資源簡介

(共21張PPT)
穩 定 結 構 的 探 究
安徽省繁昌第二中學
陳漢清
技 術 與 設 計 2
埃菲爾鐵塔
技 術 與 設 計 2
2010年8月7日甘肅舟曲縣發生災難性泥石流
技 術 與 設 計 2
不堪重負的拖拉機在轉彎處翻到
2、意義：結構的重要性質之一。如
果一個結構不能有效的抵御常見的外力的作用，那么該結構是很難承受負載而保持原有的平衡狀態，最終導致結構遭受破壞。
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技 術 與 設 計 2
一、結構的穩定性：
1、定義：結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
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技 術 與 設 計 2
二、奇特結構欣賞：
不倒翁是一種形狀像人而在造形和重量上制成一經觸動就搖擺然后恢復直立狀態的玩具，具有很強的穩定性。
它是意大利比薩城大教堂的獨立式鐘樓，從1174年始建1350年竣工，經歷了176年。但由于塔身過重，地質松軟，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南傾斜，但至今仍然斜而不倒。
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技 術 與 設 計 2
三、探究試驗：
1、探究活動一：金屬構件和塑料構件的組合體
結論：
重心位置的高低對結構的穩定性有影響
重心
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2、探究活動二：人字梯的使用
結論：結構的形狀影響結構的穩定性
鳥巢外觀結構圖：
鋼性大橋的結構性狀
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技術基礎課件
3、探究活動三：桌子的穩定性一組試驗
結論1：結構與地面接觸所形成的支撐面的大小影響結構的穩定性
主要活動：分析那張桌子穩定性好一些，簡單的說明理由。
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4、探究活動四：砝碼位置與穩定性的關系
結論4：對于一個結構而言，如果重心所在的垂線落在結構底面范圍內，就是穩定的。
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技 術 與 設 計 2
試驗總結：
影響結構穩定性的主要因素：
一、結構的重心位置的
高低（低穩）
三、結構與接觸面接觸形成的支持面得大小（大穩）
二、結構本身的形狀
（三角形）
結構穩定性的基本
條件：
重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內
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技 術 與 設 計 2
討論與分析：我們在設計中盡可能的增加結構的穩定性，那么凡是不穩定的結構設計都應該放棄嗎？
1、倒置的啤酒瓶可以預報地震。
2、在打水的桶口扣一重物，在井里能自動翻倒打水
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四、作業布置：
1、收集身邊一些不穩定的結構，并結合本節課學習內容對它進行分析。
2、探究：靜止停放的自行車要有三個支撐點才能穩定，而不會倒下；但是，自行車在騎起來時，卻只有兩個支撐點，為什么卻不會倒下？
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技 術 與 設 計 2
中國的斜塔
遼寧瑞州古塔，現存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。
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技 術 與 設 計 2
提示：注意接觸面與支撐面的區分。
結構的支撐面
結構的接觸面第二節 穩固結構的探析
第一課時 結構與穩定性
授課教師：陳漢清
一、教學目標
知識與技能
1、通過案例分析和實踐活動，理解結構穩定性的含義。
2、了解結構穩定性在日常生活中的廣泛應用。
3、通過金屬塑料組合體、人字梯、桌子等探究活動，分析影響結構穩定性的主要因素。
過程與方法
1、 通過金屬塑料組合體、人字梯、桌子等探究活動，使學生經歷觀察、分析、設想、搭建、測試等簡單的技術實踐過程，學會簡單的技術試驗方法。
2、 通過觀察并提出假設，構建驗證假設的方案，煅煉學生實踐動手能力。
情感、態度、價值觀
1、通過探究活動的開放性，使學生熟悉從事技術活動必須具備的嚴謹、負責、進取的良好品質。
2、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和社會責任感，促進學生之間的相互交流與合作。
二、教學分析
