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穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析教學(xué)設(shè)計
一．教學(xué)目標：
通過技術(shù)試驗分析影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的因素，并寫出試驗報告。
二．教學(xué)內(nèi)容的分析
本課時是《技術(shù)與設(shè)計2》第一單元“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”的第二節(jié)“穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析”的第1課時。在本課時之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過了常見結(jié)構(gòu)的基本知識。學(xué)生已經(jīng)初步明白了“結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列�！焙蜆�(gòu)件的五種基本受力形式，通過有趣的小試驗，強化對不同類型結(jié)構(gòu)的特點的理解。所以本課時是在第一節(jié)認識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，具體對結(jié)構(gòu)的兩個重要性質(zhì)：穩(wěn)定性和強度做詳細分析。課文從實例出發(fā)，分析影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的主要因素，接著講了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在日常生活中的應(yīng)用。本節(jié)重點是使學(xué)生通過技術(shù)試驗，學(xué)會分析影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素，教師在技術(shù)試驗中應(yīng)該加以對學(xué)生的引導(dǎo)。
教學(xué)重點：穩(wěn)定性概念。
教學(xué)難點：影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素。
三．教學(xué)對象分析：
學(xué)生對結(jié)果已經(jīng)有了一定的了解，對結(jié)構(gòu)的功能和分類也有了一定的基礎(chǔ)。另外，學(xué)生在物理課上已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)力學(xué)的知識，對物體的受力分析有比較好的基礎(chǔ)，可以說物理的力學(xué)知識和上節(jié)課常見結(jié)構(gòu)的基本知識為本課時做好了知識的準備。
四．教學(xué)策略
通過做一個能給學(xué)生留下深刻印象的演示試驗，來說明結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念。通過學(xué)生熟悉的事例，展開在技術(shù)范圍內(nèi)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相關(guān)的主要因素，通過技術(shù)試驗，使學(xué)生領(lǐng)悟各因素與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間的定性關(guān)系。
（一）教法：
在教學(xué)過程中，采用講授法、閱讀法、案例分析和課堂提問等方法與學(xué)生共同討論、分析、交流互動等教學(xué)形式交叉和滲透靈活運用，并始終貫穿于整個教學(xué)活動中。本課時要求學(xué)生親歷探究易拉罐的重心與穩(wěn)定性的關(guān)系的探究試驗，讓學(xué)生在實際操作活動中了解問題探究的方法與過程，感受探究成功后的喜悅。
�。ǘ� 學(xué)法：
鼓勵學(xué)生自主探究和合作交流，引導(dǎo)學(xué)生自主觀察、總結(jié)，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗和不同的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主探究的習(xí)慣和方法。
五．教學(xué)準備
