第二節 穩固結構的探析（精選2篇）

第二節 穩固結構的探析 篇1

　　第二節  穩固結構的探析

　　一、教學內容分析：

　　本課時是《技術與設計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。在本課時之前，學生已經學習過了常見結構的基本知識。學生已經初步明白了“結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。”和構件的五種基本受力形式，通過有趣的小試驗，強化對不同類型結構的特點的理解。所以本課時是在第一節認識結構的基礎上，具體對結構的兩個重要性質：穩定性和強度做詳細分析。

　　二、教學對象分析：

　　學生對結果已經有了一定的了解，對結構的功能和分類也有了一定的基礎。另外，學生在物理課上已經學習了有關力學的知識，對物體的受力分析有比較好的基礎，可以說物理的力學知識和上節課常見結構的基本知識為本課時做好了知識的準備。在教學中盡量多舉些生活中的案例，進行師生互動探討，幫助學生加深對知識的理解。

　　三、目標：　

　　1.知識與技能：　

　　1）能通過技術試驗分析影響結構的穩定性和強度的因素，并寫出試驗報告或總結。

　　2）理解結構與功能的關系。

　　2.過程與方法：

　　1)簡單的技術試驗過程，學會簡單的技術試驗方法。

　　2)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。

　　時間：1課時

　　3.情感態度價值觀：

　　1）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。

　　2）創新和改進事物的結構，使其更能為百姓服務，體現人文關懷。

　　四、教學重難點：

　　1.教學重點：

　　能通過技術試驗分析影響結構的穩定性和強度的因素，并寫出試驗報告。

　　2.教學難點：

　　影響結構穩定的主要因素在不同結構中的體現。

　　五、教學策略

　　1.采用直觀教學法。通過試驗、舉例、圖片和實物展示，采用直觀教學方法讓學生親身體會和感受，激發學生的學習興趣和促進對相關概念的理解。

　　2.采用探究式教學方法。通過紙板屏風的小實驗，結合案例分析，激發學生探究熱情，提高學生掌握相關知識的穩定性。

　　3.立足學生的直接經驗和親身經歷。通過“做中學”，以學生的親歷情境，親手操作，親身體驗為基礎，學生自己能發現問題、提出問題、分析問題，并將所學知識應用于實際問題的解決。

　　六、教學器材：

　　生雞蛋和熟雞蛋、單腳撐自行車、照相機的三角架、陀螺、不倒翁、啤酒瓶、方木塊等. a字形梯

　　七、教學過程：

　　一）、引入新課：（復習導入）

　　教師：前一節課我們學習了結構的基本知識，對結構有了初步的認識。大家知道結構是無處不在的，（觀看幻燈片）注意觀察這些結構，請同學回憶什么是結構？

　　學生發言：結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。

　　學生發言：從力學角度來說，結構是指可以承受一定力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

　　教師：（觀看幻燈片）來看一下這些圖片，在日常生活中，我們時常會看到翻到在地的物體。是什么原因出現了圖上所示的現象？

　　學生發言：這些物體失去了平衡。

　　教師：在臺風來之前它是穩定的！是什么原因出現了不平衡狀態？

　　學生發言：是臺風把它們吹倒了！

　　[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？

　　第二節  穩固結構的探析

　　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。

　　臺風過后，部分結構卻完好無損，這又說明，有的結構穩定，有的結構不穩定。

　　想一想：

　　結構的穩定性與什么因素有關？

　　填表說明下表中的物體有可能因受哪些力的作用而出現不穩定現象，并根據你的生活經驗，簡要說明原因。（p012）

　　物體

　　受到的外力

　　不穩定的主要因素

　　廣告牌

　　重力、風力

　　底座小、重心高、受風面積大

　　落地燈

　　重力、撞擊力

　　底座小、重心高

　　底小口大的空竹簍

　　重力、撞擊力

　　底座小、重心高

　　（一）影響結構穩定性的主要因素：

　　[實驗探究1]：

　　學生拿一本書，讓它直立在桌面上，它馬上傾倒了，顯然，其穩定性不好。

　　同樣的一本書，把它的下端各書頁展開一定的角度，仍舊將它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。