1、教材分析 本單元內容屬于《技術與設計2 》的第一個主題，該單元中“結構”和“設計”共同構成本單元兩個核心概念。結構體現了“空間”的概念，而結構的穩定性又是結構的重要性質之一，因此，本節內容在《結構與設計》中起到舉足輕重的作用，所以教材通過馬上行動、案例分析、探究、小試驗及閱讀等手段引導學生理解結構的穩定性、探究影響結構穩定性的主要因素，這樣不僅可以使學生對結構的基本概念有更深的認識，而且也為以后結構的強度、結構的設計等奠定了良好基礎。
2、學情分析 學生通過第一節“常見結構的認識”的學習，對結構的概念，結構的受力、及結構的一般分類有了初步的認識，這部分內容對于他們來說難度不大，因此對哪些主要因素影響結構的穩定性會產生濃厚的興趣，也有了一定探究的欲望。因此采用激趣法，合理引導，通過典型案例、探究試驗、圖片導入、多媒體手段等方法 ，學生完全能夠達到本節內容的學習目標。
三、教學重難點
1、教學重點：
⑴、通過技術試驗，能理解重心位置與結構的穩定性的關系。
⑵、通過技術試驗，能理解結構與地面所形成的支撐面大小與結構穩定性的關系。
2、教學難點：
⑴、理解接觸面與支撐面的區別。
⑵、理解重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內是結構穩定性的基本條件。
四、教學方法
“教無定法，貴在得法”，選擇有效的教學方法是取得良好教學效果的保證。 根據課標要求結合本節教學內容與學情分析，我采取以下教學方法：
1、情境創設：通過圖片展示和探究實驗，引導學生觀察、分析、交流、探討影響結構穩定性的主要因素。
2、引導發現：在學生參與演示實驗的過程中，激發學生對技術理論知識掌握和學習的興趣。通過動手制作激發學生的創造力和想象力，鞏固課堂所學的理論知識。
3、總結評價：在課堂教學中，對學生進行過程評價及總結評價。
五、教具準備
教學課件、金屬構件與塑料構件組合體1個、結構與設計2試驗器材一套、技術與設計2活動手冊一本。
六、教學過程
（一）、新課導入（引入課題）
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教師：同學們都知道法國的巴黎有座舉世聞名的埃菲爾鐵塔，請看圖片，那這座鐵塔的設計原理是什么呢？相信學習完這節課后，大家就會明白了。
(二)、新課教學
第一部分：結構的穩定性
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教師：播放8月7日甘肅舟曲縣災難性泥石流的視頻，很多結構受到破壞，給人民帶來了無比的恐慌和傷害。不勘重負的拖拉機在轉彎處因重心不穩誘發了翻倒，這些原本穩固的結構因受到外力的作用，原有的平衡狀態被打破而變成了不穩定。那么什么是結構的穩定性呢？
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1、什么是結構的穩定性？（讓學生對結構的穩定性的概念有個初步的認識）
教師：結構的穩定性是指結構在負載的作用下，維持其原有平衡狀態的能力。
教師：它是結構的重要性質之一。如果一個結構不能有效的抵御常見外力的作用，那么該結構是很難承受負載而保持其原有平衡狀態的。
教師：請同學們思考一下日常生活中有哪些結構看起來是不穩定？
學生：搖擺的 傾斜的 轉動的等等。
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教師：不倒翁搖而不倒，比薩斜塔斜而不倒說明結構的穩定性光靠眼睛和我們的常識是無法正確判斷的。那哪些結構式穩定的？哪些結構是不穩定的？影響結構穩定性的因素主要有哪些呢？下面讓我們一起來探究。
第二部分：影響結構穩定性的主要因素
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探究活動1：金屬構件與塑料構件的組合體
活動步驟：
1)、制作金屬構件與塑料構件的組合體
教師：分別取出9塊塑料元件（A）和3塊金屬元件(B)，采用1B+9A+2B的方式組合在一起。
2）、觀察組合體兩端分別作為底面時，在相同力作用時穩定性的強弱
學生：2B端作為底面時穩定性強些。
教師：用2B作為底面，其實組合體的重心低于與用1B作為底面的組合體。由此可以看出重心在豎直方向的位置會影響結構的穩定性。
結論1：結構的穩定性與重心在豎直方向上的位置有關。重心越高，結構越不穩定；重心越低，結構越穩定。通過降低重心來增加結構的穩定性在生活中有很多應用實例。
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教師：如水壺、陶瓷杯等。
教師：除了重心高低會影響結構的穩定性，還會有什么因素會影響結構的穩定性呢？下面我們再來進行一個探究活動——人字梯的穩定性測試（通過探究活動提高學生的探究欲望和觀察、分析能力）。
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探究活動2：人字梯
活動步驟：
第一步：觀看人字梯結構，并測試其穩定性。
教師：展示人字梯，請學生上講臺測試其穩定性。
學生：穩定性較差（不穩定）。
教師：請你回想一下生活中見過的人家梯，再和我展示的人字梯比較下有什么區別？
學生：少東西（少拉桿）
第二步：在人字梯的上安裝拉桿，再將梯子豎立起來，測試梯子的穩定性。
