结构与稳定性

一、课题：结构与稳定性
二、教学目标：
1、知识与技能：理解结构稳定的概念以及通过实验分析总结出影响结构稳定的主要因素。

2、过程与方法：通过探究、讨论、分析等教学方法，使学生懂得应用相关的理论知识。

3、情感态度与价值观：增强学生对结构稳定性的认识。

培养创新品质，提高审美意识。

渗透安全教育，德育教育。

三、教材分析：本节是“苏教版”《技术与设计2》第一章第二节《稳固结构的探析》的第一主题“结构与稳定性”。

该章的总体设计思路是：认识结构、探析结构、设计结构、欣赏结构。

“结构”与“设计”是该章的两个核心概念。

是对结构认识的基础上作进一步深入的学习，而结构的稳定性是结构设计中需要考虑的重要因素之一，可使学生对结构的基本认识有一个更深入的认识与巩固，为后续的结构的强度，结构的设计等教学奠定良好的基础。

利用探究，讨论，对比等方法提高学生创新的品质和分析能力。

四、学情分析：学生在前面的学习中已经初步掌握了结构的基本知识。

因此在教学中尽量多列举些涉及结构的稳定性的生活实例，便于师生进行互动探讨，帮助学生加深对影响结构稳定因素的理解。

基于学生对三角形结构的结实稳固和物体结构的重心越低越稳定相关知识已经通过其它学科在理论有所了解，本节课主要精力要放在对具体实物结构稳定性的分析上。

五、教学重点：影响结构稳定性的主要因素：重心位置，支撑面的大小和结构的形状
六、教学难点：（1）接触面与支撑面
（2）利用所学的知识解决生活中的有关现象
七、教学策略：在教学中为了使学生掌握相关知识，教师切实的去创造环境，调动学生的各个方面的能力，如：表述的能力、思考的能力、发现问题的能力、解决问题的能力、合作学习的能力等。

把课堂还给学生、让学生成为课堂的主体，让学生去说、去想、去做，以“影响结构稳定的主要因素”为主线，通过举例，图片和实物展示激发学生的学习兴趣和创造灵感，以达到应用知识的目的。

八、教学过程：
教师：（观看幻灯片）看下面这些图片，在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。

是什么原因出现了图上所示的现象？
学生：是风将它们吹到了。

教师：也就是说它们在外力的作用下失去了平衡状态，变得不稳定了，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。

下面我们一块来分析几个实例。

填表（课本12页）说明表中的物体的受力情况，并根据自己的生活经验，简要说明原因。

学生：讨论分析，教师引导，完成表格的填写。

教师：通过分析，我们已经知道了影响结构稳定性的第一个因素：重心位置的高低。

教师：大家看这样一张图：我们知道人直直地站着的时候是很稳定的，但是当我们的身体开始往一边侧的时候，我们发现侧到一定程度的时候我们的身体可能就不能再站稳了。

（同学们看到这幅图听到这样的解释的时候都不自觉地笑了）那我们来分析物体的重心和稳定性是什么关系呢？
教师：出示重心与稳定性的关系：重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，反之就是不稳定的。

学生：摞书试验。

（学生能踊跃进行试验并通过实验证实了刚才的关系，）
老师：这种实践体会大家在什么时候最有体会呢？
学生：开学发书的时候。

教师：不倒翁为什么不
倒？
学生：因为它的重心低。

教师：低到什么程度呢？
学生：低到挨着桌面的部分。

教师：奥，同学们分析的不错，不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒。

教师：如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不会不倒呢？
教师：拿出不倒翁做实验。

演示在不倒翁脖子上挂铁环的情况下不倒翁的状态。

学生：看到当铁环加到一定数量时发生了倾斜，嘴里喊出了倒了。

教师：我们看到往它的脖子挂上铁环，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不再是不倒翁了。

为什么呢：
学生：它的重心位置变化了。

学生：它的中心升高了。

学生：重心落到了与地面接触的范围以外了。

教师：同学分析的不错，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。

教师：有装满货物的一些箱子里，有的大有的小，有的重有的轻，现在需要把它们叠放在一起，应如何叠放？
学生：讨论。

学生：大的重的放下面，小的轻的放下面。

教师：为什么这样放？
学生：增加其稳定性。

学生：提高航行的安全性。

教师：比萨斜塔为什么不倒？请同学阅读课本16页，阅读关于比萨斜塔的相关资料。

学生：阅读课本。

教师：我们下面讨论比萨斜塔为什么斜而不倒呢？
学生：因为它整体的重心仍然落在了与地面接触的范围内。

教师：大家同意他的看法吗：
学生：同意。

教师：好，同学已经抓住了问题的核心所在。

教师：为什么宾馆或家里的落地电风扇或者落地灯，它们都有一个比较大的底座呢？
学生：底座大就不容易倒。

教师：这就是我们讨论第二个因素。

结构与接触面形成的支撑面不同稳定性不同。

接触面越大越坚实，稳定性越好。

教师：同学们拿一本书，让它直立在桌面上，看看它能轻松站立吗？
学生：不能，倒了。

教师：说明它稳定性是不是不太好呢？
学生：是。

教师：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，看看能不能很好的挺立住呢？
学生：（充满疑问地）是呀，为什么呢？
学生：该怎么解释呢？
教师：引入接触面和支撑面的不同。