　　因素一：支撐面積的大小

　　1.     穩定性與支撐面積的大小有關

　　支撐面越大越穩定，越小越不穩定。

　　a.落地電風扇或者賓館里的落地燈，它們都有一個比較大的底座。 

　　[引導學生得出結論]：結構的底座，結構與地面接觸所形成的支撐面大,穩定。 

　　b：為什么大壩的橫截面總是建成梯形？ 

　　生：思考回答 

　　師：大壩需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，要起到防洪的作用，大壩必須要求非常穩固。大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅實，穩定性就越好。

　　c.為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？

　　生：思考回答

　　師：這是為了進一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩定性。從而引導學生得出結論：結構的穩定性與支撐面積大小有關。

　　注意：支撐面≠接觸面。（接觸面是物體與地面接觸形成的面。支撐面是物體與地面接觸形成支撐點的連線與地面構成的面。）

　　[實驗探究2]：顯示落地扇的圖片

　　師：落地扇為什么不易傾倒？

　　生：思考回答

　　師：落地扇的底座采用較重的材料，風扇比底座輕很多，使落地扇的重心降低。

　　因素二：重心位置

　　2.結構的穩定性與重心位置有關。

　　物體重心越低，越穩定。

　　a.不倒翁為什么不倒？如果在它脖子上掛上一定數量的鐵環，它還會不倒嗎？

　　師：研究不倒翁的結構，發現不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環，它的重心位置升高了，當鐵環達到一定數量時，不倒翁就不在是不倒翁了。

　　[引導學生得出結論]：重心的高低影響結構的穩定性。重心越低,穩定性越好;重心越高,穩定性越差。

　　b.以前的農作物個子高，遭遇暴風驟雨容易傾覆，造成減產；現在的農作物普遍個子矮。就是利用了重心低結構穩定的原理。

　　c.屏幕顯示比薩斜塔的圖片，比薩斜塔為什么不倒塌？（簡單介紹比薩斜塔。）

　　比薩斜塔(campanile di pisa)其實是比薩教堂(duomo)的一部份，整座教堂建筑分為主教堂、洗禮堂與鐘樓三大部份。主教堂采用了拉丁十字架式，有些設計高雅別致的柱子作裝飾；教堂的正面是洗禮堂，緊接著教堂而興建；在后方有一羅馬式的建筑，其圓頂部份是在百多年后才興建的，采歌德式的設計，像是一個圓球上的圓錐體，十分獨特。

　　據說，大約在10紀，比薩王國打了一次勝仗，掠獲了大批財寶。為了炫耀功績，大公決定建筑一座大教堂，在教堂旁邊修一個鐘塔。鐘塔建到三層時就發現向南傾斜，被迫停工。94年之后，比薩人建塔之心不死，找來著名工程師皮薩諾反復測量，證實此塔雖斜，但無倒塌之虞；便又繼續修建并把每層南面的柱子略微加高一點。比薩斜塔離大教堂20多米，本是大教堂的鐘樓，外觀呈圓柱形，是由白色大理石砌成。

　　據說比薩斜塔是用比薩艦隊運來的六艘戰利品建成的。根據塔基上的碑文記載，它從1174年始建，1350年竣工，經歷了176年。但由于塔身過重，地質松軟，因此塔身仍以每年1.25毫米的速度向南傾斜。到1999年1月，塔頂比中軸線偏斜已達4.8米。意大利當局為了拯救斜塔，已向全世界廣泛征求保護方案，同時在塔的北側加壓了830噸的鉛塊，并在塔身的三分之一處加了一圈銅纜，向北牽拉固定。不過斜有斜的好處，每天為“斜”而來的參觀者多達10余萬人，扔下大把大把的銀子。如果它是一座正塔，比薩就不會有今天的風光，也就不會有這么多便宜可占了。

　　比薩斜塔高54.5米，直徑16米，重約1.4萬噸。斜塔共有八層，除底層和頂層有所不同外，其余六層結構完全一樣。斜塔底層有15根圓柱，中間六層各有31根圓柱，頂層12根。沿石柱有寬4米的環行走道。斜塔每層都有拱門，總共有213個，斜塔底層墻壁上刻有浮雕，頂層有鐘亭。塔內有螺旋臺階294級，供游人登塔，遠眺全城風光。

　　比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。由于塔身壓力過重和地質松軟，南面的地基比北面約低2米。在施工期間塔身既出現輕微傾斜，隨著工程的進度，傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時，可明顯看出傾斜，曾一度停工。一百多年以后，經工程師托馬索·皮薩諾精心測量和計算，證明比薩斜塔雖傾斜，但不會倒塌，使工程繼續按原設計繼續施工，直到竣工。