本課時有一個學(xué)生自主探究的小試驗——探究易拉罐的不同重心和穩(wěn)定性的關(guān)系。用本試驗來代替教科書16頁的不倒翁的試驗，是因為一來在有限的課堂時間內(nèi)做一個不倒翁再來探究其穩(wěn)定性的關(guān)系，時間不允許；二是易拉罐取材更容易。本試驗是通過往易拉罐中倒入不同量的水來使得易拉罐具有不同高度的重心，從而探究其穩(wěn)定性的關(guān)系。本試驗簡單易行，很適合隨堂進行。
六、教學(xué)過程：
�。ò鍟┓�(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析
1、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性
通過做一個能使學(xué)生印象深刻的小試驗來引入結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念。
�。◣煟和瑢W(xué)們一定看過雜技演員驚險的“走鋼絲”表演吧，對演員那種保持平衡的能力很是佩服。其實，走鋼絲并不是一件常人不可能完成的任務(wù)�？梢赃@樣說，凡是符合科學(xué)原理的事情加上后天的勤奮訓(xùn)練，常人也是可能完成的。今天，就要做一個試驗：一個乒乓球如何立穩(wěn)在細細的鋼絲上……
教師在做試驗時，邊做邊解釋如何讓乒乓球平穩(wěn)的具體過程。
（師）：好，同學(xué)們，這是我營造的一個穩(wěn)定的例子。然而，在日常生活中，我們看到的卻是許多不穩(wěn)定的現(xiàn)象：臺風(fēng)過后，被吹倒在地的廣告牌，三輪車因貨物堆的過高而翻倒，自行車碰翻倒地……
這些都是當(dāng)物體受到外力作用時，原有的平衡狀態(tài)被打破而出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象；但是在剛才的試驗中，我特地對乒乓球也施加了外力作用，對它的平衡狀態(tài)進行干擾，但是它并沒有出現(xiàn)不穩(wěn)定而倒下。所以說明了這樣一個問題：結(jié)構(gòu)體維持原有平衡狀態(tài)的能力或本領(lǐng)是不同的。
由此引出穩(wěn)定性的概念（結(jié)構(gòu)在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。）
�。ò鍟┙Y(jié)構(gòu)在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。
（師）：當(dāng)一個物體的結(jié)構(gòu)不能有效地抵抗外力對其自身平衡的影響，那么該物體就很難承受負載而保持平衡。
提出問題：結(jié)構(gòu)體自身維持平衡狀態(tài)的本領(lǐng)是各有不同的，那么有哪些因素會影響到結(jié)構(gòu)體的平衡性呢？
分組討論：指出廣告牌，落地?zé)�，底小口大的空竹簍有可能會受到哪些力的作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，并根據(jù)你的生活經(jīng)驗，簡要說明理由。
通過討論，從而引出影響穩(wěn)定性的主要因素（重心位置高低，支撐面大小，物體形狀）。
（板書）影響穩(wěn)定性的主要因素
�。ò鍟�1.結(jié)構(gòu)的重心
一般，物體重心越低，穩(wěn)定性越好。
提問：可以通過哪些措施或方法來降低重心，提高穩(wěn)定性？一般，學(xué)生結(jié)合自己學(xué)過的物理知識，可以回答到兩點：物體的高度不可設(shè)計過高；上輕底重。教師可以做補充發(fā)揮：重心的投影應(yīng)落在結(jié)構(gòu)體的底面內(nèi)部，教師可以向?qū)W生做演示試驗。
另外要重點補充的是：重心與接觸面（接觸點）的位置關(guān)系。重心與接觸點的三種不同的位置，牽涉到三種不同的平衡：不穩(wěn)定平衡，隨遇平衡，穩(wěn)定平衡。
圖中矩形代表標尺，紅點代表重心，藍色圓點是固定點，標尺在固定點的作用下可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。
�。▓D略）
（不穩(wěn)定平衡） （隨遇平衡） （穩(wěn)定平衡）
這三種平衡的穩(wěn)定性比較：不穩(wěn)定平衡<隨遇平衡<穩(wěn)定平衡。并且解釋一開始做的“走鋼絲”演示試驗中，為什么乒乓球下面掛了一個大鉤碼以后，就可以立穩(wěn)在細線上了（穩(wěn)定平衡，乒乓球與鉤碼的整體重心位于細線的下方）。
�。ò鍟┨骄浚阂桌薜闹匦呐c穩(wěn)定性的關(guān)系。
試驗準備：易拉罐1只，一易拉罐清水，燒杯1只（可以用其他盛水器皿代替）
試驗過程：
�。�1） 先往易拉罐中灌滿水，然后按照下圖豎立易拉罐，發(fā)現(xiàn)此時易拉罐無法保持平衡。
�。�2） 向盛水器皿中倒掉一部分水，再按照上圖豎立易拉罐頭，不行的話，再倒掉一部分水，再豎立易拉罐……
