結構與穩定性物理教案

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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、小組合作的教學方法。

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，培養學生的觀察能力，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：

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

教學過程：

（一）、引入新課：

[探究]；創新意識培養，老師拿一熟雞蛋，請學生讓它站起來。

方法一：當從側面讓它旋轉起來時，它就會豎直地站立起來，生雞蛋是不成的，里面的蛋清、蛋黃等液態的東西由于慣性，不隨外殼一起轉，所以這就成為鑒別生雞蛋和熟雞蛋的方法。

鏈接：這里有兩個問題使人百思不解，物體運動只能使它趨向于降低重心，而雞蛋一轉，由平放而立起重心反而提高了；另外，誰都知道陀羅定向，雞蛋在桌面上繞豎直軸轉動時，轉的方向不動而雞蛋自己翻身而起；其三，任何物體底面越平越穩定，雞蛋卻偏偏不安于現狀，偏要一尖兒著地立起來，本來是躺著時與桌面接觸面積更大的狀態更穩。

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。雞蛋在旋轉起來時，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。當雞蛋搖搖晃晃地立起來，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。

方法二：輕輕一敲，那稍微碎了一點殼的蛋就穩穩地立在桌上，講的是腦筋急轉彎，是個邏輯問題，因為大家下意識的前提是雞蛋不能損壞，這也是創新意識，要打破傳統凝固思維。

鏈接：一四九二年哥倫布發現了新大陸之后，回到了西班牙。在一次歡迎宴會中，忽然有人高聲說道：“我看這件事不值得這樣慶祝。哥倫布不過是坐著船往西走，再往西走，碰上了一塊大陸而已。任何一個人只要坐船一直向西行，都會有這個發現。”宴會席上頓時鴉雀無聲，面面相覷。哥倫布笑著站起來，順手抓起桌上放著的熟雞蛋，說：“請各位試試五看，誰能使熟雞蛋的小頭朝下，在桌上站住?”大家都拿起面前的熱雞蛋，試著、滾著、笑著，但誰也沒把它立起來，哥倫布微笑著，拿起熟蛋，把尖頭往桌上輕輕一敲，那稍微碎了一點殼的蛋就穩穩地立在桌上了。那人高叫道：“這不能算，他把蛋殼摔破，當然可以站住。”這時，哥倫布正色說道：“對!你和我的差別就在這里，你是不敢摔，我是敢摔。世界上的一切發現和發明，在一些人看來都是簡單不過的。然而他們總是在別人指出應該怎樣做以后才說出來?！?/p>

[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。

[探究]：不倒翁為什么不倒？

[分析]：研究不倒翁的結構，發現它的重心低。

結合生活現象：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。

[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。

[舉例]：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的大小。支撐面越大越穩定，越小越不穩定。

[探究]：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。

[實例展示]：三角架

[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。

[案例分析]：靜止狀態的單車如何保持穩定

（1）雙腿支撐

（2）單腿支撐

[探究]：道具采用一輛自行車，調整單腳支撐位置，研究何時最易倒下，何時最平衡？

[試驗]：學生騎自行車