资源简介

第二节 稳固结构的探析
第一课时 结构与稳定性
一、教学目标
知识与技能
1. 通过案例分析和实践活动，理解结构稳定性的含义。
2. 了解结构稳定性在日常生活和工农业生产中的广泛应用。
3. 通过不倒翁、人字梯、桌子等探究活动，分析影响结构稳定性的主要因素。
过程与方法
1. 通过不倒翁、人字梯、桌子等探究活动，使学生经历观察、分析、设想、搭建、测试等简单的技术实践过程，学会简单的技术试验方法
2. 通过观察并提出假设，构建验证假设的方案，煅炼学生实践动手能力。
情感、态度、价值观
1. 通过探究活动的开放性，使学生熟悉从事技术活动必须具备的严谨、负责、进取的良好品质。
二、教学分析
1、教材分析 本单元内容属于《技术与设计2 》的第一个主题，该单元总的设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构，“结构”和“设计”共同构成本单元两个核心概念。结构体现了“空间”的概念，而结构的稳定性又是结构的重要性质之一，因此，本节内容在《结构与设计》中起到举足轻重的作用，所以教材通过马上行动、案例分析、探究、小试验及阅读等手段引导学生理解结构的稳定性、探究影响结构稳定性的主要因素，这样不仅可以使学生对结构的基本概念有更深的认识，而且也为以后结构的强度、结构的设计等奠定了良好基础。
2、学情分析 学生通过第一节“常见结构的认识”的学习，对结构的概念，结构的受力、及结构的一般分类有了初步的认识，这部分内容对于他们来说难度不大，因此对哪些主要因素影响结构的稳定性会产生浓厚的兴趣，也有了一定探究的欲望。因此采用激趣法，合理引导，通过典型案例、探究试验、多媒体手段等方法 ，学生完全能够达到本节内容的学习目标。
3、教学重难点
（1）教学重点：
能分析影响结构稳定性的主要因素。
（2）教学难点：
理解结构与地面接触所形成支撑面大小与结构稳定性的关系。
三、教学思路
1、导入结构的稳定性的定义。
介绍遭受台风袭击后广告牌发生倾倒，不堪重负的拖拉机发生翻倒，让学生亲身感受到结构被破坏的情景，当结构受到外力作用时，原有的平衡状态被打破而出现不稳定现象，引出结构稳定性的定义。
2、分析出结构的稳定性与重心在竖直方向上的位置有关。
进行不倒翁的探究活动并得出结论1。
3、分析出结构的稳定性与结构形状有关。
进行人字梯的探究活动并得出结论2。
4、分析出结构的稳定性与结构与地面接触所围成的面积有关。
进行对桌子的探究活动并得出结论3。
5、分析出结构的稳定性与重心在水平方向上的位置有关。
进行砝码位置移动的探究活动并得出结论4。
6、影响结构稳定性主要因素的小结。
7、拓展。
通过地震仪资料的拓展引导学生理解不稳定的结构的应用。
8、作业布置
四、教学案例
（一）新课导入（引入课题）
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师：大家可能有这样的经历，我们一只脚站着时身体就会摇晃起来，而两只脚站着时就会稳定多了。这是什么原因呢？相信学习完今天这节课，大家就会明白其中的原由了。
板书：稳固结构的探析
（二）新课教学
第一部分：结构的稳定性
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【师】高耸的广告牌外力台风的作用下发生倾倒，不勘重负的拖拉机因重心不稳诱发了翻倒，这些原本稳固的结构因受到外力的作用，原有的平衡状态被打破而变成了不稳定。那么什么是结构的稳定性呢？
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1. 什么是结构的稳定性？（让学生对结构的稳定性的概念有个初步的认识）
【师】结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持其原有平衡状态的能力。
【师】它是结构的重要性质之一。如果一个结构不能有效的抵御常见外力的作用，那么该结构是很难承受负载而保持其原有平衡状态的。
【师】日常生活中我们发现有些结构看起来不稳定，但是它却是稳定的。
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【师】比如：不倒翁摇而不倒，比萨斜塔斜而不倒。然而有些结构看起来是稳定的，但却暗藏不稳定的隐患。
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【师】比如：独柱支撑的广告牌、高高支架的台灯、口大底小的垃圾篓。它们都暗藏不稳定的隐患。为什么有的结构比较稳定，而有的结构不稳定呢？影响结构稳定性的因素主要有哪些呢？下面让我们一起来探究。
第二部分：影响结构稳定性的主要因素
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探究活动1 不倒翁
活动步骤：
第一步：观察不倒翁并思考为什么它不会倒地？
【学生】重心较低
第二步：思考通过改变什么可以使不倒翁倒地？
【学生】将不倒翁头变重一些
【师生】将不倒翁头变重一些实质上就是将重心上迁，当重心上移后，不倒翁就容易发生倾斜。由此看以看出重心在竖直方向上的位置会影响结构的稳定性。
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【师】结论1：结构的稳定性与重心在竖直方向上的位置有关。重心越高，结构越不稳定；重心越低，结构越稳定。通过降低重心来增加结构的稳定性在生活中有很多应用实例。
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【师】如低矮的茶几、肚大口小的花瓶等
【师】除了重心会影响结构的稳定性，还会有什么因素会影响结构的稳定性呢？下面我们再来进行一个探究活动——人字梯（通过探究活动提高学生的探究欲望和观察、分析能力）
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探究活动2：人字梯
活动步骤：
第一步：观看人字梯结构，并测试其稳定性。
【师】请大家将桌上的盒子打开，拿出里面的人有梯，观看人字梯结构，并测试其稳定性。这们的人字梯是稳定性如何呢？
【师生】稳定性较差（不稳定）
【师】请大家回想一下生活中见过的人家梯，再和我们的人字梯比较下有什么区别？
