資源簡介

《結構與穩定性》教學設計
陵水中學 周琴
一、教材分析
本課題是《技術與設計2》第一單元第二節第1部分的教學內容，計劃用1課時進行教學。“結構與穩定性”安排在學生學習了“常見結構的認識”之后，這樣安排符合學生的認知規律，從淺到深由易到難?！敖Y構與穩定性”是“結構與設計”這單元的一個重要組成部分，同時也是后面學習“結構與強度”的基礎，有著承上啟下的作用。并且“結構與穩定性”和生活實際聯系密切。所以，這部分內容是本單元的重點。
本課教學對象是我校高二年級學生。學生們已經有一定的生活經驗，并且經過技術與設計1模塊的學習后，也具備了一定的分析問題能力。但動手能力較差，不能很好地將理論知識與實踐相結合。所以在教學過程中，我注意創設情境，采取多種形式的教學方法吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣和熱情，挖掘學生的創造潛能，從而達到本課的教學目標。
二、教學目標
根據課標要求結合本節教材及學生已有的認知水平，我確定本節課的教學目標如下 ：
(1)知識與技能：通過技術試驗，使學生了解影響結構穩定性的主要因素；培養學生的觀察分析能力，運用本節知識分析解決實際問題的能力。
(2)過程與方法：通過技術試驗及試驗分析、討論等方法引導學生綜合運用相關的理論知識，提高學生的知識遷移能力。
(3)情感與價值：通過本節教材內容的學習，提高學生對結構穩定性設計的意識，激發他們的學習興趣，促進學生之間的相互交流與合作。
三、教學重點難點：
重點：通過技術試驗，引導學生分析影響結構穩定性的主要因素。
難點：運用影響結構穩定性的主要因素解決生活實際問題。
四、教學過程
教學環節
教學過程
設計意圖
新
課
導
入
通過推手掌游戲以及生活中不穩定的現象，引起學生的共鳴，激發學生對結構穩定性學習的興趣，和責任感。導入新課，并一起來探究影響結構穩定性的因素。
生動形象的案例讓學生對穩定性的理解有了一定的升華。懂得穩定性在設計中是非常重要的。
課堂教學
演示探究：
1．試驗一：(探究結構的穩定性與重心位置高低的關系)
提問：不倒翁為什么不倒？假如給它頭上加上鐵環還能不倒嗎？
通過學生動手演示實驗，認真觀察自然得出影響結構穩定的第一要素:重心越低越穩定。
學生舉例：生活中有哪些結構的穩定性設計用到這一要素？
2．試驗二：
先提問比薩斜塔為什么能斜而不倒？人可不可以不借助外物45度斜立？
說明：結構的穩定性與結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內有關。
試驗：請同學做試驗讓易拉罐不借助外物保持斜立？（論證）
3．試驗三：(探究結構的穩定性與支撐面的大小的關系)
將兩瓶礦泉水放在桌面上,正放和倒放,當搖動桌子時,哪個先倒下?說明了什么問題?
