稳固结构的探析----结构的稳定性分析

稳固结构的探析----结构的稳定性分析一、教学目标：本节课是稳固结构的探析专题的第一节课。

《技术课程标准》与稳固结构的探析内容对应的内容标准为：（1）能通过技术试验分析影响结构稳定性和强度的因素（2）理解结构与功能的关系。

由于将该专题拆分为三节课来组织教学，本节课的教学的重点放在了解影响结构稳定性的因素。

对影响结构的强度因素和结构与功能的关系安排在后面两节课完成。

因此，本节课的具体教学目标为：（1）了解什么是结构的稳定状态。

（2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。

（3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。

具体分解为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标为：知识与技能：（1）了解什么是结构的稳定状态。

（2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。

（3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。

过程与方法：（1）通过对比技术试验，提高进行简单技术试验的实践能力。

情感态度价值观：（1）在合作技术试验，交流讨论过程中增强合作交流的意识。

（2）过结构稳定性讨论，增强技术安全的意识。

二、教学内容分析：教材分析：“技术与设计2”模块包含“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”、“控制与设计”四个主题，“稳固结构的探析”是“结构与设计”主题的第二节内容，是“结构与设计”主题的核心部分。

“结构的稳定性分析”又是“稳固结构的探析”专题中的第一课时内容，是“结构的稳定性分析”，“结构的强度分析”和“结构的功能分析”三个连续环节的第一环。

本节课教材内容分为三个部分：（1）什么是结构的稳定性。

（2）影响结构稳定性的三个主要因素。

（3）常见结构的稳定性分析。

对于结构的稳定，学生此前是有一定的生活感性认识的。

看到被大风刮倒的物品，就认识到这些物品的稳定性是有问题的。

但这样的认识仅仅停留在感性层面上，没有上升到理性认识高度。

为了引出结构的稳定性这个重要的概念，老师可以根据教材内容，提供一些翻倒物体的图片，一些生活中不稳定物体的实物，来引起学生展开思考和讨论，引起继续学习下去的兴趣。

结构的稳定性概念是本节课的中心概念，也是本节课的起点和切入点。

对于影响结构稳定性的三个主要因素的分析，主要要抓住保持物体稳定的基本条件“对于一个结构，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，则该结构是稳定的。

”入手。

为了尽可能的使物体的重心的垂线落在结构低面的范围内，则可以从调节结构重心的高低，改变结构支撑面的大小和改变结构形状三个方面入手。

既影响结构稳定的三个重要因素。

由于这本节课的内容贴近生活，在日常生活中可以找到许多生动的例子。

所以，有效的案分析，来引导学生得出影响结构稳定性的三个主要因素有：结构重心的高低，改变结构支撑面的大小和改变结构形状。

同时，在探究影响结构稳定性因素的过程中，利用控制变量法进行的一些简单的技术试验，对于进行卓有成效的探究活动是很有帮助的。

在基本了解影响结构稳定性三个因素的基础上来进行对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。

这样，就变成水到渠成的事情了。

本节课的是重点：影响结构稳定性的三个主要因素。

难点：1.区分“接触面”与“支撑面”这两个概念。

2. 对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。

学生分析：在学习本节课之前，学生对于什么是结构的稳定状态，已经有了一定的感性认识。

例如，物体的倒与不倒。

但这样的认识是比较片面的，结构的稳定性问题不仅仅是解决结构的倒与不倒的问题。

所谓结构的稳定性是指“结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力，即受外力后恢复原有平衡状态的能力”。

所以，在提出结构稳定概念时要着重解决学生在认识上的误区。

对于影响物体稳定的因素，如何提高结构的稳定性。

在老的人教版《物理》第一册P77中有相关平衡的种类和稳度的阅读材料，但课改后的物理教材删除了这部分内容，所以这部分知识学生是比较欠缺的。

由于结构的稳定性问题和实际生活的联系比较紧密，对于学生搞结构设计具有很好的实际指导意义，所以本节课的学习学生趣味性强，学习热情较高。

只要通过合适的引导和适当学习场景创设，学生在本节课的教学过程中能够主动有效进行探究，发现问题，寻求答案。

三、教学策略设计：教学方法和手段：在本节课的教学过程中主要是以小组为单位展开探究活动，老师在教学过程一方面创造合适的教学情景让学生产生探究的兴趣和好奇心，让学生主动完成知和技能的建构，体验知识产生的过程与方法，尊重学生在教学中的主体地位。

另一方面，老师时刻作为学生学习的引领者，引导学生按照正确的方向进行探究，重视老师的主导作用。

所以本节课的主要教学模式是“引导---探究”模式。

也是体现学教并重的教学思想。

教学时间安排：（1）从案例引入新课2分钟。

（2）和学生互动引出结构稳定性概念4分钟。

（3）探究结构稳定的基本条件5分钟。

（4）试验分析影响结构稳定性的因素之一：重心位置的高低会影响结构稳定性7分钟。

（5）分组试验影响结构稳定性的因素之一：支撑面的大小会影响结构稳定性7分钟。

（6）分组试验环节得出结论：结构的形状影响结构稳定性需要7分钟。

（7）总结影响结构稳定性的因素2分钟。

（8）常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见7分钟（9）结构动态稳定性介绍2分钟。

（10）总结全课，布置作业2分钟。

资源分析：教师占有的资源：教材，教学参考书，网络资源，相关图片文本，木结构等学生占有的资源：试验材料（物体稳度演示器，鸡蛋，瓶盖，硬纸版，军棋子等）四、教学过程：[复习导入]教师:上一节课我们一起认识了生活中常见的结构，以及结构的三个不同的类型。

