高中通用技术稳定结构的探析教学设计完整稿教案

第二节稳固结构的探析【教材版本】通用技术必修2《技术与设计2》【设计理念】1.采用直观教学法。

通过试验、举例、图片和实物展示，采用直观教学方法让学生亲身体会和感受，激发学生的学习兴趣和促进对相关概念的理解。

2.采用探究式教学方法。

通过小实验，结合案例分析，激发学生探究热情，提高学生掌握相关知识的稳定性。

3.立足学生的直接经验和亲身经历。

通过“做中学”，以学生的亲历情境，亲手操作，亲身体验为基础，学生自己能发现问题、提出问题、分析问题，并将所学知识应用于实际问题的解决。

【教材分析】1.知识结构分析本课时是《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第二节“稳固结构的探析”的第1课时。

本节讲述了结构的两大重要性质：稳定性和强度。

教材先从实例出发，分析影响结构的稳定行的主要因素，再从结构的形状、材料、连接等方面，分析影响结构的强度的主要因素。

教材还简单分析了结构与功能的关系。

2.知识发生发展过程分析让学生通过技术试验，学会分析影响结构的稳定性和强度的因素，教师应注意在技术实验中对学生的引导。

3.知识学习意义分析结构的稳定性和强度是影响结构质量的重要因素，不同的结构体现了不同的功能。

这些都是结构的基本知识，是结构设计是必须考虑的基本问题。

4.教学建议与学法指导说明通过适当的概念讲解，教师把影响结构的稳定性和强度的几个主要因素直接讲授给学生，让学生掌握较为系统的知识点，来指导学生进行探究活动，从而达到知识的内化，知识的拓展。

这样的教学也体现《技术与设计2》的教学设计思路“学中做”。

2课时。

【学情分析】1.原有认知发展分析在本课时之前，学生已经学习过了常见结构的基本知识。

学生已经初步明白了“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列、构件的五种基本受力形式，通过有趣的小试验，强化对不同类型结构的特点的理解。

所以本课时是在第一节认识结构的基础上，具体对结构的两个重要性质：稳定性和强度做详细分析。

2.原有知识结构分析学生对结果已经有了一定的了解，对结构的功能和分类也有了一定的基础。

另外，学生在物理课上已经学习了有关力学的知识，对物体的受力分析有比较好的基础，可以说物理的力学知识和上节课常见结构的基本知识为本课时做好了知识的准备。

在教学中尽量多举些生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。

3.非认知因素分析学生会对事物进行一般性分析，但缺乏对事物的理性认识能力，自我探究能力还有待提高。

只要引导方法得当，学生可以很快建立起相关概念。

【教学目标】1.知识与技能1）能通过技术试验分析影响结构的稳定性和强度的因素，并写出试验报告或总结。

2）理解结构与功能的关系。

2.过程与方法通过讲授、试验、分析总结出影响结构稳定性和强度的几个主要因素，并写出试验报告。

理解结构与功能的关系。

3.情感、态度与价值观1）通过分析讨论等得到结论，培养学生的探究、实验、分析问题的能力，体验学习乐趣，激发学生结构探究兴趣和欲望，渗透安全教育、德育教育。

2）创新和改进事物的结构，使其更能为百姓服务，体现人文关怀；培养学生探究的思想和意识。

【重点难点】1.教学重点影响结构稳定性和结构强度的因素。

2.教学难点结构稳定性；结构与功能的关系。

【教学资源】本节课的教学在技术多媒体教室完成。

通过试验，幻灯片呈现诸多的图片、实物，借以加深学生对本节知识的掌握。

生鸡蛋和熟鸡蛋、单脚撑自行车、照相机的三角架、陀螺、不倒翁、啤酒瓶、方木块、A字形梯等。

【教学方法】直观教学法探究式教学法【教学过程】一、引入新课：（复习导入）教师：前一节课我们学习了结构的基本知识，对结构有了初步的认识。

大家知道结构是无处不在的，（观看幻灯片）注意观察这些结构，请同学回忆什么是结构？学生发言：结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。

学生发言：从力学角度来说，结构是指可以承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

教师：（观看幻灯片）来看一下这些图片，在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。

是什么原因出现了图上所示的现象？学生发言：这些物体失去了平衡。

教师：在台风来之前它是稳定的！是什么原因出现了不平衡状态？学生发言：是台风把它们吹倒了！[引出问题]：那到底什么样的结构是稳定的，什么样的结构又是不稳定的？第二节稳固结构的探析二、新课内容：结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。

台风过后，部分结构却完好无损，这又说明，有的结构稳定，有的结构不稳定。

想一想：结构的稳定性与什么因素有关？填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。

（P012）（一）影响结构稳定性的主要因素： 重心位置的高低 支撑面的大小 结构的形状 [实验探究1]：学生拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。