說明：結構與接觸面所形成的支撐面的大小是影響結構穩定性的主要因素之一。
學生舉例：生活中有哪些結構的穩定性設計用到這一要素？最后提出是不是支撐面越大越越穩定呢？
4．試驗四：讓一張紙立起來
說明：結構的形狀是影響結構穩定性的主要因素之一
通過A形梯和三腳架進一步論證
學生舉例：生活中有哪些結構的穩定性設計用到這一要素
(四)知識拓展遷移
1、運動狀態與靜止狀態的結構穩定條件不相同：
(1)自行車騎起來時，只有兩個支撐點，為什么不會倒下呢？
(2)靜止狀態的陀螺會傾倒，但它轉動時卻可以立起來？
2人們又利用不穩定的結構實現某些功能：
(1)倒置的啤酒瓶可以預報地震
(2)運動員跨欄用到的欄桿
簡單的演示過程和常見材料卻能讓學生很輕松，快樂的得出實驗結論。
通過一定深度的提問激發學生對知識探究的興趣。
讓學生對這部分的內容有了更深刻的思考，激發學生對這部分的內容的延展性學習。
課堂小結作業布置
對本節課的內容作簡單的回顧，消化課堂教學。
作業：在PPT上演示選取的一些緊扣課題又與生活息息相關的習題。
知識的鞏固和升華，讓學生回歸到生活中去。
課件35張PPT。歡迎大家
來到通用技術課堂2018年12月1日 課堂小游戲 推手掌游戲規則

請兩位同學到前面來。相對站立，一位同學兩腳并攏，另一位兩腳伸開，兩位同學都伸出手臂，手掌相對，用力推擊對方手掌或躲閃對方手掌，站立不穩，腳步挪動者輸。生活中，常能看到——大風吹歪了花盆不太大的風吹倒路邊的自行車 臺風掠過從力學角度來說，結構是指可承受一定力的架構形態。第一單元 結構與設計第二節穩固結構的探析（第一課時） 結構與穩定性    陵水中學 周琴結構的穩定性(Stability) ： 想一想：
結構的穩定性與什么因素有關？
是指結構在荷載（外力）的作用下，維持其原有的平衡形式（狀態）的能力。它是結構的重要性質之一。影響因素[探究一]：不倒翁為什么不倒？ 影響結構穩定性的因素之一結構的重心位置重心越低，穩定性越好；
重心越高，穩定性越差。
邁克爾·杰克遜經典的45°前傾動作 為什么比薩斜塔的結構看上去傾斜不穩，可實際是穩定的呢？結構底面的范圍內。結構穩定和重心的關系重心所在點的垂線落在影響因素[探究二]：落地扇為什么不易傾倒？比 較
接觸面:是結構與地面接觸形成的面。
支撐面:是結構與地面接觸形成支撐點的連線與地面構成的面。
注意：支撐面≠接觸面。 接觸面 支撐面
影響結構穩定性的因素之二結構的支撐面積大小支撐面越大，穩定性越好；
支撐面越小，穩定性越差。
影響因素[探究三]：底面積和高度均等均相同的正棱臺、正棱柱和正棱錐，哪一個的穩定性最好？正棱臺正棱柱正棱錐思 考 如何讓一張紙立起來？影響結構穩定性的因素之三結構的幾何形狀 三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定，所用材料最少。
如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？你能得出什么結論？ 思 考？A字形梯為什么載人時能夠保持穩定？
思 考？ 除了重心位置、結構與地面接觸所形成的支撐面的大小和結構的形狀外，你認為還有哪些因素影響結構的穩定性。 拓 展 列舉生活中不穩定的結構實現一定功能的例子
不穩定結構的應用 思考？
單腳支撐的自行車放穩的原因分析拓展？自行車騎行時為什么能不歪倒？
凡是高速旋轉的物體，都有一種使轉動軸保持不變的能力，這種能力使得陀螺即使在不平的支持面上轉動也不會倒下。陀螺效應
課堂小結：2.影響結構穩定性的因素：
重心位置高低；
結構的形狀；
結構與地面接觸所形成的支撐面的大小。
1. 結構的穩定性：是指結構在荷載的作用下，維持其原有平衡形式的能力。 3.結構穩定的基本條件：
重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內2018年12月1日反饋檢測
1.走鋼絲的人手上拿著一根長棒的目的（???）?
A．美觀???????
? B．降低重心???
?? C．保護?????????
? D．支撐?B2.結構的形狀會影響其強度和穩定性。下列水庫壩體結構抵抗水作用最強的是（ ） A B C D
D2018年12月1日 3.以如下方式放置的并注入不同數量水的，穩定性最差的是：（? ?） D2018年12月1日4.穿高跟鞋往往比穿平底鞋容易摔跤，為什么？ 2018年12月1日5. 請利用今天學到的知識，設計一個簡易相片架，要求具有一定的穩定性，可以用草圖表達。2018年12月1日 學習目標
3、通過生活觀察和技術試驗，對簡單的
結構進行穩定性分析。
1、理解結構穩定性的概念；
2、能通過技術試驗分析影響結構穩定性的因素；
THANK YOU!
