探究结构-结构的稳定性.pdf

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1、.构造的稳定性构造的稳定性通过技术试验分析影响构造稳定性的主要因素一、教学对象分析：一、教学对象分析：1、根底水平分析：本课的教学对象为高二级学生。学生知道了什么是构造及构造的根本受力形式，能理解平衡构造的稳定性中的关键一词的涵义。同时，学生了解什么是技术试验，并能进展简单的技术试验。缺乏的是，学生以前并未写过正式的技术试验报告，此方面缺乏锻炼。2、学习能力分析：思维活泼，面对问题时能想出各种解决方法；具备一定的逻辑思维能力，能通过比照、归纳等方法整理试验数据，获取知识；懂得一定的合作技能，能在小组合作中完成学习任务，获得进步。二、教学目标分析：二、教学目标分析：普通高术课程标准对本节教学的要

2、：能通过技术试验分析影响构造稳定性的因素，并写出试验报告。亦即：通过技术试验定性分析哪些因素会影响到构造的稳定性。仅要求学生能了解这些因素，并不要求学生理解这些因素为什么会影响构造的稳定性。 要求学生掌握通过技术试验这一重要手段解决技术问题的方法。 要求学生学会写技术试验报告， 将技术活动中获取的数据记录、 处理， 以获得结论。 结合学生的实际情况， 现将本节课的教学目标阐述如下：知识与技能：知道影响构造稳定性的主要因素重心位置、支撑面积大小、构造的形状等 。过程与方法：经历技术试验分析影响构造稳定性因素的过程， 学会通过技术试验这一重要手段解决技术问题的方法；经历对试验数据的记录、整理、分析

3、、归纳，学习数据处理的方法。情感态度与价值观：通过试验分析数据形成结论，感受实践与理论的相辅相成。通过写技术试验报告养成科学严谨负责的学习态度。三、教学容分析：三、教学容分析：本节容是在认识构造学习的根底上，为使学生进一步深入认识构造而设计的。稳定性作为构造的两大重要性质之一， 在构造设计中至关重要。 而分析哪些因素影响构造的稳定，是进展构造稳定性设计的前提条件。因此，学习本节容将为后续的构造设计奠定根底。构造的稳定性在教材中的定义是： 指构造在荷载的作用下维持其原有的平衡状态的能力。荷载是一个技术领域的专有名词，因此需向学生解释清楚。而定义中的维持，是指在外力撤消之后构造会恢复到原来的平衡状

4、态。本节容主要是让学生在了解了什么是构造稳定性的根底上，根据生活经历进展猜想，然后利用控制变量试验法进展技术试验，并分析有哪些因素会影响构造的稳定性。教学重点教学重点：通过技术试验分析影响构造稳定性的主要因素。教学难点教学难点：对构造的稳定性涵的理解；构造稳定性发生变化的判断。四、教学资源：四、教学资源：教师：教师：不稳定构造 U1 个 、钢条 0.3 米 、笔记本电脑 1 台、50g 钩码10 个 、弹簧测力计 1个 、木筷子8 根 、钉子16 个 、装有半瓶水的矿泉水瓶 2 个 、技术试验报告单 1 份 、交流表1 份 、教材技术与设计 2粤科版 、多媒体课件。学生学生： 每小组优选.不稳

5、定构造 U1 个 、50g 钩码10 个 、弹簧测力计1 个 、木筷子8 根 、钉子16 个 、技术试验报告单1 份 、交流表1 份 、教材技术与设计 2粤科版 。五、教学策略设计：五、教学策略设计：本课采用概念学习探究试验交流结果的教学流程，让学生先理解 构造的稳定性这个前提概念， 然后通过试验分析影响构造稳定性的因素， 最后小组间交流试验结果。应用建构主义学习理论， 创设学习情境，让学生在体验与探究的过程中建构知识的意义。本课采用小组合作学习形式，每个小组4-5 人。教学时间：2 课时。第 1 课时主要进展概念学习和试验方案的制定； 第 2 课时主要进展技术试验和结果交流。六、教学过程设计

