1、第二節(jié)穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析【教材版本】通用技術(shù)必修2技術(shù)與設(shè)計(jì)2【設(shè)計(jì)理念】1.采用直觀教學(xué)法。通過試驗(yàn)、舉例、圖片和實(shí)物展示,采用直觀教學(xué)方法讓學(xué)生親身體會(huì)和感受,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和促進(jìn)對(duì)相關(guān)概念的理解。2.采用探究式教學(xué)方法。通過小實(shí)驗(yàn),結(jié)合案例分析,激發(fā)學(xué)生探究熱情,提高學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)的穩(wěn)定性。3.立足學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和親身經(jīng)歷。通過“做中學(xué)”,以學(xué)生的親歷情境,親手操作,親身體驗(yàn)為基礎(chǔ),學(xué)生自己能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題,并將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的解決。【教材分析】1.知識(shí)結(jié)構(gòu)分析本課時(shí)是技術(shù)與設(shè)計(jì)2第一單元“結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”的第二節(jié)“穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析”的第1課時(shí)。本節(jié)講述了結(jié)構(gòu)的兩大重要

2、性質(zhì):穩(wěn)定性和強(qiáng)度。教材先從實(shí)例出發(fā),分析影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定行的主要因素,再從結(jié)構(gòu)的形狀、材料、連接等方面,分析影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的主要因素。教材還簡(jiǎn)單分析了結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。2.知識(shí)發(fā)生發(fā)展過程分析讓學(xué)生通過技術(shù)試驗(yàn),學(xué)會(huì)分析影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的因素,教師應(yīng)注意在技術(shù)實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)。3.知識(shí)學(xué)習(xí)意義分析結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度是影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要因素,不同的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了不同的功能。這些都是結(jié)構(gòu)的基本知識(shí),是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是必須考慮的基本問題。4.教學(xué)建議與學(xué)法指導(dǎo)說明通過適當(dāng)?shù)母拍钪v解,教師把影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素直接講授給學(xué)生,讓學(xué)生掌握較為系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn),來指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng),從而達(dá)到知

3、識(shí)的內(nèi)化,知識(shí)的拓展。這樣的教學(xué)也體現(xiàn)技術(shù)與設(shè)計(jì)2的教學(xué)設(shè)計(jì)思路“學(xué)中做”。2課時(shí)。【學(xué)情分析】1.原有認(rèn)知發(fā)展分析在本課時(shí)之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過了常見結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)。學(xué)生已經(jīng)初步明白了“結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列、構(gòu)件的五種基本受力形式,通過有趣的小試驗(yàn),強(qiáng)化對(duì)不同類型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)的理解。所以本課時(shí)是在第一節(jié)認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,具體對(duì)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)重要性質(zhì):穩(wěn)定性和強(qiáng)度做詳細(xì)分析。2.原有知識(shí)結(jié)構(gòu)分析學(xué)生對(duì)結(jié)果已經(jīng)有了一定的了解,對(duì)結(jié)構(gòu)的功能和分類也有了一定的基礎(chǔ)。另外,學(xué)生在物理課上已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)力學(xué)的知識(shí),對(duì)物體的受力分析有比較好的基礎(chǔ),可以說物理的力學(xué)知識(shí)和上節(jié)課常見結(jié)構(gòu)的基

4、本知識(shí)為本課時(shí)做好了知識(shí)的準(zhǔn)備。在教學(xué)中盡量多舉些生活中的案例,進(jìn)行師生互動(dòng)探討,幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。3.非認(rèn)知因素分析學(xué)生會(huì)對(duì)事物進(jìn)行一般性分析,但缺乏對(duì)事物的理性認(rèn)識(shí)能力,自我探究能力還有待提高。只要引導(dǎo)方法得當(dāng),學(xué)生可以很快建立起相關(guān)概念。【教學(xué)目標(biāo)】1.知識(shí)與技能1能通過技術(shù)試驗(yàn)分析影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的因素,并寫出試驗(yàn)報(bào)告或總結(jié)。2理解結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。2.過程與方法通過講授、試驗(yàn)、分析總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素,并寫出試驗(yàn)報(bào)告。理解結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀1通過分析討論等得到結(jié)論,培養(yǎng)學(xué)生的探究、實(shí)驗(yàn)、分析問題的能力,體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂趣,激發(fā)學(xué)生結(jié)構(gòu)