　　比薩斜塔位于意大利中部比薩古城內的教堂廣場上，是一組古羅馬建筑群中的鐘樓，這座堪稱世界建筑史奇跡的斜塔，不僅以它“斜而不倒”聞名天下，還因為1590年，意大利的偉大科學家伽俐略，曾在斜塔的頂層做過自由落體運動的實驗，讓兩個重量相差10倍的鐵球，同時從塔頂落下，結果，兩球同時著地，一舉推翻了束縛人們思想近xx年的希臘著名學者亞里士多德關于重量不同的物體其下落的速度也不相同的“物體下落速度與重量成正比”的理論。伽俐略開創了實驗物理的新時代，被人們稱為“近代科學之父”，而他用來做實驗的斜塔也因而更加遐邇聞名。

　　通過分析長方體重心的垂線位置與穩定性示意圖，使學生容易理解，比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點的垂線落在塔的底面的范圍內。當塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時，塔就會傾倒。

　　[引導學生得出結論]：結構的穩定性與重心位置有關。

　　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。

　　例如：一摞書，整齊放置時的穩如泰山；另一種放法：每本都往一邊慢慢往外放置，到一定程度時一摞書就全倒了。

　　小資料（中國的斜塔）：遼寧瑞州古塔，現存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。

　　3、結構的穩定性與它的幾何形狀有關。 

　　a、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？

　　生：思考回答

　　師：一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩定。

　　b、照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？

　　生：思考回答

　　師：分析，因為三角支架與地面有三個接觸點，形成的三角形結構使照相機的支撐架更容易穩定。

　　師：通過上面的分析，我們知道，結構的穩定性與它的幾何形狀有關。

　　補充（三角形穩定性的應用）：建筑中廣泛運用了三角形的穩定性。房子、橋梁的桁架大多都是由多個三角形構成的；鋼架結構的十字梁同樣是運用這一原理，在四邊形的框架中用兩條桿件作對角線，形成多個三角形，既節省了材料，減輕了結構的質量，又有效地加強了結構的強度和穩定性。十字鋼梁也是建筑中常用的構件，如在高壓輸電的鐵塔、懸索橋的塔架，以及摩天大樓鋼架結構中都被普遍地采用。

　　[案例分析]：靜止狀態的單車如何保持穩定（課本：p14）

　　（1）雙腿支撐

　　（2）單腿支撐

　　探究

　　1.調整單腳支撐位置，研究何時最易倒下，何時最平衡？自行車騎起來時，只有兩個支撐點，為什么不會倒下呢？

　　[試驗 ]：學生騎自行車

　　[教師講述]：在靜止情況下，自行車本身不能自我平衡，需要加一支撐腳。當由騎車人和自行車構成一個 系統時，系統動起來之后，騎車人為系統注入動力，從而在自行車前進的時候，通過人的不斷調節，自行車和騎車人與地面垂直，使自行車的重心落在車輪與地面接觸的面積內。因此，在沒有明顯的外力干涉時，這一動態系統能夠表現出一種穩定。

　　2.走鋼絲的人為什么要拿一條長棒？

　　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。(陀螺效應：凡是高速旋轉的物體，都有一種使轉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動也不會倒下。教師演示滾動的硬幣不倒，轉動的陀螺不倒的演示試驗。所以一旦自行車運動起來后，轉動的車輪也具備這種能力，這種能力使得自行車即使發生了傾斜，也能自動地把自行車調整過來，這就是自行車不倒的原因。)

　　馬上行動：摩托車的支撐架（課本：p14）

　　[教師總結]：運動狀態下與靜止狀態下物體的穩定條件有所不同。結構的穩定性在日常生活中有著廣泛的應用，一方面人們利用穩定的結構抵抗外力、承受負載，另一方面又利用不穩定的結構實現某些功能。