同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。

因素一：支撑面积的大小 1. 稳定性与支撑面积的大小有关 支撑面越大越稳定，越小越不稳定。

A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座。

[引导学生得出结论]：结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大,稳定。

B ：为什么大坝的横截面总是建成梯形？ 生：思考回答师：大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。

大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。

C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？ 生：思考回答师：这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。

从而引导学生得出结论：结构的稳定性与支撑面积大小有关。

注意：支撑面≠接触面。

（接触面是物体与地面接触形成的面。

支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。

）[实验探究2]：显示落地扇的图片师：落地扇为什么不易倾倒？生：思考回答师：落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。

因素二：重心位置2．结构的稳定性与重心位置有关。

物体重心越低，越稳定。

A.不倒翁为什么不倒？如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？师：研究不倒翁的结构，发现不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是不倒翁了。

[引导学生得出结论]：重心的高低影响结构的稳定性。

重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。

B.以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产；现在的农作物普遍个子矮。

就是利用了重心低结构稳定的原理。

C.屏幕显示比萨斜塔的图片，比萨斜塔为什么不倒塌？（简单介绍比萨斜塔。

）比萨斜塔(Campanile di Pisa)其实是比萨教堂(Duomo)的一部份，整座教堂建筑分为主教堂、洗礼堂与钟楼三大部份。

主教堂采用了拉丁十字架式，有些设计高雅别致的柱子作装饰；教堂的正面是洗礼堂，紧接著教堂而兴建；在后方有一罗马式的建筑，其圆顶部份是在百多年后才兴建的，采歌德式的设计，像是一个圆球上的圆锥体，十分独特。

据说，大约在10纪，比萨王国打了一次胜仗，掠获了大批财宝。

为了炫耀功绩，大公决定建筑一座大教堂，在教堂旁边修一个钟塔。

钟塔建到三层时就发现向南倾斜，被迫停工。

94年之后，比萨人建塔之心不死，找来著名工程师皮萨诺反复测量，证实此塔虽斜，但无倒塌之虞；便又继续修建并把每层南面的柱子略微加高一点。

比萨斜塔离大教堂20多米，本是大教堂的钟楼，外观呈圆柱形，是由白色大理石砌成。

据说比萨斜塔是用比萨舰队运来的六艘战利品建成的。

根据塔基上的碑文记载，它从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。

到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达4．8米。

意大利当局为了拯救斜塔，已向全世界广泛征求保护方案，同时在塔的北侧加压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆，向北牵拉固定。

不过斜有斜的好处，每天为“斜”而来的参观者多达10余万人，扔下大把大把的银子。

如果它是一座正塔，比萨就不会有今天的风光，也就不会有这么多便宜可占了。

比萨斜塔高54.5米，直径16米，重约1.4万吨。

斜塔共有八层，除底层和顶层有所不同外，其余六层结构完全一样。

斜塔底层有15根圆柱，中间六层各有31根圆柱，顶层12根。

沿石柱有宽4米的环行走道。

斜塔每层都有拱门，总共有213个，斜塔底层墙壁上刻有浮雕，顶层有钟亭。

塔内有螺旋台阶294级，供游人登塔，远眺全城风光。

比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。

由于塔身压力过重和地质松软，南面的地基比北面约低2米。

在施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。

到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。

一百多年以后，经工程师托马索·皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，直到竣工。

比萨斜塔位于意大利中部比萨古城内的教堂广场上，是一组古罗马建筑群中的钟楼，这座堪称世界建筑史奇迹的斜塔，不仅以它“斜而不倒”闻名天下，还因为1590年，意大利的伟大科学家伽俐略，曾在斜塔的顶层做过自由落体运动的实验，让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果，两球同时着地，一举推翻了束缚人们思想近2000年的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。

伽俐略开创了实验物理的新时代，被人们称为“近代科学之父”，而他用来做实验的斜塔也因而更加遐迩闻名。

通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，使学生容易理解，比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。

当塔倾斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。

[引导学生得出结论]：结构的稳定性与重心位置有关。

结构重心的位置：结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。

例如：一摞书，整齐放置时的稳如泰山；另一种放法：每本都往一边慢慢往外放置，到一定程度时一摞书就全倒了。

小资料（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。

苏州的虎丘塔虎丘塔高47.7米，比意大利比萨斜塔矮6米；塔尖偏离中心2.34米，是比萨塔的一半；虎丘塔建于961年，比比萨塔早完工390年。

因为地基不牢，重6000吨的塔便倾向土堆的一边。

3、结构的稳定性与它的几何形状有关。

A、A字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？生：思考回答师：一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得稳。