5、探究興趣和欲望,滲透安全教育、德育教育。2創(chuàng)新和改進(jìn)事物的結(jié)構(gòu),使其更能為百姓服務(wù),體現(xiàn)人文關(guān)懷;培養(yǎng)學(xué)生探究的思想和意識(shí)。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1.教學(xué)重點(diǎn)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素。2.教學(xué)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。【教學(xué)資源】本節(jié)課的教學(xué)在技術(shù)多媒體教室完成。通過試驗(yàn),幻燈片呈現(xiàn)諸多的圖片、實(shí)物,借以加深學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)的掌握。生雞蛋和熟雞蛋、單腳撐自行車、照相機(jī)的三角架、陀螺、不倒翁、啤酒瓶、方木塊、A字形梯等。【教學(xué)方法】直觀教學(xué)法探究式教學(xué)法【教學(xué)過程】一、引入新課:(復(fù)習(xí)導(dǎo)入教師:前一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)的基本知識(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)有了初步的認(rèn)識(shí)。大家知道結(jié)構(gòu)是無處不在的, (觀看幻燈片注意

6、觀察這些結(jié)構(gòu),請(qǐng)同學(xué)回憶什么是結(jié)構(gòu)?學(xué)生發(fā)言:結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。學(xué)生發(fā)言:從力學(xué)角度來說,結(jié)構(gòu)是指可以承受一定力的架構(gòu)形態(tài),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(shí)常會(huì)看到翻到在地的物體。是什么原因出現(xiàn)了圖上所示的現(xiàn)象? 學(xué)生發(fā)言:這些物體失去了平衡。教師:在臺(tái)風(fēng)來之前它是穩(wěn)定的!是什么原因出現(xiàn)了不平衡狀態(tài)?學(xué)生發(fā)言:是臺(tái)風(fēng)把它們吹倒了!引出問題:那到底什么樣的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的,什么樣的結(jié)構(gòu)又是不穩(wěn)定的?第二節(jié)穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析二、新課內(nèi)容:結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下,維持原有平衡狀態(tài)的能力。臺(tái)風(fēng)過后,部分結(jié)構(gòu)卻

7、完好無損,這又說明,有的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,有的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。 想一想:結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)?填表說明下表中的物體有可能因受哪些力的作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,并根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn),簡(jiǎn)要說明原因。(P012 (一影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素:重心位置的高低支撐面的大小結(jié)構(gòu)的形狀實(shí)驗(yàn)探究1:學(xué)生拿一本書,讓它直立在桌面上,它馬上傾倒了,顯然,其穩(wěn)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(wěn)定性與支撐面積的大小有關(guān)支撐面越大越穩(wěn)定,越小越不穩(wěn)定。A.落地電風(fēng)扇或者賓館里的落地?zé)?它們都有一個(gè)比較大的底座。引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:結(jié)構(gòu)的

8、底座,結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面大,穩(wěn)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(wěn)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(jiān)實(shí),穩(wěn)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(jìn)一步增大與 地面接觸所形成的支撐面積,增加穩(wěn)定性。從而引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與支撐面積大小有關(guān)。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(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。實(shí)驗(yàn)探究2:顯示落地扇的圖片師:

9、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(fēng)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置有關(guān)。物體重心越低,越穩(wěn)定。A.不倒翁為什么不倒?如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán),它還會(huì)不倒嗎?師:研究不倒翁的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)不倒翁的重心很低,就在它與地面的接觸點(diǎn)上,所以不倒,如果往它的脖子掛上鐵環(huán),它的重心位置升高了,當(dāng)鐵環(huán)達(dá)到一定數(shù)量時(shí),不倒翁就不在是不倒翁了。引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:重心的高低影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。B.以前的農(nóng)作物個(gè)子高,遭遇暴風(fēng)驟雨容易傾覆,造成減產(chǎn);現(xiàn)在的農(nóng)作物普遍個(gè)子矮。就是利用了重心低結(jié)