　　拓展：不穩定的結構應用 

　　學生舉例：如移動門、折疊椅等等。

　　1.倒置的啤酒瓶可以預報地震。

　　2.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時能自動翻倒打水。  

　　[學生快速閱讀案例]： 

　　虎丘是蘇州兩千五百倉桑的見證。高高聳立在山頂的虎丘塔已經成了蘇州的標志。 

　　虎丘斜塔日益著名，并且因為它和吳王墓撲朔迷離的關系令科學家和游客興致倍增。

　　到了公元15xx年，唐伯虎、王鏊等人因池水干涸，發現墓門，留下石刻。1955年人民政府清理劍池時確時找到了一條長約10米的石胡同，盡頭呈喇叭狀，容四人并立，并有一橫三豎四塊青石琢成的長方形石板，顯然均為人工所為。根據墓門的形制和朝向，完全符合春秋戰國時期的墓制。因此推測可能為吳王墓。但因墓恰巧在塔底下，且規模宏大，一旦開挖必影響塔，因而作罷，未打開墓門，留下千古之謎。現在的情況是虎丘后山為土堆砌，前山為巨石，因而推測后山為人工所堆。如果是這樣，就和虎丘塔的傾斜有關。因為地基不牢，重6000噸的塔便傾向土堆的一邊。所以，我們不妨認為，是吳王墓的建造引起了虎丘塔的傾斜，而虎丘塔的傾斜又保護了底下的吳王墓，使之不能開挖，成了一只真正保護吳王墓的白虎。就就是塔與墓兩個重要古跡之間的關系。

　　虎丘塔是全國重點文物保護單位。虎丘塔高47.7米，比意大利比薩斜塔矮6米；塔尖偏離中心2.34米，是比薩塔的一半；虎丘塔建于961年，比比薩塔早完工390年。請大家注意右側塔身呈弧型曲線。因此，由此推測，和意大利比薩塔一樣，虎丘塔在建塔時就開始傾斜。最后一層塔似乎偏向左邊，這是因為1638年遭雷擊失火燒毀，重建時為改變重心、糾正傾斜的結果。

　　我們知道，與虎丘塔同期的杭州雷峰塔在三十年代倒塌。到五十年代，虎丘塔岌岌可危，不僅傾斜嚴重，而且周身裂縫遍布，最寬處達80厘米。1956年采用鐵箍噴漿法，如箍桶一般，每層塔內用鋼筋箍起來，地基灌澆水泥，有效地消除了裂縫。關于56年修塔，有一段有趣的歷史。當年開會討論修塔方案時，有一老工人坐在墻角微微地笑，主持會議的人見他胸有成竹的樣子，便請他發言。老工人再三推辭后，終于提出了箍桶匠修桶的原理和方案，引起全場哄堂大笑。此事便擱淺。不久，來了一位蘇聯專家。看完虎丘塔下山路上，陪同人員講了上面這段故事，蘇聯專家十分感興趣，重又上山，于是外國專家發的話，便開始具體制定修塔方案。

　　1981年開始用五年時間加固地基。在塔基下人工打44個孔，灌鋼筋水泥，在44個樁下做水泥殼體，地下防水，更換部分磚體，制止了塔身的繼續傾斜。

　　[學生分組討論]：為什么傾斜而不倒塌？（其重心向地面引垂線仍舊落在底座范圍內）

　　補充：比薩斜塔

　　[練習]:

　　(1)在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己的沒摔倒？

　　人的身體的穩定性取決于支撐面的大小和人體姿勢重心的高低，在一定范圍內，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面變大，越穩定！

　　(2)貨物應盡量放在船艙里還是甲板上？為什么？

　　(3) 在我國四川的廣漢三星堆出土的器具有許多都是尖底的。怎么擺放才穩定呢？

　　(4) p023頁第1題

　　教師：要提高這種籃球架的穩定性可以怎么做？ 

　　學生發言：在籃球底座上加些比較重的石板之類的重物。

　　教師：這是出于什么原因呢？

　　學生發言：是為了使籃球架的重心向后偏移，重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內，達到結構穩定的基本條件。

　　教師：還有什么方法嗎？

　　學生發言：可以增大底座與地面的接觸面，這樣也可以使重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內。

