資源簡介

第二節(jié) 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
一、教學(xué)內(nèi)容分析
教學(xué)內(nèi)容在教材中的地位
本課是粵教版通用技術(shù)必修二《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第一章“結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)”第二節(jié)的“探究結(jié)構(gòu)”中的第1課時(shí)，教學(xué)內(nèi)容主要是：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性其及影響因素、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其影響因素。教材從實(shí)踐、案例分析，立即行動、討論等手段引導(dǎo)學(xué)生理解結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性、探究影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素。
本節(jié)課在整章中起到承上啟下的作用，不僅可以使學(xué)生對結(jié)構(gòu)的基本概念有更深的認(rèn)識， 而且也為后面的簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)奠定良好的理論基礎(chǔ)。
教學(xué)重點(diǎn)：通過試驗(yàn)、觀察，分析、總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個(gè)因素和影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的二個(gè)因素。
教學(xué)難點(diǎn)：運(yùn)用影響結(jié)構(gòu)的因素分析簡單的結(jié)構(gòu)。
二、教學(xué)對象分析
本課的教學(xué)對象是高一年級的學(xué)生，具有一定的認(rèn)識事物的能力，他們具備了細(xì)致觀察的能力、歸納總結(jié)、推演的能力，初步具有了探究現(xiàn)象背后本質(zhì)規(guī)律的能力。能夠通過試驗(yàn)手段認(rèn)識事物的能力。在上一節(jié)課中學(xué)生對結(jié)構(gòu)有了一定的了解，對結(jié)構(gòu)的功能和分類也有了一定的基礎(chǔ)，另外學(xué)生對物理課上已經(jīng)學(xué)習(xí)的有關(guān)力學(xué)的知識，對物體的受力分析有比較好的基礎(chǔ)， 為本課做好了知識準(zhǔn)備。
三、教學(xué)目標(biāo)
技術(shù)意識：通過技術(shù)活動探究形狀、重心高低、支撐面積對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響， 探究材料、形狀對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，并嘗試解決相關(guān)技術(shù)問題。
創(chuàng)新設(shè)計(jì)：在技術(shù)試驗(yàn)探究活動時(shí)，能依據(jù)相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，并寫出試驗(yàn)報(bào)告。
四、教學(xué)策略
教師通過實(shí)物演示引出技術(shù)試驗(yàn)的概念，通過案例觀看、分析了解技術(shù)試驗(yàn)的重要性及其種類，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)意識。
五、教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計(jì)意圖
復(fù)習(xí)導(dǎo)入 一、感知不同的結(jié)構(gòu)： 自然界的結(jié)構(gòu)、人類創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)二、認(rèn)識結(jié)構(gòu)與力： 構(gòu)件的變形形式、結(jié)構(gòu)受力分析三、結(jié)構(gòu)的分析 實(shí)體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、組合結(jié) 構(gòu) 回顧上節(jié)課知識 通過知識回顧，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)提供支撐。
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性探究 列舉生活中各種因素影響結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的現(xiàn)象。 播放視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考視頻中的大樓晃動的原因？思考影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的因素。 3.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念： 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡形式的能力。 看圖片和視頻、思考 認(rèn)真聽講 通過圖片、視頻案例， 思考影響結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的因素，引出課題。