教師：現在請大家再來觀察人字梯的結構有沒有什么變化，穩定性和之前相比有何變化？
師生：加拉桿后形關變成了三角形，穩定性比之前增強。
教師：將沒有拉桿的人字梯豎立起來時，會發現其非常不穩定，加拉桿后其穩定性增強了很多；加上拉桿后人字梯形狀發生了改變，穩定性也發生了改變。正是因為人字梯形狀的改變影響了人字梯的穩定性。
結論2：結構的穩定性與結構的形狀有關。
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教師：在生活中我們常通過改變結構的形狀來增加結構的穩定性。
如鳥巢的外觀結構、鋼性大橋的結構組成等等。
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探究活動3：一組桌子穩定性的試驗
活動步驟：
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教師：請大家參照投影屏幕上桌子圖片，分別搭建A、B、C、桌子，并分別用砝碼測試桌子的穩定性，并作簡要記錄。
教師：巡視學生搭建桌子、測試其穩定性的過程
教師：現在我們來對A、B、C桌子進分析：
通過提問學生來完成下列表格
板書：
穩定性 桌腿數 支撐面積
A 差 2
B 較好 3
C 好 4
變化1：穩定性 A：差 B：較好 C：好
變化2：桌腿數由2條增加為3條到4條
猜想1：桌腿越多 (與地面的接觸面積越大),結構越穩定？
教師：這個猜想是否正確呢？（如果不正確能否舉出反例？）請搭建桌子結構進行驗證試驗
教師：巡視發現有同學為了說明猜想是錯誤的，采用將桌子的四條腿集中在桌子的某個邊角，從而說明猜想是不成立的。
教師：我們來看看這組同學的搭建的桌子對不對？我們這樣搭建的桌子穩定性還受到了什么因素的干擾？這樣搭建的桌子和之前我們搭建的三條腿桌子的前提條件是否還一致了？（重心問題）
學生：改變搭方案，重新搭，四條腿集中在桌面的中心位置附近，并且能驗證其穩定性不如三條腿分在桌面邊緣的桌子。
教師：剛才通過試驗發現，四條腿的桌子不一定比三條腿的桌子穩定性好。雖然增加了桌腿（增大與地面接觸面積），但是其穩定性并沒有增加，說明了接觸面積不是影響穩定性的主要因素。那么會與什么因素有關呢？下面我們接著來分析。
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變化3 支撐面積（支撐點所形成的面積）
師生：觀察A、B、C支撐面大小的變化
板書：在上表中大致畫出A、B、C支撐面積
猜想2：桌腿與地面所構成的支撐面積越大，結構越穩定
教師：這個猜想是否正確呢？請搭建桌子結構進行驗證試驗
巡視學生搭建桌子
教師：有沒有同學搭建出支撐面積小其穩定性更好的桌子？我們無法搭建出支撐面積小而其穩定性好的桌子來。支撐面積的大小影響了結構的穩定性。
結論3：結構的穩定性與結構和地面接觸所形成的支撐面的大小有關。
教師：然而再不穩定的桌子只要我們移動砝碼到合適的位置也能穩定，穩定的桌子，在移動砝碼時也會出現不穩定現象，難道桌子的穩定與砝碼移動的位置也有關系？現在我們再來做個探究
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探究活動4 砝碼的位置與穩定性關系
學生：搭建A、B、C、D、E型桌子并在上移動砝碼測試其穩性，注意觀察移動的范圍。
教師：同學觀察砝碼在桌子上移動穩定時大致的范圍在哪里？
板書：畫出A、B、C、D、E型桌子的底面形狀。
教師：通過試驗，當砝碼位于底面內部或附近時，桌子是穩定的，在地面外部，桌子就不穩定了。
結論4：對于一個結構而言，如果重心所在的垂線落在結構底面范圍內，就是穩定的。
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第三部分:小結
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
影響結構穩定性的主要因素：
1）、重心位置的高低
2）、結構的形狀
3）、結構與地面接觸所形成的支撐面的大小
教師：我們在設計中盡可能增加結構的穩定性，那么凡是不穩定的結構設計都沒有價值嗎？（培養學生的觀察、思維能力，主動參與意識、一分為二的看待問題）
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第四部分：拓展
討論與分析：凡是不穩定的結構設計都應該放棄嗎？
案例：1）、利用倒置的酒瓶的不穩定性預報地震
2）、在打水的桶口扣一重物，在井里能自動翻倒打水
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第五部分：布置作業
1、收集身邊一些不穩定的結構，并結合本節課學習內容對它進行分析。
2、探究：靜止停放的自行車要有三個支撐點才能穩定，而不會倒下；但是，自行車在騎起來時，卻只有兩個支撐點，為什么卻不會倒下？
七、教學反思
課前反思：內容量比較多，可能較難完成，學生基礎不同，一些難點成績較差的學生難掌握。
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