　　教師：但我們在日常生活中沒有發現這樣做的，為什么呢？

　　如果這樣做了，大家想一想，運動員在跑動時候，很可能就會撞到支架上去了是吧？所以我們在設計的時候還不要忘記要考慮人機關系。

　　[分析]：關于增大支撐面提高穩定性不夠現實，教師重點講解，上升到在進行設計的時候別忽略了人機關系

　　案例分析：

　　生活中有這樣的情況，人坐在一只小板凳上，用力搖幾下，板凳就壞了，人也摔倒在地上。人踩在窗戶的防盜網上擦玻璃，防盜網合金條的焊接處斷裂，險些釀成大禍。

　　問題： 根據你的理解，結合教材，上述情況是什么原因造成的？

　　（學生回答）

　　教師總結：這是由于板凳、防盜網沒有能夠承受住人的重力所造成的后果。我們說它們不結實，板凳和防盜網合金條的焊接處不結實，板凳和防盜網的結構不能夠抵抗外力---人的重力---所造成的對它們的破壞。

　　那我們如何來評價這條板凳、這個防盜網呢?我們就要用到我們今天學習的內容：強度。

　　（二）結構的強度

　　這條板凳、這個防盜網的強度是怎樣的，也就是指它受到外力作用的情況下，它不被外力破壞的能力如何。

　　所以說結構的強度是指：結構具有的抵抗被外力破壞的能力。

　　強度與穩定性的聯系與區別：

　　我們知道穩定性是研究物體的保持平衡狀態的能力，強度是研究不被外力破壞的能力。例如我們剛才舉的椅子的例子，椅子能夠承受人的重力這是一個強度問題，那么椅子會不會左右晃動，搖擺，那就是一個穩定性問題了。（通過例子讓學生有感性的認識，不必要進行深入分析）

　　應力和強度的關系：

　　這只是我們一個籠統的說法，我們如何來衡量一件東西的強度呢。那就要用到我們以前學習的應力的知識。

　　馬上行動： 

　　根據你的生活經驗填寫下表：

　　事件

　　結果

　　原因

　　分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質量的重物

　　竹竿比脆性塑料桿能掛更多的重物而不會斷裂

　　不同材料的抗拉性能不同

　　沿著垂直于重心線的方向撞擊一根完整的鋼管與用同樣的方法撞擊一根中間有焊接縫的鋼管

　　中間有焊接縫的鋼管受到撞擊時容易損壞

　　因為有連接點

　　1.影響結構強度的主要因素

　　①完成課本p17頁案例

　　②學生回答

　　③由學生的回答，引導學生得出影響結構強度的幾個主要因素。

　　案例分析：

　　吊蘭支撐使用的三角形支架結構，而不使用由一根直桿挑起的結構。從材料方面考慮，吊蘭的三角形支架使用的是鋼管而不是木條或塑料，鋼管抗拉力性能好。從連接方式考慮，吊蘭的三角形支架的構件是焊接而不是捆縛，這種連接方式更牢固。

　　1)總結出影響結構強度的幾個主要因素

　　(1)結構的形狀:

　　（2）使用的材料

　　（3）構件之間的連接方式：

　　(1)結構的形狀:

　　①三角形形狀。三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定、所用材料最少。在長方形或六邊形的框架中間，加上支撐構件，構成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。

　　展示幻燈片，通過鉆石的例子進行分析。金剛石分子為四面體，每個四面體有四個角、四個面，且每個面為三角形。

　　鉆石的結構（難以置信的強度）

　　②橫截面形狀：具有相同截面積，但不同截面形狀的同種材料的堅固性就不同。利用圖片介紹同種材料、相同橫截面積、不同截面形狀的構件的強度排列順序。（經理論證明和實踐驗證，在橫截面面積相同的情況下，采用“工字梁”是合理的，而采用圓形截面就不合理。這是因為工字梁的面積集中在應力最大的地方，而圓形則相反。但有時為了制造和使用的問題，圓形截面的梁還是要采用的。如一些承受彎曲的軸，就得用圓形截面。）

　　③強調學生注意結構對強度的影響有兩點，一是結構的外部形狀，二是結構的構件截面形狀，結構的外形相同，構件的截面不同，其強度不一樣。

　　小實驗：p019

　　（2）因素2：使用的材料

　　①展示幻燈片圖片，從紙杯到塑料杯到無銹鋼杯，說明強度和材料有關。

　　②介紹混凝土材料。從應用廣泛的鋼筋和混凝土到工程人員新發明的纖維混凝土、聚合物混凝土、輕質混凝土等，一系列新型高強度混凝土。（例如，混凝土抗壓性能較好，而抗拉能力就比鋼筋要小得多。因此在制造時可在梁的受拉區放置鋼筋，組成鋼筋混凝土梁，在這種梁中，鋼筋受拉，混凝土受壓，它們合理組成一個整體，共同承擔載荷的作用。）

　　（3）因素3：構件之間的連接方式：

　　①構件連接的類別：

　　結構的連接是指通過一定的連接物將構件組成整體結構。

　　鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。（圖片舉例）具體有松螺栓、松鉚等。

　　剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。（圖片舉例）具體有榫接、膠接、焊接等。

　　②提出：結點是從連接的效果來劃分。一個結點可以有多種連接方式。不同的材料有不同的連接方式；構件的連接方式不同，結構的強度也不同。

　　馬上行動

　　（1）.對一個用4根小木條釘成的相片框,使它更牢固的做法是什么?