那么，请大家回忆一下，什么是结构？结构可以分为哪三种基本的类型？投影：三种典型结构的图片。

学生1：结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。

学生2：从力学角度来说，结构是指可以承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

学生3：通常结构可以分为三个基本类型：实体结构，框架结构和壳体结构。

[稳定定义]教师：下面我们再来欣赏一组结构图片。

投影：一个结构在台风来之前保持稳定和在台风中被吹倒的图片。

教师：在台风来之前它是稳定的,台风来的时候它被吹倒了。

显然，是由于这些结构的什么方面出现了问题呢？学生：结构的稳定性出现了问题。

教师：现在，我们可以给结构的稳定性下个定义了。

投影：结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。

教师：除了我们刚才看到的结构被吹倒，说明结构不稳定之外，下面一张图片展示的结构你认为它是一个稳定的结构吗？投影：建筑结构在外力作用下发生变形的图片。

教师：显然，结构的变形也代表结构的不稳定。

[结构稳定基本条件探究]教师：大家看到了，这些物体在外力的作用下，不能抵抗外力，发生了倾斜或者翻倒，那么怎样来提高它们的稳定性，也同时来减少一些不必要的损失呢？有时候翻倒的物体会造成巨大的财产损失。

下面我们一起来看一个著名的例子。

投影：比萨斜塔图片。

教师：大家知道比萨斜塔正在不断倾斜，但你知道什么时候斜塔就正的倒掉了吗。

下面，老师提供一个模拟斜塔模型（物体稳度演示器），通过模拟斜塔不断倾斜，然后倒掉的过程，你能够告诉我物体在什么条件下要倒下吗？学生分组试验：通过模拟斜塔模型的不断倾斜，可以看到当结构重心的垂线落到结构与地面的接触面外面的时候，结构就倒掉了。

分组试验结论：对一个结构而言，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会倾倒。

投影：垂线位置与稳定性示意图。

[影响结构稳定性的因素探究]教师：如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，结构是稳定的。

那么，怎样才能通过结构的自身调整，使物体更稳定呢？学生：降低结构的重心，增大结构的底面，结构的形状。

教师：下面我们就来通过技术试验来验证同学们的猜想。

首先，我们来验证结构的重心对结构稳定性的影响。

学生分组试验：空的酒瓶子，放到震动板上，容易倒掉，逐渐向酒瓶子里倒入一些水，随着酒瓶子重心的下降，就不太容易倒掉了。

分组试验结论：结构重心越底越稳定。

教师：现在同学们可以告诉我重心高的结构稳定还是重心底的结构稳定呢？学生发言：重心底的结构稳定。

投影：重心的高低影响结构的稳定性，结构重心越底越稳定。

教师：增大结构的底面可以使结构变得更稳定吗？下面我们来做一个游戏，竖鸡蛋。

利用胶水，纸斑，瓶盖等材料使鸡蛋更稳定的竖在桌面上吗。

学生分组试验：利用胶水，纸斑，瓶盖等材料使鸡蛋更稳定的竖在桌面上，很快，学生找到了方法，将鸡蛋粘在纸片上或安放在瓶盖上。

分组试验结论：结构的接触面越大越稳定。

学生：结构的接触面越大越稳定。

教师：自行车的接触面很小，只有三个点，为什么也很稳定呢？着是由于支撑面和接触面的区别：接触面是物体与地面接触形成的面。

支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。

投影：支撑面的大小影响结构的稳定性，结构的支撑面越大越稳定。

教师：影响稳定性的因素有很多方面，我们要综合各种因素来考虑！参照课本上16页，利用手头的军棋来搭建结构，用40块棋子，垒5块棋长， 8块棋高的墙，课本上给出了三种垒法，先尝试着三种垒法，比较出稳定性最强的，然后再尝试其它垒法，找出最佳方案！学生分组试验：（使用军棋）搭建结构。

分组试验结论：结构的形状影响结构的稳定性。

投影：结构的形状影响结构的稳定性。

老师：下面我们来总结以下影响结构稳定性的几个因素。

投影：（1）重心的高低影响结构的稳定性，结构重心越底越稳定。

（2）支撑面的大小影响结构的稳定性，结构的支撑面越大越稳定。

(3) 结构的形状影响结构的稳定性。

[简单结构稳定性分析]案例分析：辽宁瑞州古塔教师：请看下面的图片，请你用有关于物体稳定的知识来分析这样一座古塔为什么经历了千年的风霜而巍然屹立呢？投影：辽宁瑞州古塔。

学生讨论：分组讨论。

学生一：古塔上部已经塌掉了，下部敦实重心更低。

学生二：古塔的支撑面积较大。

学生三：古塔的重心落在支撑面之内。

[结构动态稳定性介绍]教师：刚才我们探讨结构的稳定性，研究的是结构在静止状态下的稳定性。

下面我们来看一个案例。

投影：杂技表演顶碗影片。

教师：这种结构在运动情况下保持的稳定就是动态稳定，也是结构稳定的一个类型。

[总结全课布置作业]教师：同学们，本节课我们对结构的稳定性做了初步的分析和讲究，在此基础上基本掌握了结构稳定的基本条件：结构重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。

为了满足结构稳定的基本条件，我们可以调整结构的重心，增加结构的支撑面积，改变结构的形状等三个方面入手。

下面，请看这样一个木结构，稳定性没有问题，但它的承重能力非常有限，如何提高结构的承重能力呢？这就是我们下节课所要讨论的结构的强度分析。

作业：完成学案的第二部分。

《稳固结构的探析----结构的稳定性分析》学案高二（）班姓名学号一，分组试验指导：1，模拟斜塔模型（物体稳度演示器）试验：模拟斜塔模型采用了对称结构，结构重心位于该结构的中心位置。