)度和發(fā)散思維的思考習慣，故而在教學過程中，我多結合生活中的實例，讓學生分組評比來調動課堂積極性，讓學生加深對結構穩(wěn)定性因素的理解。【教學資源】多媒體礦泉水瓶長條吸管圖釘木板【教學方法】講授法實驗法ppt演示法小組合作討論法舉例法【教學目標】（1）理解結構穩(wěn)定性的概念（2）通過實驗探究分析總結影響結構穩(wěn)定性的主要因素（3）能對簡單的結構進行穩(wěn)定性分析，并能對如何增加結構穩(wěn)定性提出自己的看法。【重點難點】重點：結構的穩(wěn)定性及其主要影響因素難點：運用知識解釋生活現(xiàn)象，運用知識指導實踐。學生通過小組合作、探究試驗討論、分析、對比等方法，總結影響結構穩(wěn)定性的重要因素；并運用所學的知識分析簡單的結構。增強對結構穩(wěn)定性的認識，培養(yǎng)學生觀察分析能力，注重小組間交流，培養(yǎng)合作能力、探究能力和創(chuàng)新思維，提高動手操作能力，提升學生的技術素養(yǎng)，滲透安全教育?！窘虒W過程】環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖環(huán)節(jié)1導入[PPT展示]春晚舞蹈《飛天》的片斷[提問1]這個節(jié)目為什么能受到大家的喜愛？[提問2]舞蹈演員們表演有沒有用科學解釋不了的地方？表現(xiàn)在哪里？[提問3]不倒說明是穩(wěn)定性好還是不好？這就是我們今天要探究內容——結構的穩(wěn)定性。并展示學習目標。思考問題并回答問題引導學生提出“不倒”從而引出今天的課題——結構的穩(wěn)定性環(huán)節(jié)2學習新知新課講授一什么是結構的穩(wěn)定性1、認識生活中的常見的穩(wěn)定和不穩(wěn)定的幾種情況。（1）展示視頻不倒翁【老師講解】無論從哪個角度推它，它只是一時改變狀態(tài)，很快又恢復原狀。（2）展示金字塔圖片【老師講解】經歷幾千年風吹雨打，屹立不倒，保持原態(tài)。（3）展示被大風吹得散架的廣告牌【老師講解】在外力風的作用下直接翻倒且不能恢復至原態(tài)。2、結構穩(wěn)定的概念[概念]如果結構能傳遞或承受任意形式的荷載，則稱為穩(wěn)定結構。換言之：結構體受外力作用而能保持原有的平衡狀態(tài)稱為穩(wěn)定結構。穩(wěn)定結果的特點：它的任何組成部分不會成為可變機構，整體也不會產生剛體位移?！窘處熢u析】穩(wěn)定結構分為兩類：(1)當外力作用時，結構的平衡狀態(tài)不發(fā)生變化；這是穩(wěn)定結構。比如：金字塔(2)當外力作用時，結構的平衡狀態(tài)發(fā)生改變，但外力消失時，結構又回到原來的平衡狀態(tài)，這也是穩(wěn)定結構。(3)比如：不倒翁[提問]那我們開始看到的那個不倒翁，它的結構是穩(wěn)定的嗎？[PPT展示]一組圖片——大風吹倒的樹、廣告牌、翻倒的貨車[教師評析]圖片的特點：這些結構都有一個共同的特點：受外力之后，破壞了原有的平衡狀態(tài)，使原來穩(wěn)定的結構變得不穩(wěn)定了，所以我們說以上結構的穩(wěn)定性不好。在相同的外力作用下，有的結構能保持穩(wěn)定，而有的結構不能保持穩(wěn)定，可見不同的結構，其穩(wěn)定性是不同的。那么影響結構穩(wěn)定性的因素有哪些？下面用試驗探究的方法來總結出影響結構穩(wěn)定性的主要因素有哪些？