資源簡介

第二節 穩固結構的探析
一、教材分析：
本課題是蘇教版《技術與設計 2》第一章第二節的教學內容，計劃用 1 課時進行教學。
結構的強度和穩定性是結構設計必須考慮的兩個重要因素，也是確保結構可靠性的重要參 數。教材通過“技術體驗 ”“技術試驗 ”“馬上行動 ”等活動來探析結構的穩定性與強度， 主 要目的是讓學生在這些活動中能體悟結構穩定性與強度的概念， 探究得出并理解影響結構強 度與穩定性的主要因素， 為后續的設計活動做知識與方法上的積累與鋪墊， 最終能運用這些 知識解決結構設計中的強度與穩定性問題。
在內容上，任務一主要探討了什么是結構的穩定性，以及影響結構穩定性的因素；任務 二探究了結構的強度， 以及影響強度的主要因素。第一節探討了結構中的構件在結構受到外 力時會發生的變形形式， 而本節探討的是結構整體在受到外力時， 會不會出現不穩定的狀態， 從面影響結構的功能， 以及結構受到外力過大時會被破壞， 這種破壞可能是構件的斷裂， 也 可能是連接件的松動。因此， 如何保證結構在受到外力時能保持平衡， 或者有足夠的強度抵 抗外力，是本節要研究的主要問題。
二、教學目標
（一）物理觀念
理解結構的穩定性的含義。知道影響結構穩定性和強度的主要因素。 （二）科學思維
通過技術試驗探究影響結構穩定性和結構強度的主要因索，并會在結構設計中靈活運 用。
（三）科學探究
經歷技術試驗和案例分析， 探究影響結構穩定性和強度的主要因素， 能夠分析生活中的 案例，并利用所學知識進行結構強度的設計。
（四）科學態度與責任
通過對影響結構穩定性和強度的探究過程， 提高學習通用技術課程的興趣， 培養嚴謹的 思維，增強科學探究的能力。
三、教學重點難點
教學重點：影響結構穩定性和強度的主要因素。
教學難點：影響結構穩定性和強度的因素在設計中的應用。
四、教學過程
（一）創設情景，引入新課
日常生活中，時常會看到翻倒在地的物體，如路邊倒地的自行車、大樹、廣告牌等
以上結構為什么會發生坍塌呢？
這是因為當物體受到荷載作用時，原有的平衡狀態被打破而出現的不穩定現象。
那么結構的穩定性與哪些因素有關系呢？這節課我們一起來探討學習!
(二)新課教學
【任務一 探析結構的穩定性】
思考：什么是結構的穩定性
1、穩定性:結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
關鍵詞：荷載（外力）
平衡狀態（靜止、勻速直線運動）
2、影響結構穩定性的主要因素
（1）探究活動一：
在一塊平整的塑料板上， 放兩個底面積相同， 但高度不同的木塊。緩慢抬起塑料板一端， 看誰最先傾倒，再換木塊位置重做結果又是怎樣？比較兩個木塊的穩定性。
問題 1：試驗中哪個木板先倒，哪個后倒？換位置后結果是不是一樣？為什么會呢？
（師生互動，解答問題）
問題 2：你能從試驗中總結出結構的穩定性與哪個因素有關呢？你的結論是什么？
（師生總結）得出結論
結論：結構重心的位置高低影響結構穩定性：重心越低，穩定性越好；重心越高，穩定 性越差。
生活中哪些結構是因為重心位置低而比較穩定的
學生舉例：不倒翁、籃球架、獨角茶幾等。
[技術體驗]：給學生兩個不倒翁，讓學生自己體會重心高低對穩定性的影響
通過一定深度的提問，鍛煉學生的思維能力，激發探究學習的興趣。
（2）探究活動二：
取兩個相同的瓶子放到桌子上， 一個正立， 一個倒立， 施加相同大小的外力， 比較二者
的穩定性，互換位置呢？
問題 1：試驗中哪個瓶子先倒，哪個后倒？換位置后結果是不是一樣？為什么會呢？
（師生互動，解答問題）
問題 2：你能從試驗中總結出結構的穩定性與哪個因素有關呢？你的結論是什么？
