1.3.4結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性教學設(shè)計-高中通用技術(shù)地質(zhì)版必修《技術(shù)與設(shè)計2》

《第一章結(jié)構(gòu)及其設(shè)計——3.4結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性》【教材分析】本節(jié)課是《技術(shù)與設(shè)計2》中第一單元結(jié)構(gòu)及其設(shè)計的第三節(jié)結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性的內(nèi)容，是這單元的一個重要組成部分，同時“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”和生活實際聯(lián)系密切。所以這部分內(nèi)容是本單元的重點?！緦W情分析】學生已有的生活經(jīng)驗和知識儲備為本節(jié)課進行的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素的探究試驗奠定了良好的基礎(chǔ)，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?shù)膽B(tài)度和發(fā)散思維的思考習慣，故而在教學過程中，我多結(jié)合生活中的實例，讓學生分組評比來調(diào)動課堂積極性，讓學生加深對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素的理解?！窘虒W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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念（2）通過實驗探究分析總結(jié)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素（3）能對簡單的結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)定性分析，并能對如何增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出自己的看法?！局攸c難點】重點：結(jié)構(gòu)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(jié)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素；并運用所學的知識分析簡單的結(jié)構(gòu)。增強對結(jié)構(gòu)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(shù)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(shè)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(nèi)容——結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性環(huán)節(jié)2學習新知新課講授一什么是結(jié)構(gòu)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(jīng)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定的概念[概念]如果結(jié)構(gòu)能傳遞或承受任意形式的荷載，則稱為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。換言之：結(jié)構(gòu)體受外力作用而能保持原有的平衡狀態(tài)稱為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定結(jié)果的特點：它的任何組成部分不會成為可變機構(gòu)，整體也不會產(chǎn)生剛體位移?！窘處熢u析】穩(wěn)定結(jié)構(gòu)分為兩類：(1)當外力作用時，結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)不發(fā)生變化；這是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。比如：金字塔(2)當外力作用時，結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)發(fā)生改變，但外力消失時，結(jié)構(gòu)又回到原來的平衡狀態(tài)，這也是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。(3)比如：不倒翁[提問]那我們開始看到的那個不倒翁，它的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定了，所以我們說以上結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不好。在相同的外力作用下，有的結(jié)構(gòu)能保持穩(wěn)定，而有的結(jié)構(gòu)不能保持穩(wěn)定，可見不同的結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性是不同的。那么影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素有哪些？下面用試驗探究的方法來總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。確認不倒翁的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的讓學生感受一下不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，總結(jié)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(nèi)容：影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素二影響結(jié)構(gòu)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(jié)出影響結(jié)構(gòu)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(jié)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(diào)接觸面積≠支撐面積。[結(jié)論一]結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與支撐面積的大小有關(guān)，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(jié)構(gòu)更穩(wěn)定？[提問]想一想，在我們生活中有哪些結(jié)構(gòu)是通過增大支撐面積來提高結(jié)構(gòu)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(jié)論二]結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心的位置有關(guān),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(nèi)。[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(cè)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(diào)重心越底越穩(wěn)定）[提問]在我們身邊有很多結(jié)構(gòu)都是通過降低、重心位置的方法來提高結(jié)構(gòu)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(nèi)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(jié)論三]結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的幾何形狀有關(guān),上端小下端大的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最好，其中三角形結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，舉例說說[舉例]空調(diào)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(guān)系影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個主要因素（重心的高低、支撐面的大小、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。5、如何巧妙地增加以下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性？展示圖片兩個方案：（1）減小組成構(gòu)件的長細比（2）利用三角形框架及其組合結(jié)構(gòu)增加它的穩(wěn)定性6、思考：現(xiàn)實生活中是不是都要求結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定越好？【PPT展示】伸縮門舉例生活中不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的應用。三、不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的應用人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)來抵抗外力、承受負載，同時又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)某些功能。在我們的生活中對不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)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(jù)實驗現(xiàn)象小組內(nèi)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(jù)實驗現(xiàn)象小組內(nèi)討論并填寫實驗報告。根據(jù)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(jù)實驗現(xiàn)象小組內(nèi)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和物體的接觸面積有關(guān)通過圖片展示讓同學們自己發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和物體的接觸面積有關(guān)不正確，并進一步去觀察是和接觸面積有關(guān)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(shù)來源于生活探究實驗二我設(shè)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(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的應用聯(lián)系生活，進一步強調(diào)技術(shù)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(jié)構(gòu)是屬于利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)某些功能的(）A.游樂設(shè)施的蹺蹺板功能結(jié)構(gòu)B.房間門口的活頁功能結(jié)構(gòu)C.學校運動場的籃球架結(jié)構(gòu)D.圓珠筆的筆嘴結(jié)構(gòu)3、不倒翁不倒的原因是（）A其構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和形狀的木凳總比塑料凳承重力更強7.小華學習了產(chǎn)品的設(shè)計后，設(shè)計了四種不同形狀的梯子。請你利用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性知識判斷四種設(shè)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(jié)1、理解結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念如果結(jié)構(gòu)能夠傳遞（或承受）任意形式的荷載，則稱為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。2、通過實驗探究能夠分析總結(jié)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素（1）結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與支撐面的大小有關(guān),支撐面積越大,穩(wěn)定性越好。（2）結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心的位置有關(guān),重心越低,穩(wěn)定性越好，重心越高,穩(wěn)定性越差。結(jié)構(gòu)中重心的垂線要落到支撐面之內(nèi)。（3）結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的幾何形狀有關(guān),上端小下端大的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，其中三角形的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性最好。3、能對簡單的結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)定性分析，并能對如何增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出自己的看法學