穩固結構的探析教學(xué)設計

穩固結構的探析教學(xué)設計

　　一．教學(xué)目標：

　　通過(guò)技術(shù)試驗分析影響結構的穩定性的因素，并寫(xiě)出試驗報告。

　　二．教學(xué)內容的分析

　　本課時(shí)是《技術(shù)與設計2》第一單元“結構與設計”的第二節“穩固結構的探析”的第1課時(shí)。在本課時(shí)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習過(guò)了常見(jiàn)結構的基本知識。學(xué)生已經(jīng)初步明白了“結構是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列�！焙蜆嫾�的五種基本受力形式，通過(guò)有趣的小試驗，強化對不同類(lèi)型結構的特點(diǎn)的理解。所以本課時(shí)是在第一節認識結構的基礎上，具體對結構的兩個(gè)重要性質(zhì)：穩定性和強度做詳細分析。課文從實(shí)例出發(fā)，分析影響結構的穩定性的主要因素，接著(zhù)講了結構穩定性在日常生活中的應用。本節重點(diǎn)是使學(xué)生通過(guò)技術(shù)試驗，學(xué)會(huì )分析影響結構穩定性的因素，教師在技術(shù)試驗中應該加以對學(xué)生的引導。

　　教學(xué)重點(diǎn)：穩定性概念。

　　教學(xué)難點(diǎn)：影響結構穩定性的主要因素。

　　三．教學(xué)對象分析：

　　學(xué)生對結果已經(jīng)有了一定的了解，對結構的功能和分類(lèi)也有了一定的基礎。另外，學(xué)生在物理課上已經(jīng)學(xué)習了有關(guān)力學(xué)的知識，對物體的受力分析有比較好的基礎，可以說(shuō)物理的力學(xué)知識和上節課常見(jiàn)結構的基本知識為本課時(shí)做好了知識的準備。

　　四．教學(xué)策略

　　通過(guò)做一個(gè)能給學(xué)生留下深刻印象的演示試驗，來(lái)說(shuō)明結構穩定性的概念。通過(guò)學(xué)生熟悉的事例，展開(kāi)在技術(shù)范圍內與結構穩定性相關(guān)的主要因素，通過(guò)技術(shù)試驗，使學(xué)生領(lǐng)悟各因素與結構穩定性之間的定性關(guān)系。

　�。ㄒ唬┙谭ǎ�

　　在教學(xué)過(guò)程中，采用講授法、閱讀法、案例分析和課堂提問(wèn)等方法與學(xué)生共同討論、分析、交流互動(dòng)等教學(xué)形式交叉和滲透靈活運用，并始終貫穿于整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中。本課時(shí)要求學(xué)生親歷探究易拉罐的重心與穩定性的關(guān)系的探究試驗，讓學(xué)生在實(shí)際操作活動(dòng)中了解問(wèn)題探究的方法與過(guò)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，引導學(xué)生自主觀(guān)察、總結，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，引導學(xué)生養成自主探究的習慣和方法。

　　五．教學(xué)準備

　　本課時(shí)有一個(gè)學(xué)生自主探究的小試驗——探究易拉罐的不同重心和穩定性的關(guān)系。用本試驗來(lái)代替教科書(shū)16頁(yè)的不倒翁的試驗，是因為一來(lái)在有限的課堂時(shí)間內做一個(gè)不倒翁再來(lái)探究其穩定性的關(guān)系，時(shí)間不允許；二是易拉罐取材更容易。本試驗是通過(guò)往易拉罐中倒入不同量的水來(lái)使得易拉罐具有不同高度的重心，從而探究其穩定性的關(guān)系。本試驗簡(jiǎn)單易行，很適合隨堂進(jìn)行。

　　六、教學(xué)過(guò)程：

　�。ò鍟�(shū)）穩固結構的探析

　　1、結構與穩定性

　　通過(guò)做一個(gè)能使學(xué)生印象深刻的小試驗來(lái)引入結構穩定性的概念。

　�。◣煟�：同學(xué)們一定看過(guò)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(shí)，走鋼絲并不是一件常人不可能完成的任務(wù)�？梢赃@樣說(shuō)，凡是符合科學(xué)原理的事情加上后天的勤奮訓練，常人也是可能完成的。今天，就要做一個(gè)試驗：一個(gè)乒乓球如何立穩在細細的鋼絲上……