4.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素——結(jié)構(gòu)的形狀 案例分析：人字梯（A形梯） 播放A形梯正確使用方法的視頻 A形梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析： A形梯之所以穩(wěn)定的原因：三邊確定的三角形構(gòu)成穩(wěn)定的幾何結(jié)構(gòu)。一般情況下，梯子打開時(shí)， 梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站穩(wěn)。當(dāng)連接兩個(gè)梯面的橫桿拉直時(shí)，兩個(gè)梯面的上半部分與橫桿又構(gòu)成一個(gè)三角形，這就進(jìn)一步加強(qiáng)了梯子的穩(wěn)定性，保證了梯子能承受人體的壓力。 結(jié)論：結(jié)構(gòu)的幾何形狀影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 案例分析：建筑中用的兩種支架結(jié)構(gòu) 案例展示 觀看視頻， 根據(jù)使用A 形 梯 的 經(jīng)驗(yàn)，從A形梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 認(rèn) 真 思考、分析影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素 總結(jié)、歸納 學(xué)會用幾何形狀是影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分 析 的 因素，去分析圖片中的案例 通過學(xué)生熟悉的案例：A 形梯，引導(dǎo)學(xué)生分析其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的原因，降低難度，激發(fā)學(xué)生探究的興趣。 引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識， 去分析生活中的案例， 達(dá)到知識的遷移
5.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素——結(jié)構(gòu)的重心位置 問題分析：爬梯子的體驗(yàn)，隨著人爬得越高，就會感覺梯子越搖晃，越不穩(wěn)定的原因？ 引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)原因：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置密切相關(guān)。重心越低，穩(wěn)定性越好；重心越高，穩(wěn)定性越差。 案例分析：賽車設(shè)計(jì)、摔跤時(shí)選手采用采用“馬步”、半蹲的姿勢的原因 探究一：礦泉水瓶穩(wěn)定性試驗(yàn) ①實(shí)踐要求：將一瓶礦泉水瓶放置于桌面的木板上，慢慢傾斜木板，直到瓶體傾倒為止。觀察并嘗試分析傾倒的原因。 ②播放試驗(yàn)視頻 ③引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察、分析，并得出結(jié)論：重心 垂線落在支撐面內(nèi),物體才穩(wěn)定。 舉案例：斜而不倒的比薩斜塔 回憶、分析爬梯子的體驗(yàn)，歸納總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的另 一 個(gè) 因素：重心位置 認(rèn) 真 觀 察“礦泉水瓶穩(wěn) 定 性 試驗(yàn)”的視頻， 并分析、歸納出：重心垂線落在支撐面內(nèi), 物體才穩(wěn)定。 通過學(xué)生熟悉的爬梯子體驗(yàn)，讓學(xué)生思考、分析，提高學(xué)生總結(jié)、歸納的能力。 通過案例分析讓學(xué)生認(rèn)識技術(shù)試驗(yàn)的 重 要 作用。
6.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素——支撐面積的大小 探究一：礦泉水瓶穩(wěn)定性試驗(yàn) 實(shí)踐要求：將兩瓶礦泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力輕輕一推，看哪一個(gè)先倒下？ ①播放試驗(yàn)視頻 ②引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察、分析，并得出結(jié)論：結(jié)構(gòu)的支撐面積越大，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越好。 ③舉生活案例：A形梯、三角架、高壓線架、埃菲爾鐵塔、落地風(fēng)扇、落地?zé)?④接觸面和支撐面： 舉三角架例子，分析其接觸面、支撐面的區(qū)別。接觸面:是物體與地面接觸形成的面。 支撐面:是物體與地面接觸形成支撐點(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。 認(rèn) 真 觀 察“礦泉水瓶穩(wěn) 定 性 試驗(yàn)”的另一個(gè)視頻，并分析、歸納出影響結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定 性 因素：支撐面積的大小 思考接觸面與支撐面的差別 通過案例分析讓學(xué)生認(rèn)識技術(shù)試驗(yàn)的重要作用
7.小結(jié)： 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素有： 結(jié)構(gòu)的形狀 結(jié)構(gòu)的重心位置 支撐面面積的大小 認(rèn)真聽講
8.知識拓展： ①提問：是不是所有結(jié)構(gòu)都應(yīng)該保證穩(wěn)定？ ②引導(dǎo)學(xué)生分析跨欄架的穩(wěn)定性案例。 ③提問：如果跨欄架放反了，人在跨欄跑時(shí)會發(fā)生什么？ ④舉例生活中利用不穩(wěn)定設(shè)計(jì)的物品：翹翹 分析生活中利用不穩(wěn)定設(shè)計(jì)物品為我們所用的案例 適度拓展， 擴(kuò)展學(xué)生的知識面，加深學(xué)生對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn) 識。
板、折疊椅。
