資源簡介

《結構與穩定性》的教學設計
方 興 浙江省海寧中學
一、設計思想
內容精講、學生參與、學中實踐、做中思考、思現學案、學后練習、練好必饋。
二、教材分析
《結構與穩定性》是蘇教版教材的《技術與設計2 》第一章第二節的內容。教材首先敘說了生活中一些不穩定的現象，進而引出結構穩定性的概念。這一節課的內容在《結構與設計》一章中起著舉足輕重的作用，不僅可以使學生 對結構的基本知識有更深的認識與鞏固，而且也為后面的結構與強度、結構的設計等知識的學習打下堅實的基礎。
三、學情分析
學生已經學習了《技術與設計1》，經歷了設計的一般過程，具備了一定的技術素養。進入《技術與設計2 》的學習后，又在第一節里學習了結構和力，對結構的基本概念有了一定的了解，為本節課的學習奠定了基礎。
四、教學目標
1. 知識與技能：① 了解結構的穩定性；② 掌握影響結構穩定性的主要因素
2. 過程與方法：通過探究、實踐、討論、分析等方法使學生懂得應用相關理論知識
3. 情感態度價值觀：培養學生的探究、實踐、分析問題的能力，體驗學習的樂趣。滲透安全教育、德育教育。
五、教學重點與難點
1. 重點：影響結構穩定的主要因素，學生實踐，學生練習。
2. 難點：利用所學知識解決有關現象
六、教學策略
在教學中為了使學生更易學到相關知識，以“影響結構穩定的主要因素”為主線，并以這條主線進行展開，使學生達到應用知識的目的。用設計、試驗的手段鞏固理論知識。在教學中充分利用探究、試驗、設計的教學方法。
七、教學準備
（1）電教設備：多媒體、投影儀
（2）教具及實踐器材：小椅子（自制）、不倒翁、獲獎證書封皮、啤酒瓶、粗導線、尖嘴鉗、鉤碼（50g）、米尺、陀螺等
（3）每位學生一份學案及練習
八、教學過程
（一） 引入新課：
【演示】 出示不倒翁，用手扳它，倒了，放手又自動立起
【引出問題】
1. 不倒翁為什么不倒？它是穩定結構還是不穩定結構？
（學生回答，答案有兩種可能，形成兩派）
2. 為什么會出現兩種答案呢？那到底什么樣的結構是穩定的，什么樣的結構又是不穩定的？要知詳情，下面分解
（二） 新課內容： §1.2.1 穩固結構的探析——結構與穩定性
（乘熱打鐵，直奔主題）
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。
從概念中，大家再來理解一下不倒翁是穩定結構還是不穩定結構？
（學生回答的答案還是兩種都會有）
【教師澄清】 此概念要理解兩層意思：一是要確定結構原來是什么狀態；二是結構受常力作用下狀態不變，是穩定，或者允許結構在常力作用下變動，但干擾消失后能回到原來的狀態也稱為穩定。因為概念中有“維持”二字，所以穩定不是狀態絕對不變。
現在大家再來看一下，不倒翁是穩定結構還是不穩定結構？
學生回答后給出明確答案:不倒翁原來正放，用手扳動后晃幾下不倒，是穩定。因為不倒翁絕大多數時間原來都是正放的，所以我們說不倒翁是穩定結構。
多媒體演示：（汶川地震視頻）看完視頻，大家感觸頗深，我們中肯定有人在想，將來一定要設計出穩定的牢固的樓房。
【提問】 結構的穩定性與什么因素有關？
【演示】 小椅子重心高時傾倒，低時穩定。得出如下結論，如圖1—1。
《結構與穩定性》教學設計

因素一：重心位置的高低
[試驗探究1]：兩人參加堆積木，比賽看誰堆的高。
（規定時間）高的容易倒，為什么？
物體重心越低，越穩定。（不倒翁、世界第一高人、賽車）
【演示】 小椅子支撐面小時傾倒，大時穩定。得出如下結論，如圖1—2。
《結構與穩定性》教學設計
因素二：支撐面積的大小
[試驗探究2]：利用獲獎證書封皮當做屏風，如何才能穩定？
結合前兩個因素
【想一想】比薩斜塔為什么不倒塌？
結構重心的位置：結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩定的，沒有就是不穩定的。（重心問題必須加此條件）
【演示】 小椅子原來形狀時傾倒，改變形狀后穩定。得出如下結論，如圖1—3。
《結構與穩定性》教學設計