　　教師在做試驗時(shí)，邊做邊解釋如何讓乒乓球平穩的具體過(guò)程。

　�。◣煟�：好，同學(xué)們，這是我營(yíng)造的一個(gè)穩定的例子。然而，在日常生活中，我們看到的卻是許多不穩定的現象：臺風(fēng)過(guò)后，被吹倒在地的廣告牌，三輪車(chē)因貨物堆的過(guò)高而翻倒，自行車(chē)碰翻倒地……

　　這些都是當物體受到外力作用時(shí)，原有的平衡狀態(tài)被打破而出現的不穩定現象；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(jìn)行干擾，但是它并沒(méi)有出現不穩定而倒下。所以說(shuō)明了這樣一個(gè)問(wèn)題：結構體維持原有平衡狀態(tài)的能力或本領(lǐng)是不同的。

　　由此引出穩定性的概念（結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。）

　�。ò鍟�(shū)）結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。

　�。◣煟�：當一個(gè)物體的結構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(wèn)題：結構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(huì )影響到結構體的平衡性呢？

　　分組討論：指出廣告牌，落地燈，底小口大的空竹簍有可能會(huì )受到哪些力的作用而出現不穩定的現象，并根據你的生活經(jīng)驗，簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。

　　通過(guò)討論，從而引出影響穩定性的主要因素（重心位置高低，支撐面大小，物體形狀）。

　�。ò鍟�(shū)）影響穩定性的主要因素

　�。ò鍟�(shū)）1.結構的重心

　　一般，物體重心越低，穩定性越好。

　　提問(wèn)：可以通過(guò)哪些措施或方法來(lái)降低重心，提高穩定性？一般，學(xué)生結合自己學(xué)過(guò)的物理知識，可以回答到兩點(diǎn)：物體的高度不可設計過(guò)高；上輕底重。教師可以做補充發(fā)揮：重心的投影應落在結構體的底面內部，教師可以向學(xué)生做演示試驗。

　　另外要重點(diǎn)補充的是：重心與接觸面（接觸點(diǎn)）的位置關(guān)系。重心與接觸點(diǎn)的三種不同的位置，牽涉到三種不同的平衡：不穩定平衡，隨遇平衡，穩定平衡。

　　圖中矩形代表標尺，紅點(diǎn)代表重心，藍色圓點(diǎn)是固定點(diǎn)，標尺在固定點(diǎn)的作用下可在豎直平面內自由轉動(dòng)。

　�。▓D略）

　�。ú环�定平衡） （隨遇平衡）  （穩定平衡）

　　這三種平衡的穩定性比較：不穩定平衡<隨遇平衡<穩定平衡。并且解釋一開(kāi)始做的“走鋼絲”演示試驗中，為什么乒乓球下面掛了一個(gè)大鉤碼以后，就可以立穩在細線(xiàn)上了（穩定平衡，乒乓球與鉤碼的整體重心位于細線(xiàn)的下方）。

　�。ò鍟�(shū)）探究：易拉罐的重心與穩定性的關(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(guò)程：

　�。�1） 先往易拉罐中灌滿(mǎn)水，然后按照下圖豎立易拉罐，發(fā)現此時(shí)易拉罐無(wú)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(huà)，再倒掉一部分水，再豎立易拉罐……