教师：这是因为第一种情况里面书和桌面的接触面比较小的原因，而第二种情况是书和桌面形成了一定范围的支撑面，所以就不容易倒了。

教师：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。

（注：这里是难点）
教师：通过展示图片引导学生通过图片分析接触面和支撑面的不同。

教师：为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
学生：增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。

教师：临时摆放的屏风为什么摆成Ｚ字型，而不摆成一字型？
学生：Ｚ字型结构比一字型更稳定。

教师：静止状态的单车如何保持稳定？
学生：讨论。

学生：静止状态的单车的支撑点有三个。

三点形成了三角形，所以是稳定的。

教师：紧紧是由于三角形就稳定吗?
学生：车体的重心落在了三角形的面内。

教师：自行车什么时候就倒下了？什么时候就能保持平衡？
学生：当自行车的支撑架与地面的夹角很小的时候就摔倒了。

教师：为什么会是这样呢？
学生：是不是和自行车自身也有关系呢？
教师：是这样的。

当自行车的支撑架与地面的夹角很小的时候，自行车的自身重力集中在支撑架上，同样也容易失去平衡。

教师：自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？
学生：人会调节自行车。

学生：前轮和后轮，还有人蹬车的脚形成了一个面，整体的重心落在了下面的三角形面内。

所以不会倒。

教师：运动状态中与静止状态中自行车的稳定条件不同。

一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力的影响时，是不会改变的。

轮子转的越快越不容易倒地，因为车轴有一股保持水平的力量。

另外，人还反复练习后，掌握了随时平衡车体平稳的能力也是一个比较重要的原因。

教师：照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？
学生：因为三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。

教师：下面我们讨论影响结构稳定性的第三个因素：结构的形状。

教师：A字形梯为什么载人时能够保持稳定？
学生：梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，所以梯子本身就能站得稳。

教师：同学仔细观察，还有没有其它的三角形结构了呢？
学生：当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形
教师：同学说的对，两个稳定的三角形结构使得梯子变得很稳定。

教师：如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？
学生：如果没有梯子中间的拉杆，载人时人就会掉下来。

失去稳定性。

教师：中间的拉杆进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。

练习1: (1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要如何才能保持自己没摔倒？
学生：降低重心，增加两腿之间的距离。

练习2: 货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？
学生：尽量放在船舱里，保证船体的重心尽量低，使船保持稳定。

练习3: 在我国四川的广汉三星堆出土的器具有许多都是尖底的。

怎么摆放才稳定呢？
学生：倒着放。

学生：给它加个底座。

教师：给大家一个生鸡蛋大家如何就能让它站住了呢？
学生：往桌子上用力一放，鸡蛋的下部破了，鸡蛋也站住了。

（同学哈哈大笑）练习4: （课本23页第1题）如何增强学校篮球架的稳定性呢？
学生：增加底座的重量。

学生：增加底座的面积。

教师：大家看下面两个茶几，左边的茶几是1925年，由艾林.格雷创作的，它的雏形是一个床头柜，圈形支架可伸进床底下，高度也可调节。

使用这样的茶几我们应该注意什么呢？
学生：放东西的时候我们尽量放到靠近杆的地方。

学生：不要放太重的东西。

教师：要保证茶几面中心与茶几脚中心处在同一垂直线上。

教师：右边的茶几是1949年，由罗尔.莫里诺创作的，它象征着原始生物，右边安装了一组抽屉，这样的茶几使用的时候应该注意什么？
学生：不要放太重的东西。

学生：尽量放中间。

教师：同学考虑一下右边的抽屉。

学生：抽屉内不要放过重的东西。

教师：为什么呢？
学生：太重就容易翘起来，成了跷跷板了。

（学生笑了）
教师：日常生活中我们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，那么我们是否也可以利用不稳定的结构来实现某些功能呢？
教师：引导学生说出这方面的案例。

比如：（1）利用倒置的啤酒瓶实现预报地震的功能。

（2）农村用于打水的桶口边缘上放置了一个重物，在水面时能自动翻倒打水。

教师总结：
1、影响结构稳定性的因素除了今天讲得这些，还有其它很多因素，在我们的日常生活要探析一种结构是否稳定，要综合各种因素来考虑！
2、这节课我们还讲了一个难点问题，关于接触面和支撑面它们是有区别的。

大家要在实际生活中去理解。

拓展学习：
写一篇有关运动状态下稳定条件的应用的小文章。

《科学世界》/index.asp
《中国科普博览》/gb/index.html
九、教学反思：
1、本节课的内容涉及的一般知识广，而且抽象。

因此如何在这堂课中使知识点立体化，又使教学过程符合学生的认知规律是值得认真思考的。

2、由于时间所限，课堂上不能花太多的时间去验证影响结构稳定性因素的试验，一定程度上影响了学生对试验结果的直观感受。

3、受目前高考制度的影响和制约，学生对通用技术课程的重视程度不够，上课存在难度，课堂效果不能充分保证，如何让我们的课堂变得具有更多的吸引力，是值得我们每一位同行共同商讨的问题。