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

《第一章結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)——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(jì)2》中第一單元結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)的第三節(jié)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性的內(nèi)容，是這單元的一個(gè)重要組成部分，同時(shí)“結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性”和生活實(shí)際聯(lián)系密切。所以這部分內(nèi)容是本單元的重點(diǎn)?！緦W(xué)情分析】學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)儲(chǔ)備為本節(jié)課進(jìn)行的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素的探究試驗(yàn)奠定了良好的基礎(chǔ)，此外，學(xué)生動(dòng)手的積極性高好奇心強(qiáng)，往往欲欲躍試卻又猶豫再三不敢表現(xiàn)，有時(shí)候滿足于一知半解，缺乏細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和發(fā)散思維的思考習(xí)慣，故而在教學(xué)過程中，我多結(jié)合生活中的實(shí)例，讓學(xué)生分組評(píng)比來調(diào)動(dòng)課堂積極性，讓學(xué)生加深對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素的理解?！窘虒W(xué)資源】多媒體礦泉水瓶長(zhǎng)條吸管圖釘木板【教學(xué)方法】講授法實(shí)驗(yàn)法ppt演示法小組合作討論法舉例法【教學(xué)目標(biāo)】（1）理解結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念（2）通過實(shí)驗(yàn)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(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并能對(duì)如何增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出自己的看法。【重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其主要影響因素難點(diǎn)：運(yùn)用知識(shí)解釋生活現(xiàn)象，運(yùn)用知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐。學(xué)生通過小組合作、探究試驗(yàn)討論、分析、對(duì)比等方法，總結(jié)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素；并運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。增強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)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(dòng)手操作能力，提升學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，滲透安全教育?！窘虒W(xué)過程】環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖環(huán)節(jié)1導(dǎo)入[PPT展示]春晚舞蹈《飛天》的片斷[提問1]這個(gè)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(xué)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?jī)?nèi)容——結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。并展示學(xué)習(xí)目標(biāo)。思考問題并回答問題引導(dǎo)學(xué)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(xué)習(xí)新知新課講授一什么是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性1、認(rèn)識(shí)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(gè)角度推它，它只是一時(shí)改變狀態(tài)，很快又恢復(fù)原狀。（2）展示金字塔圖片【老師講解】經(jīng)歷幾千年風(fēng)吹雨打，屹立不倒，保持原態(tài)。（3）展示被大風(fēng)吹得散架的廣告牌【老師講解】在外力風(fēng)的作用下直接翻倒且不能恢復(fù)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(diǎn)：它的任何組成部分不會(huì)成為可變機(jī)構(gòu)，整體也不會(huì)產(chǎn)生剛體位移。【教師評(píng)析】穩(wěn)定結(jié)構(gòu)分為兩類：(1)當(dāng)外力作用時(shí)，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(dāng)外力作用時(shí)，結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)發(fā)生改變，但外力消失時(shí)，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(gè)不倒翁，它的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的嗎？[PPT展示]一組圖片——大風(fēng)吹倒的樹、廣告牌、翻倒的貨車[教師評(píng)析]圖片的特點(diǎn)：這些結(jié)構(gòu)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：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(yàn)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(xué)生認(rèn)識(shí)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。確認(rèn)不倒翁的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的讓學(xué)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(xué)生通過常識(shí)能判斷出哪個(gè)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(shí)驗(yàn)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(yàn)一]準(zhǔn)備兩個(gè)完全相同的礦泉水瓶放在木板上，一個(gè)正放一個(gè)倒放，慢慢抬起木板的一邊，觀察哪個(gè)穩(wěn)定？[提問]哪個(gè)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(gè)更穩(wěn)定？為什么？[教師評(píng)析]強(qiáng)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(xué)以致用]PPT展示圖片，讓同學(xué)們用科學(xué)的方法來分析一下哪一個(gè)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?qǐng)D片2、[探究二]實(shí)驗(yàn)一：準(zhǔn)備兩個(gè)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(gè)瓶子最穩(wěn)定？實(shí)驗(yàn)二：親身試驗(yàn)：站立不動(dòng)，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(shí)一腳向前邁30厘米，穩(wěn)定性怎樣？[教師評(píng)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(xué)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(xué)生分析原因，進(jìn)一步強(qiáng)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(tái)燈賽車圖片3、[探究實(shí)驗(yàn)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(xué)以致用]PPT展示圖片讓學(xué)生回答哪個(gè)最穩(wěn)定？[提問]現(xiàn)實(shí)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(jī)支架錄相機(jī)支架金字塔自行車帶橫樑的人字梯4、三個(gè)主要因素之間的關(guān)系影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個(gè)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(dú)立存在的，也是相互聯(lián)系的，比如雙腿開立時(shí)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(xué)知識(shí)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(gè)方案：（1）減小組成構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)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(shí)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(yīng)用。三、不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)用人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)來抵抗外力、承受負(fù)載，同時(shí)又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。在我們的生活中對(duì)不穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也有很多?！綪PT展示】蹺蹺板地動(dòng)儀跨欄動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并認(rèn)真觀察，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象小組內(nèi)討論并填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)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(dòng)手實(shí)驗(yàn)并認(rèn)真觀察根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象小組內(nèi)討論并填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求親身試驗(yàn)一下，并填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。思考回答問題思考回答問題觀看圖片動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并認(rèn)真觀察，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象小組內(nèi)討論并填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告?；卮饐栴}思考回答問題仔細(xì)觀察回答問題仔細(xì)觀察回答問題學(xué)生舉例回答問題通過探究實(shí)驗(yàn)一讓學(xué)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(xué)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(jìn)一步去觀察是和接觸面積有關(guān)通過學(xué)以致用，與前面互應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的鞏固技術(shù)來源于生活探究實(shí)驗(yàn)二我設(shè)置了兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)是用來說明重心越低越穩(wěn)定，另一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(xué)以致用，與前面互應(yīng)，讓學(xué)生將知識(shí)遷移到生活中，并鞏固知識(shí)點(diǎn)技術(shù)來源于生活通過學(xué)以致用，與前面互應(yīng)，讓學(xué)生將知識(shí)遷移到生活中，并鞏固知識(shí)點(diǎn)技術(shù)來源于生活讓學(xué)生通過對(duì)埃菲爾鐵塔分析，進(jìn)一步鞏固影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個(gè)主要因素過渡到下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)用聯(lián)系生活，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)技術(shù)來源于生活環(huán)節(jié)3課堂練習(xí)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(hù)D支撐2、在日常生活中.以下哪一個(gè)結(jié)構(gòu)是屬于利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)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(yè)功能結(jié)構(gòu)C.學(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)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(qiáng)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(shí)將扁擔(dān)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(fēng)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(qiáng)7.小華學(xué)習(xí)了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)了四種不同形狀的梯子。請(qǐng)你利用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性知識(shí)判斷四種設(shè)計(jì)方案中，哪種方案最為穩(wěn)定（）完成練習(xí)鞏固知識(shí)并運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)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(shí)驗(yàn)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(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并能對(duì)如何增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出自己的看法學(xué)