　�。�3） 發(fā)現當易拉罐中留有一定數量水的時(shí)候，易拉罐就可以立穩在桌面上，通過(guò)試驗找出這個(gè)水量。

　�。ò鍟�(shū)）2.結構體的底座

　　一般，結構與地面接觸所形成的支持面越大，穩定性越好。解釋?zhuān)阂驗檫@塊面積越大，重心的投影就越容易落在里面，從而可以達到穩定。

　　舉例：寶塔為什么上端小，下端大？建造高層建筑物時(shí)，為什么它的地基做的很大而且很深？

　�。ò鍟�(shū)）3.結構的形狀

　　物體形狀不同，穩定性也不同。舉例：三腳小板凳、照相機的支撐架。

　　思考：A字型梯子載人時(shí)能穩定的原因是什么？試從影響穩定性的三個(gè)方面加以考慮。討論梯子中間拉桿的作用是什么？

　�。ò鍟�(shū)）4.物體的運動(dòng)狀態(tài)也和其穩定性有關(guān)。

　　物體的靜止狀態(tài)和運動(dòng)狀態(tài)下的平衡條件是不同的。

　　案例分析：靜態(tài)的自行車(chē)是如何保持穩定的。

　　在雙腳支撐的情況下，支撐架與地面的兩個(gè)接觸點(diǎn)與前輪子構成一個(gè)三角形，當重心的投影落在其內部時(shí)，就是穩定的。

　　在單腳支撐的情況下，支撐架也是和前后兩個(gè)車(chē)輪構成一個(gè)三角形，當重心的投影落在其內部時(shí)，是穩定的。

　　電動(dòng)自行車(chē)或摩托車(chē)的另一種常見(jiàn)的支撐形式，共同討論：

　�。�1） 支撐點(diǎn)與地面構成的幾何形狀

　�。�2） 前、后輪的受力

　�。�3） 重心位置

　�。�4） 穩定情況

　　運動(dòng)的自行車(chē)的平衡條件，介紹其中的一個(gè)作用：陀螺效應

　　陀螺效應：凡是高速旋轉的物體，都有一種使轉動(dòng)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動(dòng)也不會(huì )倒下。教師演示滾動(dòng)的硬幣不倒，轉動(dòng)的陀螺不倒的演示試驗。

　　所以一旦自行車(chē)運動(dòng)起來(lái)后，轉動(dòng)的車(chē)輪也具備這種能力，這種能力使得自行車(chē)即使發(fā)生了傾斜，也能自動(dòng)地把自行車(chē)調整過(guò)來(lái)，這就是自行車(chē)不倒的原因。

　　提問(wèn)：

　　1、在汽車(chē)制造業(yè)中，利用殼體結構和薄鋼板制造汽車(chē)的車(chē)體，而不用框架結構或較厚的鋼板？

　　2、除了重心位置的高低、結構與地面接觸所形成的支撐面的大小和結構的形狀外，你認為還有哪些因素也會(huì )影響到物體的平衡？

　　課后作業(yè)：書(shū)p23頁(yè)練習1。

　　七．教學(xué)反思

　　本節課講的是穩固結構的一個(gè)重要概念：穩定性。這個(gè)概念離學(xué)生所處的日常生活環(huán)境聯(lián)系很密切。俗話(huà)說(shuō)：“生活出真知�！睆膶W(xué)生們熟悉的日常生活出發(fā)研究結構體的穩定性，我認為是教學(xué)的一個(gè)很好的切入點(diǎn)。本節課從一個(gè)學(xué)生平時(shí)熟悉的“走鋼絲”表演的轉型小試驗，得出不同物體維持原有平衡狀態(tài)的能力的差異性，進(jìn)一步得出了穩定性概念，這是本節課的教學(xué)重點(diǎn)。通過(guò)做一個(gè)令學(xué)生印象深刻的演示試驗，讓學(xué)生對物體的穩定性概念加深印象，教參上提示的非常好。

　　影響結構體的穩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擴展，補充了三種不同穩度的平衡（不穩定平衡、隨遇平衡、穩定平衡），并從穩度最好的穩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(lái)看，學(xué)生對此很感興趣。在探究易拉罐的重心與穩定的關(guān)系是小試驗中，有的學(xué)生可能在倒水時(shí)不加以控制，最后易拉罐無(wú)法立穩在桌面上，導致探究失敗。但這個(gè)小試驗取材容易，簡(jiǎn)單易行，課后可以隨時(shí)補做。在課后，我也特地問(wèn)了做試驗失敗的學(xué)生，他們重新做了試驗，結果都取得了成功。

　　本節課內容較多，在課堂有限的時(shí)間內要完成教學(xué)任務(wù)，確實(shí)有點(diǎn)趕，可以把探究試驗放在下節課上做，也可以在課后完成，寫(xiě)出試驗報告交給教師。

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