1.3.4结构的稳定性教学设计-高中通用技术地质版必修《技术与设计2》

《第一章结构及其设计——3.4结构的稳定性》【教材分析】本节课是《技术与设计2》中第一单元结构及其设计的第三节结构强度与稳定性的内容，是这单元的一个重要组成部分，同时“结构的稳定性”和生活实际联系密切。所以这部分内容是本单元的重点。【学情分析】学生已有的生活经验和知识储备为本节课进行的结构稳定性因素的探究试验奠定了良好的基础，此外，学生动手的积极性高好奇心强，往往欲欲跃试却又犹豫再三不敢表现，有时候满足于一知半解，缺乏细致严谨的态度和发散思维的思考习惯，故而在教学过程中，我多结合生活中的实例，让学生分组评比来调动课堂积极性，让学生加深对结构稳定性因素的理解。【教学资源】多媒体矿泉水瓶长条吸管图钉木板【教学方法】讲授法实验法ppt演示法小组合作讨论法举例法【教学目标】（1）理解结构稳定性的概念（2）通过实验探究分析总结影响结构稳定性的主要因素（3）能对简单的结构进行稳定性分析，并能对如何增加结构稳定性提出自己的看法。【重点难点】重点：结构的稳定性及其主要影响因素难点：运用知识解释生活现象，运用知识指导实践。学生通过小组合作、探究试验讨论、分析、对比等方法，总结影响结构稳定性的重要因素；并运用所学的知识分析简单的结构。增强对结构稳定性的认识，培养学生观察分析能力，注重小组间交流，培养合作能力、探究能力和创新思维，提高动手操作能力，提升学生的技术素养，渗透安全教育。【教学过程】环节教师活动学生活动设计意图环节1导入[PPT展示]春晚舞蹈《飞天》的片断[提问1]这个节目为什么能受到大家的喜爱？[提问2]舞蹈演员们表演有没有用科学解释不了的地方？表现在哪里？[提问3]不倒说明是稳定性好还是不好？这就是我们今天要探究内容——结构的稳定性。并展示学习目标。思考问题并回答问题引导学生提出“不倒”从而引出今天的课题——结构的稳定性环节2学习新知新课讲授一什么是结构的稳定性1、认识生活中的常见的稳定和不稳定的几种情况。（1）展示视频不倒翁【老师讲解】无论从哪个角度推它，它只是一时改变状态，很快又恢复原状。（2）展示金字塔图片【老师讲解】经历几千年风吹雨打，屹立不倒，保持原态。（3）展示被大风吹得散架的广告牌【老师讲解】在外力风的作用下直接翻倒且不能恢复至原态。2、结构稳定的概念[概念]如果结构能传递或承受任意形式的荷载，则称为稳定结构。换言之：结构体受外力作用而能保持原有的平衡状态称为稳定结构。稳定结果的特点：它的任何组成部分不会成为可变机构，整体也不会产生刚体位移。【教师评析】稳定结构分为两类：(1)当外力作用时，结构的平衡状态不发生变化；这是稳定结构。比如：金字塔(2)当外力作用时，结构的平衡状态发生改变，但外力消失时，结构又回到原来的平衡状态，这也是稳定结构。(3)比如：不倒翁[提问]那我们开始看到的那个不倒翁，它的结构是稳定的吗？[PPT展示]一组图片——大风吹倒的树、广告牌、翻倒的货车[教师评析]图片的特点：这些结构都有一个共同的特点：受外力之后，破坏了原有的平衡状态，使原来稳定的结构变得不稳定了，所以我们说以上结构的稳定性不好。在相同的外力作用下，有的结构能保持稳定，而有的结构不能保持稳定，可见不同的结构，其稳定性是不同的。那么影响结构稳定性的因素有哪些？下面用试验探究的方法来总结出影响结构稳定性的主要因素有哪些？思考问题并回答问题观看并回答问题观察思考回答问题让学生认识稳定结构和不稳定结构。确认不倒翁的结构是稳定的让学生感受一下不稳定的结构，总结出不稳定的原因：破坏了原有的平衡状态。学生通过常识能判断出哪个最稳定，但不知道原因，引出下面的内容：影响结构稳定性的主要因素二影响结构稳定性的主要因素有哪些（通过实验探究法和ppt演示图片来总结出影响结构稳定性的主要因素有哪些）1、[探究试验一]准备两个完全相同的矿泉水瓶放在木板上，一个正放一个倒放，慢慢抬起木板的一边，观察哪个稳定？[提问]哪个更稳定？结论一是什么？[ppt展示]两张图片（接触面积相同而支撑面积不同）[提问]哪个更稳定？为什么？[教师评析]强调接触面积≠支撑面积。[结论一]结构的稳定性与支撑面积的大小有关，支撑面积越大，稳定性越好。[学以致用]PPT展示图片，让同学们用科学的方法来分析一下哪一个结构更稳定？[提问]想一想，在我们生活中有哪些结构是通过增大支撑面积来提高结构的稳定性？[举例]ppt展示凳子金字塔隔离墩图片2、[探究二]实验一：准备两个相同的矿泉水瓶，A装半瓶水，B装满水，把两瓶子放在木板上，慢慢抬起木板的一边，观察哪个瓶子最稳定？实验二：亲身试验：站立不动，双脚开立30厘米，身子向前倾斜，重心降低了，稳定性呢？此时一脚向前迈30厘米，稳定性怎样？[教师评析]重心越低越稳定是要有条件的：重心的垂线必须要落到支撑面上。