10、構(gòu)穩(wěn)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(jiǎn)單介紹比薩斜塔。比薩斜塔(Campanile di Pisa其實(shí)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì),像是一個(gè)圓球上的圓錐體,十分獨(dú)特。據(jù)說,大約在10紀(jì),比薩王國(guó)打了一次勝仗,掠獲了大批財(cái)寶。為了炫耀功績(jī),大公決定建筑一座大教堂,在教堂旁邊修一個(gè)鐘塔。鐘塔建到三層時(shí)就發(fā)現(xiàn)向南傾斜,被迫停工。94年之后,比薩人建塔之心不死,

11、找來著名工程師皮薩諾反復(fù)測(cè)量,證實(shí)此塔雖斜,但無倒塌之虞;便又繼續(xù)修建并把每層南面的柱子略微加高一點(diǎn)。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(jù)說比薩斜塔是用比薩艦隊(duì)運(yùn)來的六艘戰(zhàn)利品建成的。根據(jù)塔基上的碑文記載,它從1174年始建, 1350年竣工,經(jīng)歷了176年。但由于塔身過重,地質(zhì)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(dá)4.8米。意大利當(dāng)局為了拯救斜塔,已向全世界廣泛征求保護(hù)方案,同時(shí)在塔的北側(cè)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

12、多達(dá)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(huì)有今天的風(fēng)光,也就不會(huì)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(jié)構(gòu)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(huán)行走道。斜塔每層都有拱門,總共有213個(gè),斜塔底層墻壁上刻有浮雕,頂層有鐘亭。塔內(nèi)有螺旋臺(tái)階294級(jí),供游人登塔,遠(yuǎn)眺全城風(fēng)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(zhì)松軟,南面的地基比北面約低2米。在施工期間塔身既出現(xiàn)輕微傾斜,隨著工程的進(jìn)度,傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時(shí),可明顯看出

13、傾斜,曾一度停工。一百多年以后,經(jīng)工程師托馬索·皮薩諾精心測(cè)量和計(jì)算,證明比薩斜塔雖傾斜,但不會(huì)倒塌,使工程繼續(xù)按原設(shè)計(jì)繼續(xù)施工,直到竣工。比薩斜塔位于意大利中部比薩古城內(nèi)的教堂廣場(chǎng)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?yàn)?590年,意大利的偉大科學(xué)家伽俐略,曾在斜塔的頂層做過自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn),讓兩個(gè)重量相差10倍的鐵球,同時(shí)從塔頂落下,結(jié)果,兩球同時(shí)著地,一舉推翻了束縛人們思想近2000年的希臘著名學(xué)者亞里士多德關(guān)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(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理的新時(shí)代,被人們

14、稱為“近代科學(xué)之父”,而他用來做實(shí)驗(yàn)的斜塔也因而更加遐邇聞名。 通過分析長(zhǎng)方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖,使學(xué)生容易理解,比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點(diǎn)的垂線落在塔的底面的范圍內(nèi)。當(dāng)塔傾斜到一定程度,重心的垂線不再落在塔的底面時(shí),塔就會(huì)傾倒。引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論:結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置有關(guān)。 結(jié)構(gòu)重心的位置:結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi),落在就是穩(wěn)定的,沒有就是不穩(wěn)定的。例如:一摞書,整齊放置時(shí)的穩(wěn)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(shí)一摞書就全倒了。 小資料(中國(guó)的 斜塔:遼寧瑞州古塔,現(xiàn)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

15、塔建成之后雖幾經(jīng)地震與洪水破壞,卻始終斜而不倒,堪稱奇跡。蘇州的虎丘塔虎丘塔高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。因?yàn)榈鼗焕?重6000噸的塔便傾向土堆的一邊。3、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。A、A字形梯為什么載人時(shí)能夠保持穩(wěn)定?如果沒有梯子中間的拉桿將會(huì)怎么樣? 生:思考回答師:一般情況下,梯子打開的時(shí)候,梯面與地面組成三角形,梯子本身就能站得穩(wěn)。當(dāng)連接兩個(gè)梯面的橫桿拉直時(shí),兩個(gè)梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成了穩(wěn)定的三角形,這就進(jìn)一步加強(qiáng)了梯子的穩(wěn)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