　　可用直角鐵片固定在連接處的背面。

　　（2）.在自行車各部件之間的連接中,三角架屬于_______________連接；剎車連桿之間屬于_______________連接；輻條與鋼圈之間屬于_______________連

　　接。

　　三角架屬于剛連接；剎車連桿之間屬于鉸連接；輻條于鋼圈之間屬于鉸連接。

　　（3）.比較左圖中同一結構的幾種連接方式,請預言哪種連接方式的強度更好。

　　左邊的榫卯連接的強度最大，上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住，所以強度最大。中間的連接方式強度最小，釘子是從側面釘進去的，中間的橫梁不能承受較重物體的壓力，所以強

　　探究：p020

　　（三）、結構與功能:

　　結構不僅是事物存在的一種形式，而且對事物的功能和作用產生著直接的影響，結構的改變可能導致功能的變化。（展示各種自行車的圖片） 

　　討論對于自行車還有什么改進。

　　p021馬上行動：

　　列舉生產生活中結構改變導致功能改變的事例，并加以說明。

　　輪船在水面上航行，把所有船艙封閉起來，再設有可控制進出水的水箱，就可以在水下航行，成為潛水艇。把飛機腳下安上浮筒，可成為水上飛機。生活中結構改變導致夠能夠改變的事例太多太多。床用沙發、mp3手機等等。

　　課后練習：閱讀、探究。

　　壁掛式書架

　　這種書架可以做成上拉式，也可以做成下撐式。如下圖。這兩種情況受力是不一樣的，上拉式的拉桿是受拉，底板受壓；下撐式的斜撐是受壓，底板則受拉。

第二節 穩固結構的探析 篇2

　　第二節穩固結構的探析

　　常州戚實驗中學許明哲

　　教學目標：

　　知識與技能：

　　1、了解影響結構穩定的主要因素

　　2、理解結構的功能關系系

　　過程與方法：

　　通過簡單的實驗討論、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：

　　培養學生的觀察能力，激發學習興趣

　　教材內容分析：

　　1、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實驗、討論、小組合作的教學方法。多舉些生活中的案例，進行師生互動探討，幫助學生加深對知識的理解。　　

　　2、重點：影響結構穩定的主要因素

　　3、難點：利用所學知識解釋生活中相關的現象

　　課時安排  2課時

　　教學資源：

　　照相機的三角架、鐵架臺、方木塊、氣球、一次性水杯兩只等

　　教學過程：

　　一、 復習引入：

　　提問：什么叫結構？哪些事物存在結構？

　　結構會決定事物的性質嗎？

　　從力學角度來說，結構是指什么？

　　根據實例說出構件的基本受力形式？

　　結構的基本類型？

　　請同學們回憶一下物理所學的穩定條件。

　　二、新課教學：

　　（一）1、結構與穩定性

　　1、結構與穩定性

　　請舉出生活中不穩定結構的一些例子：

　　底小口大的空竹簍

　　因貨物堆得過高而在彎道翻倒的三輪車

　　路邊倒地的自行車

　　踩高蹺

　　倒立的啤酒瓶

　　其實在我們的生活中也有許多穩定的東西，如建筑物等。那么什么是結構的穩定性呢？結構穩定性是指結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。不同的物體這種能力也不同，那么影響結構穩定性的因素有哪些呢？