思考問題并回答問題觀看并回答問題觀察思考回答問題讓學生認識穩(wěn)定結構和不穩(wěn)定結構。確認不倒翁的結構是穩(wěn)定的讓學生感受一下不穩(wěn)定的結構，總結出不穩(wěn)定的原因：破壞了原有的平衡狀態(tài)。學生通過常識能判斷出哪個最穩(wěn)定，但不知道原因，引出下面的內容：影響結構穩(wěn)定性的主要因素二影響結構穩(wěn)定性的主要因素有哪些（通過實驗探究法和ppt演示圖片來總結出影響結構穩(wěn)定性的主要因素有哪些）1、[探究試驗一]準備兩個完全相同的礦泉水瓶放在木板上，一個正放一個倒放，慢慢抬起木板的一邊，觀察哪個穩(wěn)定？[提問]哪個更穩(wěn)定？結論一是什么？[ppt展示]兩張圖片（接觸面積相同而支撐面積不同）[提問]哪個更穩(wěn)定？為什么？[教師評析]強調接觸面積≠支撐面積。[結論一]結構的穩(wěn)定性與支撐面積的大小有關，支撐面積越大，穩(wěn)定性越好。[學以致用]PPT展示圖片，讓同學們用科學的方法來分析一下哪一個結構更穩(wěn)定？[提問]想一想，在我們生活中有哪些結構是通過增大支撐面積來提高結構的穩(wěn)定性？[舉例]ppt展示凳子金字塔隔離墩圖片2、[探究二]實驗一：準備兩個相同的礦泉水瓶，A裝半瓶水，B裝滿水，把兩瓶子放在木板上，慢慢抬起木板的一邊，觀察哪個瓶子最穩(wěn)定？實驗二：親身試驗：站立不動，雙腳開立30厘米，身子向前傾斜，重心降低了，穩(wěn)定性呢？此時一腳向前邁30厘米，穩(wěn)定性怎樣？[教師評析]重心越低越穩(wěn)定是要有條件的：重心的垂線必須要落到支撐面上。[ppt展示][結論二]結構的穩(wěn)定性與重心的位置有關,重心越低,穩(wěn)定性越好，重心越高,穩(wěn)定性越差。重心的垂線要落到支撐面之內。[學以致用]試著解開比薩斜塔千年來斜而不倒的謎題（塔的北側加壓了830噸的鉛塊，并在塔身的三分之一處加了一圈銅纜這樣做的目的是什么？讓學生分析原因，進一步強調重心越底越穩(wěn)定）[提問]在我們身邊有很多結構都是通過降低、重心位置的方法來提高結構的穩(wěn)定性，你能列舉一些嗎？[舉例]ppt展示跑車臺燈賽車圖片3、[探究實驗三]小組內分工分別用用硬木條和圖釘組建不同的幾何形狀，看哪種形狀的穩(wěn)定性最好？[結論三]結構的穩(wěn)定性與結構的幾何形狀有關,上端小下端大的結構穩(wěn)定性最好，其中三角形結構的穩(wěn)定性最好。[學以致用]PPT展示圖片讓學生回答哪個最穩(wěn)定？[提問]現(xiàn)實生活中有好多利用三角形來增加其結構的穩(wěn)定性，舉例說說[舉例]空調外機支架錄相機支架金字塔自行車帶橫樑的人字梯4、三個主要因素之間的關系影響結構穩(wěn)定性的三個主要因素（重心的高低、支撐面的大小、結構的形狀）之間不是獨立存在的，也是相互聯(lián)系的，比如雙腿開立時增大了支撐面積，重心也降低了；自行車能站穩(wěn)既形成了三角形也增大了支撐面積。[ppt展示]埃菲爾鐵塔[提問]用所學知識解釋一下埃菲爾鐵塔的結構穩(wěn)定性。5、如何巧妙地增加以下結構的穩(wěn)定性？展示圖片兩個方案：（1）減小組成構件的長細比（2）利用三角形框架及其組合結構增加它的穩(wěn)定性6、思考：現(xiàn)實生活中是不是都要求結構越穩(wěn)定越好？【PPT展示】伸縮門舉例生活中不穩(wěn)定結構的應用。