結構與穩定性

武進區橫林高級中學         耿鑒

一、教材內容分析：

　　本節內容在《結構和設計》中起到舉足輕重的作用，不僅可使學生對結構的基本知識有更深的認識與鞏固，而且也為以后結構的強度、結構的設計等教學打好基礎。在教學中要充分利用探究、實驗、討論、的教學方法。

二、教學目標：

　　知識與技能：了解影響結構穩定的主要因素

　　過程與方法：通過探究、實驗、討論、分析等方法使學生懂得應用相關的理論知識

　　情感態度價值觀：通過分析討論等得到結論，培養學生的探究、實驗、分析問題的能力，體驗學習樂趣。滲透安全教育、德育教育。

三、教學重點與難點：

　　重點：影響結構穩定的主要因素

　　難點：利用所學知識解決有關現象

四、教學策略：

　　在教學中為了使學生更易學到相關知識，必須以“影響結構穩定的主要因素”為主線，并以這條主線進行展開，使學生達到應用知識的目的。

五、教學資源：

　　硬紙板、單腳撐自行車、照相機的三角架、陀螺、不倒翁、雞蛋、啤酒瓶、麻將等

六、教學過程：

（一）、引入新課：

[探究]；讓學生觀看《真實謊言》中的片段，思考這樣的問題：為什么一只飛鳥能使一輛汽車墜入河中？

[引出問題]：那到底什么樣的結構是穩定的，什么樣的結構又是不穩定的？

（二）、新課內容：

結構的穩定性是指結構在負載的作用下，維持原有平衡狀態的能力。

展示圖片：

想一想：

結構的穩定性與什么因素有關？

[實驗探究1]：利用硬紙板做屏風，如何才能穩定？

因素一：支撐面積的大小

[實驗探究2]：兩人參加堆積木，比賽看誰堆的高。（用麻將作為積木，我用flash做了一個計時器）

高的容易倒，為什么？

因素二：重心位置

物體重心越低，越穩定。

不倒翁、世界第一高人、賽車

想一想：比薩斜塔為什么不倒塌？

結構重心的位置：結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩定的，沒有就是不穩定的。

想一想：照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？

[分析]：照相機的三角架為什么能保持平衡？

[引導學生得出結論]：結構或構件的形狀影響其穩定性。

[教師總結]：影響結構穩定性的主要因素：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。

因素三：結構的形狀

想一想：a字形梯為什么載人時能夠保持穩定？

  如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？

影響結構穩定性的因素：

支撐面積  重心位置   結構形狀

探究

1.自行車騎起來時，只有兩個支撐點，為什么不會倒下呢？

2.靜止狀態下陀螺會傾倒，而當它高速旋轉時卻可以立起來？

注意！

運動狀態下與靜止狀態下物體的穩定條件有所不同

。

這個謎，直到本世紀八十年代初才解開。一位美國的物理系研究生，通過電腦進行復雜的運算，終于從理論上解決了。問題就出在旋轉速度和摩擦上了。陀螺在旋轉起來時，支持點周圍也不免與支持面（桌面）產生摩擦，而這種旋轉的物體總是使運動趨向于摩擦更小的狀態。當陀螺搖搖晃晃地立起來，終于使一個尖端著地時，就逐漸達到了支持點面積最小，穩定旋轉的狀態，水平的能量轉化成為繞對稱軸旋轉的動作。當然，由于摩擦，它的轉速又會慢慢減小。然后開始搖晃，最后，倒下來，因為這時它要趨向重心更低，更穩定的狀態。