6、：六、教学过程设计：教学教学环节环节教学过程教学过程设计思路设计思路1. 展示：地震图片，比照海地与智利的建筑物在地震中的表现。海地地震已造成 20 多万人死亡，智利地震共造成 800 多人丧生其局部是由于海啸引起 。地震中， 人员的伤亡往往是由于建筑物的倒塌引起的。 所课程以，如何提高建筑物的抗震性能就是一个非常重要且重大的导入问题。建筑物是一个构造， 而构造的本质是抵抗外力对构造形状和大小的改变。那么，建筑物得抗震能力是否跟构造本身有关呢.我们对构造还要做进一步的研究构造的稳定性。2展示：构造的稳定性。3那么，构造的稳定性指的是什么呢.让学生找到书上的概念解释，并试着去理解学生或教师先分析

7、定义中的关键词：荷载、平衡形式；再分别用钢丝和不稳定构造 U演示讲解构造的稳定性概念概念。学习4比拟不同构造的稳定性：两个矿泉水瓶，一个正立，一个倒立。先学生判断哪一个稳定，后用测力计进展外力测量。另有不稳定构造 U演示。学生观看我们看到：不同的构造，它们的稳定性是不一样的。开门见山，引入正题。1.本节课中，构造的稳定性概念的准确理解是关键。2.将生活中对构造稳定性的感性认识与技术课中的理性认识联系起来。优选.5那么，在这些构造中，终究是什么因素导致了它们的稳定性不一样呢.6展示：哪些因素会影响构造的稳定性.猜想：重心位置、支撑面积大小、构造的形状等试验结合实物，引导学生说出自己的想法探究试验

8、试验：利用控制变量试验法进展技术试验，分析有哪些因素会影响构造的稳定性，并做好试验记录。整理并分析试验数据，获取结论。7.两个小组间进展试验结果交流，并填好交流表。8.试验结果全班交流：随机请 12 个小组进展展示，同学可以对其试验过程和结果进展质疑和讨论，教师亦对其进展评价。对学生技术试验的结果在黑板上板书出来9.总结：影响构造稳定性的因素。10. 回到地震图片，从中寻找建筑构造的稳定性，同时关注建筑物的材料，引向构造的强度。先引导所有学生思考，降低后面试验的难度，也给学生试验一个方向指引。经历、体验、思考，学生通过实践学会为解决问题而设计技术试验。先进展同学间的交流，解决局部疑问，亦使学生

9、对试验的过程和结果理解得更深入，再进展评价和总结就水到渠成了。构造的强度为下节课容。交流结果七、教学评价：七、教学评价：八、教学反思：八、教学反思：从前面几个班的教学效果来看，效果一般。本节课的主要优势在于将理论与实践结合，使得知识容不再枯燥； 另外， 教学策略符合学生的认知规律也使得学生的学习容易了很多。 在教学中，抓住构造的稳定性这一概念进展了理论解释与实物演示，深入浅出地突破了教学的难点。而利用控制变量试验法进展技术试验的关键点在于如何判断构造的稳定性是否发生了改变。利用师生的智慧共同解决该问题扫除了学生试验的最后一个障碍。教学中，学生能够积极思考，动手试验并交流结果，发挥了主观能动性。

10、不过，影响教学效果的因素也较多，如以下几点：1. 学生不清楚教学目标或学习任务 ，试验有些盲目；2教学时间设计的不够合理，学生在一节课的时间很难完成学习任务；3. 教师的教学引入不够简洁明了；4. 学生对控制变量试验法并不熟悉，难以进展试验操作；5.试验的好坏没有一个评价标准。经过认真思考，得出问题解决方法：1.在做试验之前将学习目标和试验目的用PPT 展示给学生，并进展讲解，直到学生明白无误为止。2.为了给学生足够的时间进展技术试验，故将最初的不稳定构造在课前制作好，学生一上课就直接进入技术试验来分析影响构造稳定性的因素；另外，将试验目的和试验要到达的要求明确传递给学生也能够节省本课程所需时

11、间。3.通过屡次的课外演练，字斟句琢，直达熟练能诵为止。4.课前向学生介绍控制变量试验法， 讲授它的特点， 并用一个事例来说明如何进展该方法的试验。5.在试验报告单的后面附上试验的评价标准。优选.本节课的教学思路正确，某些细节还需斟酌改进。附录：1.构造的稳定性是指构造在荷载的作用下维持其原有平衡形式的能力。构造的稳定性与它的几何形状、支撑面积的大小和重心位置密切相关。2荷载：指的是使构造或构件产生力和变形的外力及其它因素。习惯上指施加在工程构造上使工程构造或构件产生效应的各种直接作用，常见的有：构造自重、楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、车辆荷载、吊车荷载、设备动力荷载以及风、雪、裹冰、

