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“稳固结构的探析”——第1课时的教学设计

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“稳固结构的探析”

——第1课时的教学设计

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。

第二节稳固结构的探析(第1课时)

一.教学目标:

  通过技术试验分析影响结构的稳定性的因素,并写出试验报告。

二.教学内容的分析

  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。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。”和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。课文从实例出发,分析影响结构的稳定性的主要因素,接着讲了结构稳定性在日常生活中的应用。本节重点是使学生通过技术试验,学会分析影响结构稳定性的因素,教师在技术试验中应该加以对学生的引导。

教学重点:稳定性概念。

教学难点:影响结构稳定性的主要因素。

三.教学对象分析:

  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。

四.教学策略

  通过做一个能给学生留下深刻印象的演示试验,来说明结构稳定性的概念。通过学生熟悉的事例,展开在技术范围内与结构稳定性相关的主要因素,通过技术试验,使学生领悟各因素与结构稳定性之间的定性关系。

(一)教法:

  在教学过程中,采用讲授法、阅读法、案例分析和课堂提问等方法与学生共同讨论、分析、交流互动等教学形式交叉和渗透灵活运用,并始终贯穿于整个教学活动中。本课时要求学生亲历探究易拉罐的重心与稳定性的关系的探究试验,让学生在实际操作活动中了解问题探究的方法与过程,感受探究成功后的喜悦。

(二)  学法:

  鼓励学生自主探究和合作交流,引导学生自主观察、总结,在与他人的交流中丰富自己的思维方式,获得不同的体验和不同的发展,引导学生养成自主探究的习惯和方法。

五.教学准备

  本课时有一个学生自主探究的小试验——探究易拉罐的不同重心和稳定性的关系。用本试验来代替教科书16页的不倒翁的试验,是因为一来在有限的课堂时间内做一个不倒翁再来探究其稳定性的关系,时间不允许;二是易拉罐取材更容易。本试验是通过往易拉罐中倒入不同量的水来使得易拉罐具有不同高度的重心,从而探究其稳定性的关系。本试验简单易行,很适合随堂进行。

六、教学过程:

(板书)稳固结构的探析

1、结构与稳定性

  通过做一个能使学生印象深刻的小试验来引入结构稳定性的概念。

  (师):同学们一定看过杂技演员惊险的“走钢丝”表演吧,对演员那种保持平衡的能力很是佩服。其实,走钢丝并不是一件常人不可能完成的任务。可以这样说,凡是符合科学原理的事情加上后天的勤奋训练,常人也是可能完成的。今天,就要做一个试验:一个乒乓球如何立稳在细细的钢丝上……

  教师在做试验时,边做边解释如何让乒乓球平稳的具体过程。

  (师):好,同学们,这是我营造的一个稳定的例子。然而,在日常生活中,我们看到的却是许多不稳定的现象:台风过后,被吹倒在地的广告牌,三轮车因货物堆的过高而翻倒,自行车碰翻倒地……

  这些都是当物体受到外力作用时,原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象;但是在刚才的试验中,我特地对乒乓球也施加了外力作用,对它的平衡状态进行干扰,但是它并没有出现不稳定而倒下。所以说明了这样一个问题:结构体维持原有平衡状态的能力或本领是不同的。

  由此引出稳定性的概念(结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。)

  (板书)结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。

  (师):当一个物体的结构不能有效地抵抗外力对其自身平衡的影响,那么该物体就很难承受负载而保持平衡。

提出问题:结构体自身维持平衡状态的本领是各有不同的,那么有哪些因素会影响到结构体的平衡性呢?

分组讨论:指出广告牌,落地灯,底小口大的空竹篓有可能会受到哪些力的作用而出现不稳定的现象,并根据你的生活经验,简要说明理由。

通过讨论,从而引出影响稳定性的主要因素(重心位置高低,支撑面大小,物体形状)。

  (板书)影响稳定性的主要因素

  (板书)1.结构的重心

  一般,物体重心越低,稳定性越好。

  提问:可以通过哪些措施或方法来降低重心,提高稳定性?一般,学生结合自己学过的物理知识,可以回答到两点:物体的高度不可设计过高;上轻底重。教师可以做补充发挥:重心的投影应落在结构体的底面内部,教师可以向学生做演示试验。

  另外要重点补充的是:重心与接触面(接触点)的位置关系。重心与接触点的三种不同的位置,牵涉到三种不同的平衡:不稳定平衡,随遇平衡,稳定平衡。

  图中矩形代表标尺,红点代表重心,蓝色圆点是固定点,标尺在固定点的作用下可在竖直平面内自由转动。

(图略)

