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(共21张PPT)
稳 定 结 构 的 探 究
安徽省繁昌第二中学
陈汉清
技 术 与 设 计 2
埃菲尔铁塔
技 术 与 设 计 2
2010年8月7日甘肃舟曲县发生灾难性泥石流
技 术 与 设 计 2
不堪重负的拖拉机在转弯处翻到
2、意义：结构的重要性质之一。如
果一个结构不能有效的抵御常见的外力的作用，那么该结构是很难承受负载而保持原有的平衡状态，最终导致结构遭受破坏。
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技 术 与 设 计 2
一、结构的稳定性：
1、定义：结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
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二、奇特结构欣赏：
不倒翁是一种形状像人而在造形和重量上制成一经触动就摇摆然后恢复直立状态的玩具，具有很强的稳定性。
它是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼，从1174年始建1350年竣工，经历了176年。但由于塔身过重，地质松软，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南倾斜，但至今仍然斜而不倒。
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三、探究试验：
1、探究活动一：金属构件和塑料构件的组合体
结论：
重心位置的高低对结构的稳定性有影响
重心
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2、探究活动二：人字梯的使用
结论：结构的形状影响结构的稳定性
鸟巢外观结构图：
钢性大桥的结构性状
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技术基础课件
3、探究活动三：桌子的稳定性一组试验
结论1：结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性
主要活动：分析那张桌子稳定性好一些，简单的说明理由。
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4、探究活动四：砝码位置与稳定性的关系
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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试验总结：
影响结构稳定性的主要因素：
一、结构的重心位置的
高低（低稳）
三、结构与接触面接触形成的支持面得大小（大稳）
二、结构本身的形状
（三角形）
结构稳定性的基本
条件：
重心所在点的垂线落在结构底面的范围内
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讨论与分析：我们在设计中尽可能的增加结构的稳定性，那么凡是不稳定的结构设计都应该放弃吗？
1、倒置的啤酒瓶可以预报地震。
2、在打水的桶口扣一重物，在井里能自动翻倒打水
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四、作业布置：
1、收集身边一些不稳定的结构，并结合本节课学习内容对它进行分析。
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？
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中国的斜塔
辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。
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提示：注意接触面与支撑面的区分。
结构的支撑面
结构的接触面第二节 稳固结构的探析
第一课时 结构与稳定性
授课教师：陈汉清
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中的广泛应用。
3、通过金属塑料组合体、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、 通过金属塑料组合体、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。
2、通过本节教材内容的学习，提高学生对结构稳定性设计的意识，激发他们的学习兴趣和社会责任感，促进学生之间的相互交流与合作。
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，该单元中“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、图片导入、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。
三、教学重难点
1、教学重点：
⑴、通过技术试验，能理解重心位置与结构的稳定性的关系。
⑵、通过技术试验，能理解结构与地面所形成的支撑面大小与结构稳定性的关系。
2、教学难点：
⑴、理解接触面与支撑面的区别。
⑵、理解重心所在点的垂线落在结构底面的范围内是结构稳定性的基本条件。
四、教学方法
“教无定法，贵在得法”，选择有效的教学方法是取得良好教学效果的保证。 根据课标要求结合本节教学内容与学情分析，我采取以下教学方法：
1、情境创设：通过图片展示和探究实验，引导学生观察、分析、交流、探讨影响结构稳定性的主要因素。
2、引导发现：在学生参与演示实验的过程中，激发学生对技术理论知识掌握和学习的兴趣。通过动手制作激发学生的创造力和想象力，巩固课堂所学的理论知识。
3、总结评价：在课堂教学中，对学生进行过程评价及总结评价。
五、教具准备
教学课件、金属构件与塑料构件组合体1个、结构与设计2试验器材一套、技术与设计2活动手册一本。
六、教学过程
（一）、新课导入（引入课题）
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教师：同学们都知道法国的巴黎有座举世闻名的埃菲尔铁塔，请看图片，那这座铁塔的设计原理是什么呢？相信学习完这节课后，大家就会明白了。
(二)、新课教学
第一部分：结构的稳定性
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教师：播放8月7日甘肃舟曲县灾难性泥石流的视频，很多结构受到破坏，给人民带来了无比的恐慌和伤害。不勘重负的拖拉机在转弯处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）
教师：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。
教师：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。
教师：请同学们思考一下日常生活中有哪些结构看起来是不稳定？
学生：摇摆的 倾斜的 转动的等等。
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教师：不倒翁摇而不倒，比萨斜塔斜而不倒说明结构的稳定性光靠眼睛和我们的常识是无法正确判断的。那哪些结构式稳定的？哪些结构是不稳定的？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：金属构件与塑料构件的组合体
活动步骤：
1)、制作金属构件与塑料构件的组合体
教师：分别取出9块塑料元件（A）和3块金属元件(B)，采用1B+9A+2B的方式组合在一起。
2）、观察组合体两端分别作为底面时，在相同力作用时稳定性的强弱
学生：2B端作为底面时稳定性强些。
教师：用2B作为底面，其实组合体的重心低于与用1B作为底面的组合体。由此可以看出重心在竖直方向的位置会影响结构的稳定性。
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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教师：如水壶、陶瓷杯等。
教师：除了重心高低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——人字梯的稳定性测试（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。
教师：展示人字梯，请学生上讲台测试其稳定性。
学生：稳定性较差（不稳定）。
教师：请你回想一下生活中见过的人家梯，再和我展示的人字梯比较下有什么区别？
学生：少东西（少拉杆）
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。
教师：现在请大家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。
教师：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。
结论2：结构的稳定性与结构的形状有关。
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教师：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。
如鸟巢的外观结构、钢性大桥的结构组成等等。
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探究活动3：一组桌子稳定性的试验
活动步骤：
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教师：请大家参照投影屏幕上桌子图片，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。
教师：巡视学生搭建桌子、测试其稳定性的过程
教师：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？
教师：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
教师：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的某个边角，从而说明猜想是不成立的。
教师：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。
教师：刚才通过试验发现，四条腿的桌子不一定比三条腿的桌子稳定性好。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增加，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3 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
教师：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
教师：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。
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。
教师：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，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A、B、C、D、E型桌子并在上移动砝码测试其稳性，注意观察移动的范围。
教师：同学观察砝码在桌子上移动稳定时大致的范围在哪里？
板书：画出A、B、C、D、E型桌子的底面形状。
教师：通过试验，当砝码位于底面内部或附近时，桌子是稳定的，在地面外部，桌子就不稳定了。
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：
1）、重心位置的高低
2）、结构的形状
3）、结构与地面接触所形成的支撑面的大小
教师：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：1）、利用倒置的酒瓶的不稳定性预报地震
2）、在打水的桶口扣一重物，在井里能自动翻倒打水
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第五部分：布置作业
1、收集身边一些不稳定的结构，并结合本节课学习内容对它进行分析。
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？
七、教学反思
课前反思：内容量比较多，可能较难完成，学生基础不同，一些难点成绩较差的学生难掌握。
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