提問：設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)，除了考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定
性，還要考慮什么因素？ 由問題、視
播放“一座堅(jiān)固的橋發(fā)生垮塌事故”的視頻 頻至案例，
引導(dǎo)學(xué)生思考穩(wěn)固的凳子為什么會被小象坐 觀看視頻、 激發(fā)學(xué)生思
壞？ 思考結(jié)構(gòu)穩(wěn) 考結(jié)構(gòu)不穩(wěn)
固的另一個(gè)概念 固的探究興趣，引入強(qiáng)度。
1.如何評價(jià)一個(gè)結(jié)構(gòu)的抗荷載能力？
引導(dǎo)學(xué)生思考
2．結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的概念：結(jié)構(gòu)具有抵抗被破壞的能
力。
3.內(nèi)力的概念：當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到外力的作用時(shí)， 認(rèn)真聽講、
構(gòu)件產(chǎn)生變形，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用發(fā)生改 思考
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 變，產(chǎn)生一種抵抗外力與形變的力，稱為內(nèi)力。
探究 引導(dǎo)學(xué)生理解內(nèi)力概念，得出：外力越大，則
構(gòu)件的內(nèi)力越大。當(dāng)內(nèi)力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，構(gòu)件就
會被破壞。
4.強(qiáng)度與應(yīng)力 探究二：折木條試驗(yàn) 實(shí)踐要求：用材料相同、大小一樣的木條，分別折1根、5根、10根木條。看看折斷1根木條容易還是10根木條容易？ 引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、歸納：外力和材 料不變的情況下，構(gòu)件的破壞程度還與它的橫截面面積有關(guān)。 應(yīng)力：構(gòu)件單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力就 是應(yīng)力。可用如下關(guān)系式表示：σ= N ─ A 在內(nèi)力不變的情況下，構(gòu)件的橫截面面積越 大，應(yīng)力越小，危險(xiǎn)性就越小。
認(rèn) 真 觀 察 通過案例分
“折木條試 析讓學(xué)生認(rèn)
驗(yàn)”的測試 識技術(shù)試驗(yàn)
視頻，并分 的重要作用
析、歸納出
影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)
度因素
(
)
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行案例分析：建筑物的支柱應(yīng)力計(jì) 算 （4）展示圖片，引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識思考分析：為什么拔河比賽時(shí)繩子都是多股扭絞在一起的
5.強(qiáng)度與材料 舉例：用同樣的力擠壓紙杯、不銹鋼杯。 引導(dǎo)學(xué)生思考、分析，得出結(jié)論：不同的 材料，其強(qiáng)度也不相同 播放《橋面受力分析的視頻》視頻？ 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)橋面的受力分析，選擇合適的材料，增強(qiáng)橋的強(qiáng)度。
舉例學(xué)生常
思考、分析、 見的案例，
歸納 培養(yǎng)學(xué)生分
析、歸納能
力
6.強(qiáng)度與形狀
（1）探究三：不同形狀紙的強(qiáng)度試驗(yàn)
實(shí)踐要求：將一張平坦展開的A4紙兩邊支撐起
來，在紙上面豎著放一支筆（如圖1）；參照（如圖 認(rèn) 真 觀 察 通過案例分
2），將一張A4紙折疊成可伸縮的形狀，同樣將紙兩 “不同形狀 析讓學(xué)生認(rèn)
邊支撐起來，在紙上面豎著放筆，放礦泉水瓶。 紙的強(qiáng)度試 識技術(shù)試驗(yàn)
驗(yàn)”的測試視頻，并分析、歸納出 影響結(jié)構(gòu)強(qiáng) 的重要作用
圖 1 圖 2 度因素
（2）播放試驗(yàn)視頻
（3）引導(dǎo)學(xué)生分析,展開的A4紙比折疊起來的
紙的荷載能力要低很多，可知：構(gòu)件的形狀影響結(jié)
構(gòu)的強(qiáng)度。
（4）展示案例圖片
引導(dǎo)學(xué)生分析生活中常見的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原 因，如：礦泉水瓶、貨車箱 小結(jié)：影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素：結(jié)構(gòu)的材料、 結(jié)構(gòu)的形狀。
學(xué)以致用，
思考、分析 達(dá)到知識的
遷移
總結(jié)梳理 思考 使用思維導(dǎo)圖歸納，總結(jié) 所 學(xué) 知識，加深理解
六、教學(xué)反思
本節(jié)課通過實(shí)踐、案例分析，討論，技術(shù)試驗(yàn)等手段，使枯燥的理論知識變得有趣起來， 使學(xué)生深入了解結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的主要影響因素。并能舉一反三，完成知識的遷移。提高了學(xué)生的探究精神、技術(shù)意識、工程思維。不足之處，有些案例講得不夠透轍；折木條試驗(yàn)設(shè)計(jì)得不夠嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)用書本中的例子會更恰當(dāng)。

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