設計說明書
題 目： 電子流水燈
姓 名： 周 琴
2015年 4 月 5 日
電子流水燈電路設計與制作
一、設計目的
隨著電子技術的快速發展尤其是數字技術的突飛猛進，多功能流水燈憑著簡易，高效，穩定等特點得到普遍的應用。在各種娛樂場所、店鋪門面裝飾、家居裝潢、城市墻壁更是隨處可見，與此同時，還有一些城市采用不同的流水燈打造屬于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能流水燈的種類已有數十種，如家居裝飾燈、店鋪招牌燈等等。所以，多功能流水燈的設計具有相當的代表性，；利用單片機也可實現流水燈功能，但電路較復雜，費用較高，綜合考慮，利用CD4017設計流水燈具有其優勢。
二、設計方案
1.邏輯框圖
此控制系統屬于開環控制，無法實現開環與閉環的轉換。
2.完整電路圖
3.電路原理
主要由時鐘發生電路和十進制計數器電路構成,由NE555為核心的自激多諧振蕩器,電源通過R2,R3,R4向電容C1充電,當C1剛開始充電時,NE555的2腳還處于低電平,故輸出端3腳呈高電平,當電源經R2,R3,R4向C1充電到2/3電源電壓時,輸出端3腳電平由高變低,NE555內部放電管導通,電容C1經R4,R3,NE555的7腳放電,直到C1兩端的電壓低于1/3電源電壓時,NE555的3腳電平又由低電平變為高電平.C1又再次充電,如此循環形成了振蕩。充電時間為：0.695(R2+R3+R4)C1, 放電時間為：0.695(R4+R3)C1,調節R4可以控制振蕩器的輸出頻率,NE555的時鐘振蕩信號不斷的加在CD4017的14腳，在CD4017的10個輸出端上接有10只LED,當CD4017的10個輸出端在時鐘信號作用下輪流產生高電平，則D1--D10依次被點亮，從而形成流水燈效果。
調節R4即可調節LED燈的流動速度。
主要元器件介紹
1.NE555 為8腳時基集成電路
NE555是一種應用特別廣泛作用很大的的集成電路，屬于小規模集成電路，在很多電子產品中都有應用。NE555的作用是用內部的定時器來構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。NE555時基電路有兩種封裝形式有，一是dip雙列直插8腳封裝，另一種是sop-8小型（smd）封裝形式。

555定時器的各個引腳功能如下：
1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。
2腳：低觸發端
3腳：輸出端Vo
4腳：是直接清零端。當此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。
5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。
6腳：TH高觸發端。
7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。
8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 ~ 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 ~ 18V。一般用5V。
CD4017十進制計數器/脈沖分配器
CD4017實現的功能是對555定時器發來的信號采集，也即對高低電平的方波進行計數，然后輸出計數結果。CD4017 是5 位Johnson 計數器，具有10 個譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。
四、焊接與調試
1.焊接步驟
（1）清潔烙鐵頭： 要求烙鐵頭保持干凈，無焊渣等氧化物。
（2）加熱焊接部位： 用適當的力將烙鐵頭壓在加熱的部位。
（3）供應焊錫： 先在銅箔與元件的供有點加微量焊錫，為提高導熱 性，離烙鐵頭較遠處慢慢注入焊錫絲，并調整供給的量及速度。
（4）抽出焊錫： 當焊絲熔化一定量后，立即向左上 45°方向移開焊絲。
2.調試方法
接上+4.5v的電源進行調試。
附錄一元件清單
元器件名稱
型號
數量
定時器
NE555定時器
1
計數器
CD4017
1
開關
無
1
電容
1uf
2
電阻
2k2
1
電阻
1K
11
LED燈
紅色
10
電位器
無
1
多孔板
無
1

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