　　2、影響結構穩定性的主要因素

　　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？

　　影響結構穩定性的主要因素：

　　不倒翁為何不到？

　　請同學們閱讀課本，并總結出影響結構穩定性的主要因素。

　　學生自主的學習得出：

　　影響結構穩定性的主要因素：重心的高低；與地面接觸面形成的支撐面大小；結構的形狀

　　（1）結構重心的位置

　　找兩個相同的一次性水杯，一只空的，一只裝半杯水，在講臺上演示哪只杯子容易倒掉實驗，通過實驗得出：  重心越低,穩定性越好;重心越高,穩定性越差。

　　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。

　　通過對照相機的三角架結構穩定性分析，引導學生得出結論：

　　（2）結構的穩定性與支撐面大小有關。注意：支撐面≠接觸面

　　支撐面越大越穩定，越小越不穩定。

　　（3）結構的形狀。

　　進一步說明：往往，影響結構穩定性的因素是相互關聯的，需要綜合考慮各種因素來討論結構的穩定性。

　　再分析其他案例：課桌椅為什么能平衡？

　　自行車為什么能單腳支撐？

　　茶幾為什么做得很低？

　　走鋼絲的人為什么要拿一條長棒？

　　不倒翁為何不倒？

　　為什么世界上那么多人都關注比薩斜塔？

　　得出：對于一個結構而言，如果重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內，就是穩定的，不會出現傾倒。

　　再次復習鞏固，加深理解，明確影響結構穩定性的主要因素；

　　讓學生列舉有關事例，加深對知識的理解，能用所學的知識解釋。

　　3、運動狀態下的穩定條件

　　課本005頁的探究：運動中的自行車只有兩個支撐點卻不倒下，為什么？

　　（1）當我們坐上的時候，自行車重心升高，人和自行車作為一個整體變得頭重腳輕,因此會搖搖欲倒.但是一旦它開始前行就容易保持不倒了。對此的部分解釋是陀螺運動。當場捻動一個陀螺讓學生看現象。如果它旋轉得足夠快，就會直立不倒，但如果速度慢下來就會搖擺不定并最終倒地。自行車旋轉的車輪具有類似的穩定效果。但是物理學家認為，陀螺運動不能解釋一切。

　　（2）如果我們在一條直線上運動是我們會發現，我們一會兒往左、一會兒往右地拐小彎。正因為這些小彎，我們才能保持平衡。當我們向一側傾倒時，自行車會向這一側轉小彎。這樣當我們轉小彎時產生的離心力會使自行車糾正傾斜的程度，從而保持平衡。

　　得出：運動狀態下與靜止狀態下物體的穩定條件有所不同。如自行車，高空走鋼絲手持長桿

　　4、結構的穩定性在日常生活中的應用

　　結構的穩定性在日常生活中有著廣泛的應用，一方面人們利用穩定的結構抵抗外力、承受負載，另一方面又利用不穩定的結構實現某些功能。

　　(1)倒置的啤酒瓶可以預報地震

　　(2)在打水的桶口邊掛一重物，在水面時能自動翻倒打水。

　　（二）、結構與強度

　　1、結構的強度

　　找兩只氣球（一只容易吹破，一只很難吹破），讓兩個學生吹，吹到學生不敢吹時，還繼續讓他吹，直到吹炸為止。

　　結果他們會一人先吹破，一人后吹破，并問他們吹的感受，顯然一人容易吹破，一只很難吹破，為什么會這樣呢？因為吹破他們所需要的力不一樣，也就是他們抵抗被外力破壞的能力不一樣。很容易引出結構的強度。結構的強度：是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。再舉例說明并與穩定性作比較。

　　2、影響結構強度的主要因素

　　通過上面的學習我們知道不同的物體結構強度也不同，那么影響結構的因素究竟有那些呢？

　　（1）強度與應力 

　　請同學們思考： 在材料相同的情況下，構件被破壞的危險程度與什么有關？

　　分析：內力。構件在外力的作用下會變形，同時其內部各質點之間的相互作用力發生了改變，產生一種抵抗外力的力，稱為內力。一般來說，外力越大，構件的內力隨之越大，構件被破壞的危險就越大。

　　（2）強度與形狀

　　通過同樣的紙疊成不同形狀承受的力不同來分析，并帶同學們一起分析課本案例。

　　（3）強度與材料的連接

　　（4）強度與受力面積

　　演示實驗：找一支鉛筆，兩只一樣的橡皮，兩只橡皮分別在鉛筆兩端壓鉛筆，看哪邊橡皮容易破壞。引導學生得出結論：構件被破壞的危險程度還與它的截面積有關，橫截面積越大，被破壞的危險性越大。

　　（三）、總結：略

　　作業：p006練習1