（學生總結）得出結論 ：接觸面大小影響結構穩定性
教師展示三腳架：
提出問題：假如我把三腳架的這三個腿，捆在一起，接觸面積變不變？結構穩定嗎？
組織學生思考，預設學生得出結論：結構不穩定，所以不能說接觸面積，而是支撐面積。
得出結論：接觸面積不等于支撐面積。
教師點評，做出說明，形成結論。
結論：結構與接觸面所形成的支撐面大小是影響結構穩定性的主要因素之一。
學生做出猜想與假設， 教師不急于判定， 通過案例讓學生自主判斷猜想與假設的正確性， 激
發學生對知識探究的興趣，幫助學生更深刻的思考，提高學生思維的嚴謹性。
[技術體驗]：學生分組，合作探究，如何將課本或者煮熟雞蛋直立在課桌上？
（3）探究活動三：
學生分組將課本緩慢移出桌面，觀察課本什么時候掉下去？
教師展示自制教具，進一步引導學生得出最終結論。
結構重心的位置高低影響結構穩定性的結論成立是有條件的，條件是：
結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內， 落在底面范圍內就是穩定的， 反之就會 不穩定。
（4）探究活動四：
教師在大屏幕展示人字梯，提出問題：如果把拉桿去掉人字梯是否穩定？為什么
預設學生通過觀察發現沒有拉桿不再穩定，得出結論：形狀影響結構穩定。
教師點評，做出說明：結構的形狀不同，其穩定性也不同。
組織學生思考什么形狀最穩定，學生分組實驗，得出結論。
結論：形狀影響結構的穩定性，三角形是穩定的結構。
歸納總結：影響結構穩定的因素：
第一：重心的高低
第二：支撐面大小
第三：重心的垂線是否落在支撐面內
第四：結構的形狀
[技術體驗]學生展示自己所創作的結構，看一看誰更穩定
提高學生靈活的運用知識的能力， 鍛煉學生解決生活中問題的能力， 激發學生對這部分
的內容的延展性學習。
【任務二 探析結構強度】
1、幾個概念：
結構的強度的概念：結構具有的抵抗被外力破壞的能力。
內力： 一種抵抗外力與形變的力。
應力：構件在單位截面積上所產生的內力。
應力可以作為表示結構構件強度的基本指標。
2、影響結構強度的主要因素
（1）結構的形狀
展示圖片
（2）結構的材料
展示圖片
不同材料構成的結構，其強度各不相同。一個堅固的梁必須具有好的抗拉、抗壓、抗剪切 和抗扭轉的性能， 所以梁通常由不只一種材料制成。如一根混凝土梁含有鋼筋， 混凝土擅長 抗壓力，而鋼筋擅長抗拉力，它們共同形成了非常牢固的結構。
解析鋼筋混凝土受力圖
混凝土能承受壓力， 但是不能承受拉力。混凝土下部主要受力是拉力， 因此在混凝土底部加
入鋼筋，可以使組合后的鋼筋混凝土既能承受更大的壓力也不會斷裂。
（3）結構的連接方式
（三）課堂練習：導學案
（四）課堂小結：
1. 結構穩定性
（1）重心位置；
（2）支撐面大小；
（3）重心垂足的位置；
（4）結構的形狀
2. 結構強度
（1）結構的形狀
（2）結構的材料
（3）結構的連接方式
（五）布置作業：課后習題 1、2
（六）板書設計：
1.2 穩固結構的探析
一、影響結構穩定的因素
（1）重心位置；
（2）支撐面大小；
（3）重心垂足的位置；
（4）結構的形狀
二、影響結構強度的因素
（1）結構的形狀
（2）結構的材料
（3）結構的連接方式
（七）教學反思：
本節課通過各種各樣的圖片和實驗來把抽象的內容具體化， 形象化。結構的 穩定和強度原本是 2 課時內容，現用 1 課時上完，時間有點緊張，另外學生互
動還需要進一步加強引導。

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