【学生】少东西（少拉杆）
【师】怎么样让我们的人字梯稳定性增强一些呢？大家是不是觉得少了什么东西？大家少的东西在老师这呢。下面请组长上来领取。
第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性。
【师】现在请大再来观察人字梯的结构有没有什么变化，稳定性和之前相比有何变化？
【师生】加拉杆后形关变成了三角形，稳定性比之前增强。
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【师】将没有拉杆的人字梯竖立起来时，会发现其非常不稳定，加拉杆后其稳定性增强了很多；加上拉杆后人字梯形状发生了改变，稳定性也发生了改变。正是因为人字梯形状的改变影响了人字梯的稳定性。
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【师】结论2：结构的稳定性与结构的形状有关。
【师】在生活中我们常通过改变结构的形状来增加结构的稳定性。
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【师】如空调的支撑架、阳台凉衣架的支架。除重心位置、结构形状影响结构的稳定性，结构稳性还会受到哪些因素影响呢？下面我们再来进行一个探究活动。
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探究活动3 搭桌子
【师】请大家参照A、B、C桌子图片，分别搭建A、B、C桌子，并分别用砝码测试桌子的稳定性，并作简要记录。
【师】巡视学生搭建桌子、测试其稳定性的过程
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【师】现在我们来对A、B、C桌子进分析：
通过提问学生来完成下列表格
板书：
稳定性 桌腿数 支撑面积
A 差 2
B 较好 3
C 好 4
变化1：稳定性 A：差 B：较好 C：好
变化2：桌腿数由2条增加为3条到4条
猜想1：
桌腿越多 (与地面的接触面积越大),结构越稳定？
【师】这个猜想是否正确呢？（如果不正确能否举出反例？）请搭建桌子结构进行验证试验
【师】巡视发现有同学为了说明猜想是错误的，采用将桌子的四条腿集中在桌子和某个边角，从而说明猜想是不成立的。这个地方要特别注意引导！
【师】我们来看看这组同学的搭建的桌子对不对？我们这样搭建的桌子稳定性还受到了什么因素的干扰？这样搭建的桌子和之前我们搭建的三条腿桌子的前提条件是否还一致了？（重心问题）
【学生】改变搭方案，重新搭，四条腿集中在桌面的中心位置附近，并且能验证其稳定性不如三条腿分在桌面边缘的桌子。
【师】刚才通过试验发现，四边腿的桌子不一定比三条腿的桌子稳定性好。
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比如这样的桌子，虽然增加了桌腿（增大与地面接触面积），但是其稳定性并没有什么改变，说明了接触面积不是影响稳定性的主要因素。那么会与什么因素有关呢？下面我们接着来分析。
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变化2 支撑面积（支撑点所形成的面积）
【师生】观察A、B、C支撑面大小的变化
板书：在上表中大致画出A、B、C支撑面积
猜想2：桌腿与地面所构成的支撑面积越大，结构越稳定
【师】这个猜想是否正确呢？请搭建桌子结构进行验证试验
巡视学生搭建桌子
【师】有没有同学搭建出支撑面积小其稳定性更好的桌子？我们无法搭建出支撑面积小而其稳定性好的桌子来。支撑面积的大小影响了结构的稳定性。
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【师】结论3： 结构的稳定性与结构和地面接触所形成的支撑面的大小有关
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【师】然而再不稳定的桌子只要我们移动砝码到合适的位置也能稳定，再稳定的桌子，在移动砝码时也会出现不稳定现象，难道桌子的稳定与砝码移动的位置也有关系？现在我们再来做个探究
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探究活动4 砝码的位置与稳定性关系
【学生】搭建如图所示的三条腿桌子并在上移动砝码测试其稳性，注意观察移动的范围。
【师】展示桌子稳定时砝码可以移动的大致范围。这是一个不精确的试验，下面我们来看一个更精确的验证试验。播放重心与支撑面关系的视频片段。重心在水平方向的位置也会影响结构的稳定性。
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【师】结论4：对于一个结构而言，如果重心所在的垂线落在结构底面范围内，就是稳定的。
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第三部分：小结
结构稳定的基本条件：重心所在点的垂线落在结构底面的范围内
影响结构稳定性的主要因素：
重心位置的高低
结构的形状
结构与地面接触所形成的支撑面的大小
【师】我们在设计中尽可能增加结构的稳定性，那么凡是不稳定的结构设计都没有价值吗？（培养学生的观察、思维能力，主动参与意识、一分为二的看待问题）
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第四部分：拓展
讨论与分析：凡是不稳定的结构设计都应该放弃吗？
案例：利用倒置的酒瓶的不稳定性预报地震（播放地震仪视频动画）
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第五部分：布置作业
1、收集一些建筑物倒塌的案例，从结构的稳定性角度分析其问题所在。
2、探究：静止停放的自行车要有三个支撑点才能稳定，而不会倒下；但是，自行车在骑起来时，却只有两个支撑点，为什么却不会倒下？
五、教学反思
课前反思：内容量较大，可能很难完成。教学地点在实验室，可能在教学管理上会增大难度。

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