16、時(shí)就不能保持穩(wěn)定。B、照相機(jī)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?yàn)槿侵Ъ芘c地面有三個(gè)接觸點(diǎn),形成的三角形結(jié)構(gòu)使照相機(jī)的支撐架更容易穩(wěn)定。師:通過上面的分析,我們知道,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。補(bǔ)充(三角形穩(wěn)定性的應(yīng)用:建筑中廣泛運(yùn)用了三角形的穩(wěn)定性。房子、橋梁的桁架大多都是由多個(gè)三角形構(gòu)成的;鋼架結(jié)構(gòu)的十字梁同樣是運(yùn)用這一原理,在四邊形的框架中用兩條桿件作對(duì)角線,形成多個(gè)三角形,既節(jié)省了材料,減輕了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,又有效地加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。十字鋼梁也是建筑中常用的構(gòu)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(jié)構(gòu)中都被普遍地采用。案例分析:靜

17、止?fàn)顟B(tài)的單車如何保持穩(wěn)定(課本:P14(1雙腿支撐 (2單腿支撐探究1.調(diào)整單腳支撐位置,研究何時(shí)最易倒下,何時(shí)最平衡?自行車騎起來時(shí),只有兩個(gè)支撐點(diǎn),為什么不會(huì)倒下呢?試驗(yàn):學(xué)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(dāng)由騎車人和自行車構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)動(dòng)起來之后,騎車人為系統(tǒng)注入動(dòng)力,從而在自行車前進(jìn)的時(shí)候,通過人的不斷調(diào)節(jié),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(nèi)。因此,在沒有明顯的外力干涉時(shí),這一動(dòng)態(tài)系統(tǒng)能夠表現(xiàn)出一種穩(wěn)定。2.走鋼絲的人為什么要拿一條長(zhǎng)棒?3.靜止?fàn)顟B(tài)下陀螺會(huì)傾倒,而當(dāng)它高速旋轉(zhuǎn)時(shí)卻可以立起來?注意:運(yùn)動(dòng)狀

18、態(tài)下與靜止?fàn)顟B(tài)下物體的穩(wěn)定條件有所不同。這個(gè)謎,直到本世紀(jì)八十年代初才解開。一位美國(guó)的物理系研究生,通過電腦進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算,終于從理論上解決了。問題就出在旋轉(zhuǎn)速度和摩擦上了。陀螺在旋轉(zhuǎn)起來時(shí),支持點(diǎn)周圍也不免與支持面(桌面產(chǎn)生摩擦,而這種旋轉(zhuǎn)的物體總是使運(yùn)動(dòng)趨向于摩擦更小的狀態(tài)。當(dāng)陀螺搖搖晃晃地立起來,終于使一個(gè)尖端著地時(shí),就逐漸達(dá)到了支持點(diǎn)面積最小,穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的狀態(tài),水平的能量轉(zhuǎn)化成為繞對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作。當(dāng)然,由于摩擦,它的轉(zhuǎn)速又會(huì)慢慢減小。然后開始搖晃,最后,倒下來,因?yàn)檫@時(shí)它要趨向重心更低,更穩(wěn)定的狀態(tài)。(陀螺效應(yīng):凡是高速旋轉(zhuǎn)的物體,都有一種使轉(zhuǎn)動(dòng)軸保持不變的能力,這種能力使得陀螺即使在

19、不平的支持面上轉(zhuǎn)動(dòng)也不會(huì)倒下。教師演示滾動(dòng)的硬幣不倒,轉(zhuǎn)動(dòng)的陀螺不倒的演示試驗(yàn)。所以一旦自行車運(yùn)動(dòng)起來后,轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪也具備這種能力,這種能力使得自行車即使發(fā)生了傾斜,也能自動(dòng)地把自行車調(diào)整過來,這就是自行車不倒的原因。馬上行動(dòng):摩托車的支撐架(課本:P14教師總結(jié):運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下與靜止?fàn)顟B(tài)下物體的穩(wěn)定條件有所不同。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用,一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載,另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。拓展:不 穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用學(xué)生舉例:如移動(dòng)門、折疊椅等等。1.倒置的啤酒瓶可以預(yù)報(bào)地震。2.在打水的桶口邊掛一重物,在水面時(shí)能自動(dòng)翻倒打水。學(xué)生快速閱讀案例: 虎丘是