12、波浪等自然荷载。3在平衡状态的力学系统受到微扰后由于其平衡位置的特殊性而引起的稳定性问题。假设不管时间多长， 受微扰后的系统对原位置的偏差能随初始扰动的减小而受到任意指定的限制，那么此位置是稳定的；反之，该位置是不稳的。例如小球在竖立的圆形轮圈上有两个平衡位置，最高点是不稳定位置，最低点是稳定位置。11. H.T.切塔耶夫： 假设保守完整系统的势能在某平衡位置无极小值， 那么此平衡不稳定。5弹性稳定问题指具有特殊构造和尺寸的弹性构件受到超临界力的载荷时所引起的稳定性问题； 例如： 两端受压力作用的细长杆的稳定性问题， 外压大于压的容器稳定性问题等。下面简要讨论压杆稳定性问题， 压杆稳定性问题不

13、在于一般压杆临界荷载值的数学推导以及对一些稳定问题的具体计算，而在于对稳定性本身的理解，不能将稳定性问题与强度、刚度问题相混淆。压杆在直轴线形状下的平衡是稳定的，假设给予某种扰动例如受到微小水平力的作用 ，杆件发生了弯曲，但在取消了这种扰动后，压杆将迅速恢复到原来的平衡状态，这就是稳定平衡的特征。假设再给予某种扰动。杆件仍将发生弯曲变形，但在扰动取消后，杆件不能回到原来的直线平衡形成，于是，原失稳的直线平衡状态成为不稳定的。而可能出现新的与原来平衡形式有质的区别的平衡形式。同时，这种现象带有突然性；上述分析过程可用小球在图中的3 种平衡状态来予以比拟，并可引伸到压杆稳定性的实质是总势能在临界状

14、态下由极小值到极大值的过渡性质。61.什么是构造的稳定性.所谓构造的稳定性，是指构造在外载荷的作用下，能够保持原有平衡状态的能力。如果构造在外载荷作用下不能保持原有平衡状态，就叫做失稳。因而，构造的稳定性也叫做构造抗失稳的能力。构造的稳定性是非常复杂的， 我们的教材只涉及一点皮毛， 有很多人将稳定性的概念看作是构造整体翻倒问题，所以常常无法与构造部变形联系起来。 强度问题是指构造或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力或力是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性，对混凝土等脆性材料，可取它的最大强度，对钢材那么常取它的屈服点。 稳定问题那么与强度

15、问题不同， 它主要是找出外荷载与构造部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开场急剧增长的状态，从而设法防止进入该状态，因此，它是一个变形问题。如轴压柱，由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然，轴压强度不是柱子破坏的主要原因。在工程上，构造的稳定性问题有如下几种：1细长杆受压时的压杆稳定性问题。如以下图所示，设细长杆在轴向压力P 的作用下，处于平衡状态，且在杆的受压强度允许围之，如果对杆施加一微小的横向力作用，这时一有两种情况发生。一是当P小于某一个值时，在横向力撤去后，已弯曲的杆会恢复原有平衡状态。另一种情况是，当优选.P 大于某一值时，在横向

16、力撤去后，杆不能恢复的原有平衡状态。前一种情况，压杆是稳定的，后一种情况，压杆就不稳定。使压杆由稳定变为不稳定的转换压力称为临界压力。2薄壁圆筒受压的失稳问题。薄壁圆筒受压，在轴向压力过大时，会在筒壁上出现鼓包。这就是薄壁圆筒的失稳现象。3薄矩形梁扭曲失稳问题。薄矩形悬臂梁， 在承受弯曲载荷时， 会发生扭曲， 这种现象同样是失去平衡的失稳问题。4构造翻倒问题。在我们的教材中主要讨论的就是这种稳定问题。现在我们就按照教材的要求，对构造翻倒的稳定性问题进展一些讨论。2构造为什么会翻倒.请同学们根据物理中的知识答复这个问题对，物体翻倒的根本原因是：物体的重力作用线超出了物体基底的边界限。为什么呢.我