因素三：結構的形狀
【想一想】A字形梯為什么載人時能夠保持穩定？
[分析]： 如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？
[引導學生得出結論]：結構或構件的形狀影響其穩定性。
[教師總結] 影響結構穩定性的主要因素：重心位置的高低、 結構與地面接觸所形成的支撐面的大小和結構的形狀。
強調：幾個因素相互聯系，如小椅子改變形狀時其實改變了結構的重心，改變支撐面積時其實也改變了結構形狀。
【課內討論探究】
（１）舉出生活中利用不穩定的結構實現一定功能的事例
【演示】 啤酒瓶，正放——穩定結構； 倒放——不穩定結構
（可再次回到穩定結構概念的澄清）
應用：利用用倒立的啤酒瓶可以報告地震
（２）靜止狀態下陀螺正放會傾倒，而當它高速旋轉時卻可以立起來？
（運動狀態下與靜止狀態下物體的穩定條件有所不同）
【提問】我們學習結構的穩定性有什么用呢？
【學生實踐操作】（多媒體展示）
簡易掛物架的制作（2人一組）
1.帶著疑問與好奇去實踐：
（1）設計好后說說自己的設計思路
《結構與穩定性》教學設計
（2）談談影響結構穩定性的主要因素
2.材料：80cm長的粗導線、15cm長的細線、鉤碼（50g）一個
3.工具：尖嘴鉗、米尺
4.要求：（1）用給定的導線制作一個掛物架，并在最上端掛一個50g的鉤碼，比一比哪組同學在穩定的前提下立的最高，即穩定的前提下追求最高的掛物架（高度用米尺量取）。
（2）設計好底座和掛鉤(圖中是提示，大家爭取有更多創新)
（3）團結合作，注意安全
（4）完成學案
【反饋】實物展示——學生介紹作品——教師點評
學生匯報制作思路并總結影響結構穩定性的主要因素（重心位置的高低、支撐面的大小、結構形狀）
九、課堂小結：（多媒體展示）
結構的穩定性：指結構在負載的作用下，維持其原有平衡狀態的能力
影響結構穩定性的因素：（1）重心位置的高低；（2）結構與地面接觸所形成的支撐面的大小；（3）結構形狀
十、課內練習及作業布置（見學案及課堂練習）
（注意：學案和課堂練習完成后通過投影儀投影,交流反饋，教師點評）
§1.2.1《結構與穩定性》學案與練習
班級 姓名 學號
一、學案
1．結構的穩定性： 。
2．影響結構穩定性的因素有哪些？（每條在生活中找出一例）
3．【學生實踐操作探究】簡易掛物架的制作（2人一組）。
掛物架設計草圖繪制處
（1）在右邊的方框內畫出草圖。
（2）你們組制作的掛物架垂直高度為： mm。
（3）通過掛物試驗，你們組制作的掛物架
的穩定性效果： （好、一般、差）。
（4）在實踐要求的前提下，如何提高你的掛物架的穩定性？談談你的設計思路。
（5）如果去掉實踐要求，你會如何提高掛物架的穩定性？ 你認為哪些條件必不可少？
二、課堂練習
1．（08年浙江省會考題）如圖2—1所示是一款集手電筒和臺燈為一體的多功能手電筒，該產品小巧、輕便，作為手電筒使用時可拿出底座滑塊保持穩定。請分析，為了保持該產品穩定，設計者采取的主要措施是（ ）
《結構與穩定性》教學設計
A．增加底座質量
B．增大支撐面
C．使用新材料
D．拉長燈頭支撐桿

2．（09年9月浙江省高考題）如圖2—2所示是一款移動黑板，為了增加其穩定性，合理有效的措施（ ）
《結構與穩定性》教學設計
A．支撐直桿采用折疊結構
B．加大黑板底架的質量
C．增加黑板的厚度
D．減小黑板的長

三、課后練習
1. （08年10月浙江省高考題）小明幫助爸爸選購花盆架，看到市場上有四種花盆架（如下圖所示），如果要求穩定性最好，小明應當選擇（ ）
《結構與穩定性》教學設計

2．（08年浙江省會考題）如圖3—1所示，自行車在單腳支撐桿的支撐下保持穩定。如果 不斷地擴大支撐桿與自行車之間的夾角θ，結果是（ ）
《結構與穩定性》教學設計
A．支撐面越來越大，結構越來越穩定
B．重心越來越低，結構越來越穩定
C．穩定性從擎漸變好，又從好逐漸變差
D．穩定性從好逐漸變差，又從差逐漸變好

3. 方老師給同學們講影響結構穩定性的主要因素時，用相同的積木搭了兩個四條腿的桌子進行對比，如圖3—2所示，此試驗他最想說明哪個因素影響結構的穩定性（ ）
《結構與穩定性》教學設計

A. 材料
B. 結構形狀
C. 重心位置的高低
D. 結構與地面接觸所形成的支撐面的大小
4．（08年10月浙江省高考題）現有一個卡通造型的花盆架（如圖3—3所示），花盆架用鋼筋制成，腳掌用鐵板焊接而成。
《結構與穩定性》教學設計
（1）請設計一個簡易的試驗方案，用花盆作為試驗器材，檢驗該花盆架在平地上站立時左右翻倒的穩定性。（此問題是設計試驗方案的，此次練習不回答）
（2）若花盆架左右穩定性不夠，為了提高其穩定性，請從以下三個方面各提出一種具體的改進措施：
① 改變重心
② 改變支撐面
③ 改變結構的形狀

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