[ppt展示][结论二]结构的稳定性与重心的位置有关,重心越低,稳定性越好，重心越高,稳定性越差。重心的垂线要落到支撑面之内。[学以致用]试着解开比萨斜塔千年来斜而不倒的谜题（塔的北侧加压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆这样做的目的是什么？让学生分析原因，进一步强调重心越底越稳定）[提问]在我们身边有很多结构都是通过降低、重心位置的方法来提高结构的稳定性，你能列举一些吗？[举例]ppt展示跑车台灯赛车图片3、[探究实验三]小组内分工分别用用硬木条和图钉组建不同的几何形状，看哪种形状的稳定性最好？[结论三]结构的稳定性与结构的几何形状有关,上端小下端大的结构稳定性最好，其中三角形结构的稳定性最好。[学以致用]PPT展示图片让学生回答哪个最稳定？[提问]现实生活中有好多利用三角形来增加其结构的稳定性，举例说说[举例]空调外机支架录相机支架金字塔自行车带横樑的人字梯4、三个主要因素之间的关系影响结构稳定性的三个主要因素（重心的高低、支撑面的大小、结构的形状）之间不是独立存在的，也是相互联系的，比如双腿开立时增大了支撑面积，重心也降低了；自行车能站稳既形成了三角形也增大了支撑面积。[ppt展示]埃菲尔铁塔[提问]用所学知识解释一下埃菲尔铁塔的结构稳定性。5、如何巧妙地增加以下结构的稳定性？展示图片两个方案：（1）减小组成构件的长细比（2）利用三角形框架及其组合结构增加它的稳定性6、思考：现实生活中是不是都要求结构越稳定越好？【PPT展示】伸缩门举例生活中不稳定结构的应用。三、不稳定结构的应用人们利用稳定的结构来抵抗外力、承受负载，同时又利用不稳定的结构实现某些功能。在我们的生活中对不稳定性结构的应用也有很多。【PPT展示】跷跷板地动仪跨栏动手实验并认真观察，根据实验现象小组内讨论并填写实验报告。学生观察图片思考两者的区别并回答问题观察图片并回答问题思考回答问题观看图片动手实验并认真观察根据实验现象小组内讨论并填写实验报告。根据实验要求亲身试验一下，并填写实验报告。思考回答问题思考回答问题观看图片动手实验并认真观察，根据实验现象小组内讨论并填写实验报告。回答问题思考回答问题仔细观察回答问题仔细观察回答问题学生举例回答问题通过探究实验一让学生观察出结构的稳定性和物体的接触面积有关通过图片展示让同学们自己发现结构的稳定性和物体的接触面积有关不正确，并进一步去观察是和接触面积有关通过学以致用，与前面互应，进一步增强学生对知识点的巩固技术来源于生活探究实验二我设置了两个小实验，一个实验是用来说明重心越低越稳定，另一个实验用来说明重心越低越稳定是要有条件的：重心的垂线必须要落到支撑面上。通过学以致用，与前面互应，让学生将知识迁移到生活中，并巩固知识点技术来源于生活通过学以致用，与前面互应，让学生将知识迁移到生活中，并巩固知识点技术来源于生活让学生通过对埃菲尔铁塔分析，进一步巩固影响结构稳定性的三个主要因素过渡到下一个知识点不稳定结构的应用联系生活，进一步强调技术来源于生活环节3课堂练习1、走钢丝的人手拿一根铁棒的目的是（）A美观B重心低C保护D支撑2、在日常生活中.以下哪一个结构是属于利用稳定的结构实现某些功能的(）A.游乐设施的跷跷板功能结构B.房间门口的活页功能结构C.学校运动场的篮球架结构D.圆珠笔的笔嘴结构3、不倒翁不倒的原因是（）A其构成材料强度大B其形状的美观性好C、底部接触面积小D、重心低，底部接触面是光滑的弧面4、自行车支撑脚的作用（）A、降低重心B、增加支撑面积C美观5．如图所示的瓶子放置方式或注入水量各有不同，稳定性最差的是（）6、可以用结构的稳定性来解释的现象是（）A．小明在挑东西时将扁担挑断了B．鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力C．室外广告牌被大风吹掉了D．相同结构和形状的木凳总比塑料凳承重力更强7.小华学习了产品的设计后，设计了四种不同形状的梯子。请你利用结构的稳定性知识判断四种设计方案中，哪种方案最为稳定（）完成练习巩固知识并运用知识解决实际问题环节4课堂总结1、理解结构稳定性的概念如果结构能够传递（或承受）任意形式的荷载，则称为稳定结构。2、通过实验探究能够分析总结影响结构稳定性的主要因素（1）结构的稳定性与支撑面的大小有关,支撑面积越大,稳定性越好。（2）结构的稳定性与重心的位置有关,重心越低,稳定性越好，重心越高,稳定性越差。结构中重心的垂线要落到支撑面之内。（3）结构的稳定性与结构的几何形状有关,上端小下端大的结构稳定性好，其中三角形的结构的稳定性最好。3、能对简单的结构进行稳定性分析，并能对如何增加结构稳定性提出自己的看法学