17、们来考察下示图形。左边的图形，是重力作用线没有超出物体基底边界限的情况，这时重力对支点产生的力矩是使物体恢复到原来的状态。中间的图形是重力作用线刚好通过基底的边界，物体仍然可以处于平衡，但如果物体受向右的扰动，物体就会进入右边图形所显示的状态，重力线超出了物体基底边界限，这时重力对支点产生的力矩是使物体离开原来的平衡状态，也就是使物体翻倒。左图所示状态，物体处于稳定平衡，中间图形所示状态，物体处于不稳定平衡。要想判断物体处于什么平衡状态，可以从物体偏离平衡时，重心的变化来判断，重心上升，是稳定平衡，重心下降，是不稳定平衡。 3提高物体构造抗翻倒能力的措施要想提高物体抗翻倒的能力，就必须使物体的

18、重力作用线不容易超出基底的边界。可以有两种方法。一是降低物体的重心；二是加大物体的基底面积。它们都可以增大物体翻倒时的倾斜角。如以下图所示。7. 刚性构造简介在框架构造的设计中，必须要考虑的一个问题的就是构造在外力作用下是否会被迫改变形状。如果在外力作用下，框架构造很容易改变形状，构造是非刚性的。 而如果在外力作用下， 框架构造不会改变形状， 那么认为构造是刚性的。但必须指出，这里讲的构造的刚性，不是构造的刚度的概念。下面左图所示的四杆框架，在如以下图的外力作用下，是很容易改变原来形状的，因而，它是非刚性的。但是，我们在其对角线上加上一根杆， 或者在对角上加上角板， 那它就变成刚性构造了。根据

19、这个原理，我想同学们能够解释教材上关于人字形梯和A 字形梯的问题了吧，这也是构造的刚性问题。顺便解释一下，三角架的稳定，它不属于构造稳定性讨论的问题，它是指放置物体时如何使物体不摇晃的问题，摇晃并不是失稳的概念。物体要放置稳当，其根本条件是所有的支撑点应该在一个平面，而三点具有确定唯一平面的特性，这就是三角架为什么可以在任何地方放置稳当的根本原因。因为它不会像四个点那样，有分属两个平面的可能。技术试验报告技术试验报告报告名称：报告名称：探究影响构造稳定性的主要因素试验目的和要求：试验目的和要求：能通过技术试验试验设计、操作及数据处理分析影响构造稳定性的主要因素有优选.哪些。仪器设备及所需材料：

20、仪器设备及所需材料：50g 钩码10 个 、5N 弹簧测力计1 个 、木筷子14 根 、钉子28 个 、木板2 块 。试验方案试验方案(加载的方法和程序)_。试验记录试验记录观察与记录观察与记录该项该项试验目的试验目的试验操作试验操作试验操作之前的现象试验操作之前的现象或数据或数据试验操作之后的现试验操作之后的现象或数据象或数据探究构造形状构造形状对构造稳定性的影响。在构造负载和其他条构造在自身的重件不变时， 沿构造中四力作用下引起原边形状的对角线增钉四边形构造改变一根木筷子。并坍塌。构造能够承受自身的重力而不变形。优选.数据整理及得出结论数据整理及得出结论：_。试验评定试验评定依据一定的标准

21、对试验方案、数据和结论进展评价_优选._。试验人：试验人： _试验日期：试验日期：_年年_月月_日日试验的评价标准：试验的评价标准： 试验方法科学合理； 试验过程操作准确无误，试验记录详尽如实； 试验数据分析整理科学准确； 试验得出的结论表述准确； 试验报告书写整洁，语句通顺。探究构造稳定性交流表探究构造稳定性交流表注：本表由进展试验交流的其中一个小组填写即可。本小组的试验结论是：本小组的试验结论是：对方小组的试验结论是：对方小组的试验结论是：_优选.经过交流，双方的共同观点是：经过交流，双方的共同观点是：_交流过后，双方是否还存在分歧交流过后，双方是否还存在分歧. .假设有，那么分歧在什么地方假设有，那么分歧在什么地方. ._双方假设有分歧，请简单阐述产生分歧的原因。双方假设有分歧，请简单阐述产生分歧的原因。_本小组组长签名：_对方小组组长签名：_优选