三、不穩(wěn)定結構的應用人們利用穩(wěn)定的結構來抵抗外力、承受負載，同時又利用不穩(wěn)定的結構實現(xiàn)某些功能。在我們的生活中對不穩(wěn)定性結構的應用也有很多?！綪PT展示】蹺蹺板地動儀跨欄動手實驗并認真觀察，根據實驗現(xiàn)象小組內討論并填寫實驗報告。學生觀察圖片思考兩者的區(qū)別并回答問題觀察圖片并回答問題思考回答問題觀看圖片動手實驗并認真觀察根據實驗現(xiàn)象小組內討論并填寫實驗報告。根據實驗要求親身試驗一下，并填寫實驗報告。思考回答問題思考回答問題觀看圖片動手實驗并認真觀察，根據實驗現(xiàn)象小組內討論并填寫實驗報告?；卮饐栴}思考回答問題仔細觀察回答問題仔細觀察回答問題學生舉例回答問題通過探究實驗一讓學生觀察出結構的穩(wěn)定性和物體的接觸面積有關通過圖片展示讓同學們自己發(fā)現(xiàn)結構的穩(wěn)定性和物體的接觸面積有關不正確，并進一步去觀察是和接觸面積有關通過學以致用，與前面互應，進一步增強學生對知識點的鞏固技術來源于生活探究實驗二我設置了兩個小實驗，一個實驗是用來說明重心越低越穩(wěn)定，另一個實驗用來說明重心越低越穩(wěn)定是要有條件的：重心的垂線必須要落到支撐面上。通過學以致用，與前面互應，讓學生將知識遷移到生活中，并鞏固知識點技術來源于生活通過學以致用，與前面互應，讓學生將知識遷移到生活中，并鞏固知識點技術來源于生活讓學生通過對埃菲爾鐵塔分析，進一步鞏固影響結構穩(wěn)定性的三個主要因素過渡到下一個知識點不穩(wěn)定結構的應用聯(lián)系生活，進一步強調技術來源于生活環(huán)節(jié)3課堂練習1、走鋼絲的人手拿一根鐵棒的目的是（）A美觀B重心低C保護D支撐2、在日常生活中.以下哪一個結構是屬于利用穩(wěn)定的結構實現(xiàn)某些功能的(）A.游樂設施的蹺蹺板功能結構B.房間門口的活頁功能結構C.學校運動場的籃球架結構D.圓珠筆的筆嘴結構3、不倒翁不倒的原因是（）A其構成材料強度大B其形狀的美觀性好C、底部接觸面積小D、重心低，底部接觸面是光滑的弧面4、自行車支撐腳的作用（）A、降低重心B、增加支撐面積C美觀5．如圖所示的瓶子放置方式或注入水量各有不同，穩(wěn)定性最差的是（）6、可以用結構的穩(wěn)定性來解釋的現(xiàn)象是（）A．小明在挑東西時將扁擔挑斷了B．雞蛋在某種情況下可以承受很大的外力C．室外廣告牌被大風吹掉了D．相同結構和形狀的木凳總比塑料凳承重力更強7.小華學習了產品的設計后，設計了四種不同形狀的梯子。請你利用結構的穩(wěn)定性知識判斷四種設計方案中，哪種方案最為穩(wěn)定（）完成練習鞏固知識并運用知識解決實際問題環(huán)節(jié)4課堂總結1、理解結構穩(wěn)定性的概念如果結構能夠傳遞（或承受）任意形式的荷載，則稱為穩(wěn)定結構。2、通過實驗探究能夠分析總結影響結構穩(wěn)定性的主要因素（1）結構的穩(wěn)定性與支撐面的大小有關,支撐面積越大,穩(wěn)定性越好。（2）結構的穩(wěn)定性與重心的位置有關,重心越低,穩(wěn)定性越好，重心越高,穩(wěn)定性越差。結構中重心的垂線要落到支撐面之內。（3）結構的穩(wěn)定性與結構的幾何形狀有關,上端小下端大的結構穩(wěn)定性好，其中三角形的結構的穩(wěn)定性最好。3、能對簡單的結構進行穩(wěn)定性分析，并能對如何增加結構穩(wěn)定性提出自己的看法學