20、蘇州兩千五百倉桑的見證。高高聳立在山頂?shù)幕⑶鹚呀?jīng)成了蘇州的標(biāo)志。虎丘斜塔日益著名,并且因?yàn)樗蛥峭跄箵渌访噪x的關(guān)系令科學(xué)家和游客興致倍增。到了公元1512年,唐伯虎、王鏊等人因池水干涸,發(fā)現(xiàn)墓門,留下石刻。1955年人民政府清理劍池時(shí)確時(shí)找到了一條長(zhǎng)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(zhǎng)方形石板,顯然均為人工所為。根據(jù)墓門的形制和朝向,完全符合春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的墓制。因此推測(cè)可能為吳王墓。但因墓恰巧在塔底下,且規(guī)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(xiàn)在的情況是虎丘后山為土堆砌,前山為巨石,因而推測(cè)后山為人工所堆。如果是這樣,就和虎丘塔的

21、傾斜有關(guān)。因?yàn)榈鼗焕?重6000噸的塔便傾向土堆的一邊。所以,我們不妨認(rèn)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(hù)了底下的吳王墓,使之不能開挖,成了一只真正保護(hù)吳王墓的白虎。就就是塔與墓兩個(gè)重要古跡之間的關(guān)系。虎丘塔是全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)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(qǐng)大家注意右側(cè)塔身呈弧型曲線。因此,由此推測(cè),和意大利比薩塔一樣,虎丘塔在建塔時(shí)就開始傾斜。最后一層塔似乎偏向左邊,這是因?yàn)?638年遭雷擊失火燒毀,重建時(shí)為改變重心、糾正傾斜的結(jié)果。我們知道,與虎丘塔同期的杭州雷

22、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(yán)重,而且周身裂縫遍布,最寬處達(dá)80厘米。1956年采用鐵箍噴漿法,如箍桶一般,每層塔內(nèi)用鋼筋箍起來,地基灌澆水泥,有效地消除了裂縫。關(guān)于56年修塔,有一段有趣的歷史。當(dāng)年開會(huì)討論修塔方案時(shí),有一老工人坐在墻角微微地笑,主持會(huì)議的人見他胸有成竹的樣子,便請(qǐng)他發(fā)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(chǎng)哄堂大笑。此事便擱淺。不久,來了一位蘇聯(lián)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(lián)專家十分感興趣,重又上山,于是外國(guó)專家發(fā)的話,便開始具體制定修塔方案。1981年開始用五年時(shí)間加固地基。在塔基下人工打44

23、個(gè)孔,灌鋼筋水泥,在44個(gè)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(xù)傾斜。學(xué)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(nèi)補(bǔ)充:比薩斜塔練習(xí):(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(wěn)定性取決于支撐面的大小和人體姿勢(shì)重心的高低, 在一定范圍內(nèi),兩腳分得越開,則重心越低,支撐面變大,越穩(wěn)定!(2貨物應(yīng)盡量放在船艙里還是甲板上?為什么?(3 在我國(guó)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(wěn)定呢?(4P023頁第1題教師:要提高這種籃球架的穩(wěn)定性可以怎么做?學(xué)生發(fā)言

24、: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(xué)生發(fā)言:是為了使籃球架的重心向后偏移,重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi),達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本條件。教師:還有什么方法嗎?學(xué)生發(fā)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(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)。教師:但我們?cè)谌粘Ｉ钪袥]有發(fā)現(xiàn)這樣做的,為什么呢?如果這樣做了,大家想一想,運(yùn)動(dòng)員在跑動(dòng)時(shí)候,很可能就會(huì)撞到支架上去了是吧?所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候還不要忘記要考慮人機(jī)關(guān)系。分析:關(guān)于增大支撐面提高穩(wěn)定性不夠現(xiàn)實(shí),教師重點(diǎn)講解,上升到在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候別忽略了人機(jī)關(guān)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