(不稳定平衡)       (随遇平衡)           (稳定平衡)

  这三种平衡的稳定性比较:不稳定平衡<随遇平衡<稳定平衡。并且解释一开始做的“走钢丝”演示试验中,为什么乒乓球下面挂了一个大钩码以后,就可以立稳在细线上了(稳定平衡,乒乓球与钩码的整体重心位于细线的下方)。

(板书)探究:易拉罐的重心与稳定性的关系。

试验准备:易拉罐1只,一易拉罐清水,烧杯1只(可以用其他盛水器皿代替)

试验过程:

  (1)       先往易拉罐中灌满水,然后按照下图竖立易拉罐,发现此时易拉罐无法保持平衡。

  (2)    向盛水器皿中倒掉一部分水,再按照上图竖立易拉罐头,不行的话,再倒掉一部分水,再竖立易拉罐……

  (3)   发现当易拉罐中留有一定数量水的时候,易拉罐就可以立稳在桌面上,通过试验找出这个水量。

(板书)2.结构体的底座

  一般,结构与地面接触所形成的支持面越大,稳定性越好。解释:因为这块面积越大,重心的投影就越容易落在里面,从而可以达到稳定。

举例:宝塔为什么上端小,下端大?建造高层建筑物时,为什么它的地基做的很大而且很深?

(板书)3.结构的形状

物体形状不同,稳定性也不同。举例:三脚小板凳、照相机的支撑架。

思考:A字型梯子载人时能稳定的原因是什么?试从影响稳定性的三个方面加以考虑。讨论梯子中间拉杆的作用是什么?

(板书)4.物体的运动状态也和其稳定性有关。

物体的静止状态和运动状态下的平衡条件是不同的。

案例分析:静态的自行车是如何保持稳定的。

在双脚支撑的情况下,支撑架与地面的两个接触点与前轮子构成一个三角形,当重心的投影落在其内部时,就是稳定的。

在单脚支撑的情况下,支撑架也是和前后两个车轮构成一个三角形,当重心的投影落在其内部时,是稳定的。

电动自行车或摩托车的另一种常见的支撑形式,共同讨论:

(1)    支撑点与地面构成的几何形状

(2)    前、后轮的受力

(3)    重心位置

(4)    稳定情况

运动的自行车的平衡条件,介绍其中的一个作用:陀螺效应

陀螺效应:凡是高速旋转的物体,都有一种使转动轴保持不变的能力,这种能力使得陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。教师演示滚动的硬币不倒,转动的陀螺不倒的演示试验。

所以一旦自行车运动起来后,转动的车轮也具备这种能力,这种能力使得自行车即使发生了倾斜,也能自动地把自行车调整过来,这就是自行车不倒的原因。

提问:

1、在汽车制造业中,利用壳体结构和薄钢板制造汽车的车体,而不用框架结构或较厚的钢板?

2、除了重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状外,你认为还有哪些因素也会影响到物体的平衡?

课后作业:书p23页练习1。

七.教学反思

  本节课讲的是稳固结构的一个重要概念:稳定性。这个概念离学生所处的日常生活环境联系很密切。俗话说:“生活出真知。”从学生们熟悉的日常生活出发研究结构体的稳定性,我认为是教学的一个很好的切入点。本节课从一个学生平时熟悉的“走钢丝”表演的转型小试验,得出不同物体维持原有平衡状态的能力的差异性,进一步得出了稳定性概念,这是本节课的教学重点。通过做一个令学生印象深刻的演示试验,让学生对物体的稳定性概念加深印象,教参上提示的非常好。

  影响结构体的稳定性主要三方面的因素,而在物体的重心这一方面我做了适当扩展,补充了三种不同稳度的平衡(不稳定平衡、随遇平衡、稳定平衡),并从稳度最好的稳定平衡的分析中解释了“走钢丝”表演之所以成功的力学原理,从课堂的反馈情况来看,学生对此很感兴趣。在探究易拉罐的重心与稳定的关系是小试验中,有的学生可能在倒水时不加以控制,最后易拉罐无法立稳在桌面上,导致探究失败。但这个小试验取材容易,简单易行,课后可以随时补做。在课后,我也特地问了做试验失败的学生,他们重新做了试验,结果都取得了成功。

  本节课内容较多,在课堂有限的时间内要完成教学任务,确实有点赶,可以把探究试验放在下节课上做,也可以在课后完成,写出试验报告交给教师。

 

来源:wujian的blog

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