结构的稳定性

结构的稳定性

一、教材内容分析：

本节内容在《结构和设计》中起到举足轻重的作用，不仅可使学生对结构的基本知识有更深的认识与巩固，而且也为以后结构的强度、结构的设计等教学打好基础。在教学中要充分利用探究、实验、讨论、小组合作的教学方法。

二、教学目标：

知识与技能：了解影响结构稳定的主要因素

过程与方法：通过讨论、分析等方法使学生懂得应用相关的理论知识

情感态度价值观：通过分析讨论等得到结论，培养学生的观察能力，体验学习乐趣。渗透安全教育、德育教育。

三、教学重点与难点：

重点：影响结构稳定的主要因素

难点：利用所学知识解决有关现象

四、教学策略：

在教学中为了使学生更易学到相关知识，必须以“影响结构稳定的主要因素”为主线，并以这条主线进行展开，使学生达到应用知识的目的。

五、教学资源：

生鸡蛋和熟鸡蛋、单脚撑自行车、照相机的三角架、陀螺、不倒翁、啤酒瓶、方木块等六、教学过程：

（一）、引入新课：

[探究]；创新意识培养，老师拿一熟鸡蛋，请学生让它站起来。

方法一：当从侧面让它旋转起来时，它就会竖直地站立起来，生鸡蛋是不成的，里面的蛋清、蛋黄等液态的东西由于惯性，不随外壳一起转，所以这就成为鉴别生鸡蛋和熟鸡蛋的方法。链接：这里有两个问题使人百思不解，物体运动只能使它趋向于降低重心，而鸡蛋一转，由平放而立起重心反而提高了；另外，谁都知道陀罗定向，鸡蛋在桌面上绕竖直轴转动时，转的方向不动而鸡蛋自己翻身而起；其三，任何物体底面越平越稳定，鸡蛋却偏偏不安于现状，偏要一尖儿着地立起来，本来是躺着时与桌面接触面积更大的状态更稳。

这个谜，直到本世纪八十年代初才解开。一位美国的物理系研究生，通过电脑进行复杂的运算，终于从理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。鸡蛋在旋转起来时，支持点周围也不免与支持面（桌面）产生摩擦，而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当鸡蛋摇摇晃晃地立起来，终于使一个尖端着地时，就逐渐达到了支持点面积最小，稳定旋转的状态，水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。当然，由于摩擦，它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃，最后，倒下来，因为这时它要趋向重心更低，更稳定的状态。方法二：轻轻一敲，那稍微碎了一点壳的蛋就稳稳地立在桌上，讲的是脑筋急转弯，是个逻辑问题，因为大家下意识的前提是鸡蛋不能损坏，这也是创新意识，要打破传统凝固思维。链接：一四九二年哥伦布发现了新大陆之后，回到了西班牙。在一次欢迎宴会中，忽然有人高声说道：“我看这件事不值得这样庆祝。哥伦布不过是坐着船往西走，再往西走，碰上了一块大陆而已。任何一个人只要坐船一直向西行，都会有这个发现。”宴会席上顿时鸦雀无声，面面相觑。哥伦布笑着站起来，顺手抓起桌上放着的熟鸡蛋，说：“请各位试试五看，谁能使熟鸡蛋的小头朝下，在桌上站住?”大家都拿起面前的热鸡蛋，试着、滚着、笑着，但谁也没把它立起来，哥伦布微笑着，拿起熟蛋，把尖头往桌上轻轻一敲，那稍微碎了一点壳的蛋就稳稳地立在桌上了。那人高叫道：“这不能算，他把蛋壳摔破，当然可以站住。” 这时，哥伦布正色说道：“对!你和我的差别就在这里，你是不敢摔，我是敢摔。世界上的

一切发现和发明，在一些人看来都是简单不过的。然而他们总是在别人指出应该怎样做以后才说出来。”

[引出问题]：那到底什么样的结构是稳定的，什么样的结构又是不稳定的？

（二）、新课内容：

结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。

[探究]：不倒翁为什么不倒？

[分析]：研究不倒翁的结构，发现它的重心低。

结合生活现象：以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产；现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理。

[引导学生得出结论]：重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。

[举例]：落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座。

[引导学生得出结论]：结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面的大小。支撑面越大越稳定，越小越不稳定。

[探究]：学生拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。

同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。

[实例展示]：三角架

[分析]：照相机的三角架为什么能保持平衡？

[引导学生得出结论]：结构或构件的形状影响其稳定性。

[教师总结]：影响结构稳定性的主要因素：重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状。

[教师总结]：运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。

１.倒置的啤酒瓶可以预报地震

２.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。