�。�3） 發(fā)現(xiàn)當(dāng)易拉罐中留有一定數(shù)量水的時候，易拉罐就可以立穩(wěn)在桌面上，通過試驗找出這個水量。
�。ò鍟�2.結(jié)構(gòu)體的底座
一般，結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支持面越大，穩(wěn)定性越好。解釋：因為這塊面積越大，重心的投影就越容易落在里面，從而可以達到穩(wěn)定。
舉例：寶塔為什么上端小，下端大？建造高層建筑物時，為什么它的地基做的很大而且很深？
（板書）3.結(jié)構(gòu)的形狀
物體形狀不同，穩(wěn)定性也不同。舉例：三腳小板凳、照相機的支撐架。
思考：A字型梯子載人時能穩(wěn)定的原因是什么？試從影響穩(wěn)定性的三個方面加以考慮。討論梯子中間拉桿的作用是什么？
�。ò鍟�4.物體的運動狀態(tài)也和其穩(wěn)定性有關(guān)。
物體的靜止?fàn)顟B(tài)和運動狀態(tài)下的平衡條件是不同的。
案例分析：靜態(tài)的自行車是如何保持穩(wěn)定的。
在雙腳支撐的情況下，支撐架與地面的兩個接觸點與前輪子構(gòu)成一個三角形，當(dāng)重心的投影落在其內(nèi)部時，就是穩(wěn)定的。
在單腳支撐的情況下，支撐架也是和前后兩個車輪構(gòu)成一個三角形，當(dāng)重心的投影落在其內(nèi)部時，是穩(wěn)定的。
電動自行車或摩托車的另一種常見的支撐形式，共同討論：
�。�1） 支撐點與地面構(gòu)成的幾何形狀
（2） 前、后輪的受力
�。�3） 重心位置
�。�4） 穩(wěn)定情況
運動的自行車的平衡條件，介紹其中的一個作用：陀螺效應(yīng)
陀螺效應(yīng)：凡是高速旋轉(zhuǎn)的物體，都有一種使轉(zhuǎn)動軸保持不變的能力，這種能力使得陀螺即使在不平的支持面上轉(zhuǎn)動也不會倒下。教師演示滾動的硬幣不倒，轉(zhuǎn)動的陀螺不倒的演示試驗。
所以一旦自行車運動起來后，轉(zhuǎn)動的車輪也具備這種能力，這種能力使得自行車即使發(fā)生了傾斜，也能自動地把自行車調(diào)整過來，這就是自行車不倒的原因。
提問：
1、在汽車制造業(yè)中，利用殼體結(jié)構(gòu)和薄鋼板制造汽車的車體，而不用框架結(jié)構(gòu)或較厚的鋼板？
2、除了重心位置的高低、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小和結(jié)構(gòu)的形狀外，你認為還有哪些因素也會影響到物體的平衡？
課后作業(yè)：書p23頁練習(xí)1。
七．教學(xué)反思
本節(jié)課講的是穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的一個重要概念：穩(wěn)定性。這個概念離學(xué)生所處的日常生活環(huán)境聯(lián)系很密切。俗話說：“生活出真知�！睆膶W(xué)生們熟悉的日常生活出發(fā)研究結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性，我認為是教學(xué)的一個很好的切入點。本節(jié)課從一個學(xué)生平時熟悉的“走鋼絲”表演的轉(zhuǎn)型小試驗，得出不同物體維持原有平衡狀態(tài)的能力的差異性，進一步得出了穩(wěn)定性概念，這是本節(jié)課的教學(xué)重點。通過做一個令學(xué)生印象深刻的演示試驗，讓學(xué)生對物體的穩(wěn)定性概念加深印象，教參上提示的非常好。
影響結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性主要三方面的因素，而在物體的重心這一方面我做了適當(dāng)擴展，補充了三種不同穩(wěn)度的平衡（不穩(wěn)定平衡、隨遇平衡、穩(wěn)定平衡），并從穩(wěn)度最好的穩(wěn)定平衡的分析中解釋了“走鋼絲”表演之所以成功的力學(xué)原理，從課堂的反饋情況來看，學(xué)生對此很感興趣。在探究易拉罐的重心與穩(wěn)定的關(guān)系是小試驗中，有的學(xué)生可能在倒水時不加以控制，最后易拉罐無法立穩(wěn)在桌面上，導(dǎo)致探究失敗。但這個小試驗取材容易，簡單易行，課后可以隨時補做。在課后，我也特地問了做試驗失敗的學(xué)生，他們重新做了試驗，結(jié)果都取得了成功。
本節(jié)課內(nèi)容較多，在課堂有限的時間內(nèi)要完成教學(xué)任務(wù)，確實有點趕，可以把探究試驗放在下節(jié)課上做，也可以在課后完成，寫出試驗報告交給教師。
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