25、幾下,板凳就壞了,人也摔倒在地上。人踩在窗戶的防盜網(wǎng)上擦玻璃,防盜網(wǎng)合金條的焊接處斷裂,險(xiǎn)些釀成大禍。問題:根據(jù)你的理解,結(jié)合教材,上述情況是什么原因造成的?(學(xué)生回答教師總結(jié):這是由于板凳、防盜網(wǎng)沒有能夠承受住人的重力所造成的后果。我們說它們不結(jié)實(shí),板凳和防盜網(wǎng)合金條的焊接處不結(jié)實(shí),板凳和防盜網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不能夠抵抗外力-人的重力-所造成的對(duì)它們的破壞。那我們?nèi)绾蝸碓u(píng)價(jià)這條板凳、這個(gè)防盜網(wǎng)呢?我們就要用到我們今天學(xué)習(xí)的內(nèi)容:強(qiáng)度。(二結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度這條板凳、這個(gè)防盜網(wǎng)的強(qiáng)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(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指:結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。強(qiáng)度與穩(wěn)

26、定性的聯(lián)系與區(qū)別:我們知道穩(wěn)定性是研究物體的保持平衡狀態(tài)的能力,強(qiáng)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(gè)強(qiáng)度問題,那么椅子會(huì)不會(huì)左右晃動(dòng),搖擺,那就是一個(gè)穩(wěn)定性問題了。(通過例子讓學(xué)生有感性的認(rèn)識(shí),不必要進(jìn)行深入分析應(yīng)力和強(qiáng)度的關(guān)系:這只是我們一個(gè)籠統(tǒng)的說法,我們?nèi)绾蝸砗饬恳患|西的強(qiáng)度呢。那就要用到我們以前學(xué)習(xí)的應(yīng)力的知識(shí)。馬上行動(dòng):根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)填寫下表: 1.影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素完成課本P17頁案例學(xué)生回答由學(xué)生的回答,引導(dǎo)學(xué)生得出影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素。案例分析:吊蘭支撐使用的三角形支架結(jié)構(gòu),而不使用由一根直桿挑起的結(jié)構(gòu)。從材料方面

27、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(gòu)件是焊接而不是捆縛,這種連接方式更牢固。1總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素(1結(jié)構(gòu)的形狀:(2使用的材料(3構(gòu)件之間的連接方式:(1結(jié)構(gòu)的形狀: 三角形形狀。三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一,它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定、所用材料最少。在長(zhǎng)方形或六邊形的框架中間,加上支撐構(gòu)件,構(gòu)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(jìn)行分析。金剛石分子為四面體,每個(gè)四面體有四個(gè)角、四個(gè)面,且每個(gè)面為三角形。鉆石的結(jié)構(gòu)(難以置信的強(qiáng)度 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(jiān)固性

28、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(gòu)件的強(qiáng)度排列順序。(經(jīng)理論證明和實(shí)踐驗(yàn)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?yàn)楣ぷ至旱拿娣e集中在應(yīng)力最大的地方,而圓形則相反。但有時(shí)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。強(qiáng)調(diào)學(xué)生注意結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度的影響有兩點(diǎn),一是結(jié)構(gòu)的外部形狀,二是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀,結(jié)構(gòu)的外形相同,構(gòu)件的截面不同,其強(qiáng)度不一樣。 小實(shí)驗(yàn):P019(2因素2:使用的材料 展示幻燈片圖片,從紙杯到塑料杯到無銹鋼杯,說明強(qiáng)度和材料有關(guān)。介紹混凝土材料。從應(yīng)用廣泛的鋼筋和混凝土到工程人

29、員新發(fā)明的纖維混凝土、聚合物混凝土、輕質(zhì)混凝土等,一系 列新型高強(qiáng)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(shí)可在梁的受拉區(qū)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(gè)整體,共同承擔(dān)載荷的作用。(3因素3:構(gòu)件之間的連接方式:構(gòu)件連接的類別:結(jié)構(gòu)的連接是指通過一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。鉸連接:被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng),但可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。(圖片舉例具體有松螺栓、松鉚等。 剛連接:被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng),也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。(圖片舉例具體有榫接、膠接、焊接等。提出:結(jié)點(diǎn)是從連接的效果來劃分。一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多種連接方式。不同的材料 有不同的連接方式;構(gòu)件的連接方式不同,結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也不同。馬上行動(dòng)(1.對(duì)一個(gè)用4根小木條釘成的相片框,使它更牢固的做法是什