《结构与稳定性》教学设计
陵水中学 周琴
一、教材分析
本课题是《技术与设计2》第一单元第二节第1部分的教学内容,计划用1课时进行教学。“结构与稳定性”安排在学生学习了“常见结构的认识”之后,这样安排符合学生的认知规律,从浅到深由易到难。“结构与稳定性”是“结构与设计”这单元的一个重要组成部分,同时也是后面学习“结构与强度”的基础,有着承上启下的作用。并且“结构与稳定性”和生活实际联系密切。所以,这部分内容是本单元的重点。
本课教学对象是我校高二年级学生。学生们已经有一定的生活经验,并且经过技术与设计1模块的学习后,也具备了一定的分析问题能力。但动手能力较差,不能很好地将理论知识与实践相结合。所以在教学过程中,我注意创设情境,采取多种形式的教学方法吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣和热情,挖掘学生的创造潜能,从而达到本课的教学目标。
二、教学目标
根据课标要求结合本节教材及学生已有的认知水平,我确定本节课的教学目标如下 :
(1)知识与技能:通过技术试验,使学生了解影响结构稳定性的主要因素;培养学生的观察分析能力,运用本节知识分析解决实际问题的能力。
(2)过程与方法:通过技术试验及试验分析、讨论等方法引导学生综合运用相关的理论知识,提高学生的知识迁移能力。
(3)情感与价值:通过本节教材内容的学习,提高学生对结构稳定性设计的意识,激发他们的学习兴趣,促进学生之间的相互交流与合作。
三、教学重点难点:
重点:通过技术试验,引导学生分析影响结构稳定性的主要因素。
难点:运用影响结构稳定性的主要因素解决生活实际问题。
四、教学过程
教学环节
教学过程
设计意图
新
课
导
入
通过推手掌游戏以及生活中不稳定的现象,引起学生的共鸣,激发学生对结构稳定性学习的兴趣,和责任感。导入新课,并一起来探究影响结构稳定性的因素。
生动形象的案例让学生对稳定性的理解有了一定的升华。懂得稳定性在设计中是非常重要的。
课堂教学
演示探究:
1.试验一:(探究结构的稳定性与重心位置高低的关系)
提问:不倒翁为什么不倒?假如给它头上加上铁环还能不倒吗?
通过学生动手演示实验,认真观察自然得出影响结构稳定的第一要素:重心越低越稳定。
学生举例:生活中有哪些结构的稳定性设计用到这一要素?
2.试验二:
先提问比萨斜塔为什么能斜而不倒?人可不可以不借助外物45度斜立?
说明:结构的稳定性与结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内有关。
试验:请同学做试验让易拉罐不借助外物保持斜立?(论证)
3.试验三:(探究结构的稳定性与支撑面的大小的关系)
将两瓶矿泉水放在桌面上,正放和倒放,当摇动桌子时,哪个先倒下?说明了什么问题?
说明:结构与接触面所形成的支撑面的大小是影响结构稳定性的主要因素之一。
学生举例:生活中有哪些结构的稳定性设计用到这一要素?最后提出是不是支撑面越大越越稳定呢?
4.试验四:让一张纸立起来
说明:结构的形状是影响结构稳定性的主要因素之一
通过A形梯和三脚架进一步论证
学生举例:生活中有哪些结构的稳定性设计用到这一要素
(四)知识拓展迁移
1、运动状态与静止状态的结构稳定条件不相同:
(1)自行车骑起来时,只有两个支撑点,为什么不会倒下呢?
(2)静止状态的陀螺会倾倒,但它转动时却可以立起来?
2人们又利用不稳定的结构实现某些功能:
(1)倒置的啤酒瓶可以预报地震
(2)运动员跨栏用到的栏杆
简单的演示过程和常见材料却能让学生很轻松,快乐的得出实验结论。
通过一定深度的提问激发学生对知识探究的兴趣。
让学生对这部分的内容有了更深刻的思考,激发学生对这部分的内容的延展性学习。
课堂小结作业布置
对本节课的内容作简单的回顾,消化课堂教学。
作业:在PPT上演示选取的一些紧扣课题又与生活息息相关的习题。
知识的巩固和升华,让学生回归到生活中去。
课件35张PPT。欢迎大家
来到通用技术课堂2018年12月1日 课堂小游戏 推手掌游戏规则
请两位同学到前面来。相对站立,一位同学两脚并拢,另一位两脚伸开,两位同学都伸出手臂,手掌相对,用力推击对方手掌或躲闪对方手掌,站立不稳,脚步挪动者输。生活中,常能看到——大风吹歪了花盆不太大的风吹倒路边的自行车 台风掠过从力学角度来说,结构是指可承受一定力的架构形态。 第一单元 结构与设计 第二节稳固结构的探析(第一课时) 结构与稳定性 陵水中学 周琴结构的稳定性(Stability) : 想一想:
结构的稳定性与什么因素有关?
是指结构在荷载(外力)的作用下,维持其原有的平衡形式(状态)的能力。它是结构的重要性质之一。影响因素[探究一]:不倒翁为什么不倒? 影响结构稳定性的因素之一结构的重心位置重心越低,稳定性越好;
重心越高,稳定性越差。
迈克尔·杰克逊经典的45°前倾动作 为什么比萨斜塔的结构看上去倾斜不稳,可实际是稳定的呢?结构底面的范围内。结构稳定和重心的关系重心所在点的垂线落在影响因素[探究二]:落地扇为什么不易倾倒?比 较
接触面:是结构与地面接触形成的面。
支撑面:是结构与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。
注意:支撑面≠接触面。 接触面 支撑面
影响结构稳定性的因素之二结构的支撑面积大小支撑面越大,稳定性越好;
支撑面越小,稳定性越差。
影响因素[探究三]:底面积和高度均等均相同的正棱台、正棱柱和正棱锥,哪一个的稳定性最好?正棱台正棱柱正棱锥思 考 如何让一张纸立起来?影响结构稳定性的因素之三结构的几何形状 三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定,所用材料最少。
如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样?你能得出什么结论? 思 考?A字形梯为什么载人时能够保持稳定?
思 考? 除了重心位置、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影响结构的稳定性。 拓 展 列举生活中不稳定的结构实现一定功能的例子
不稳定结构的应用 思考?
单脚支撑的自行车放稳的原因分析拓展?自行车骑行时为什么能不歪倒?
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。陀螺效应
课堂小结:2.影响结构稳定性的因素:
重心位置高低;
结构的形状;
结构与地面接触所形成的支撑面的大小。
1. 结构的稳定性:是指结构在荷载的作用下,维持其原有平衡形式的能力。 3.结构稳定的基本条件:
重心所在点的垂线落在结构底面的范围内2018年12月1日反馈检测
1.走钢丝的人手上拿着一根长棒的目的(???)?
A.美观???????
? B.降低重心???
?? C.保护?????????
? D.支撑?B2.结构的形状会影响其强度和稳定性。下列水库坝体结构抵抗水作用最强的是( ) A B C D
D2018年12月1日 3.以如下方式放置的并注入不同数量水的,稳定性最差的是:(? ?) D2018年12月1日4.穿高跟鞋往往比穿平底鞋容易摔跤,为什么? 2018年12月1日5. 请利用今天学到的知识,设计一个简易相片架,要求具有一定的稳定性,可以用草图表达。2018年12月1日 学习目标
3、通过生活观察和技术试验,对简单的
结构进行稳定性分析。
1、理解结构稳定性的概念;
2、能通过技术试验分析影响结构稳定性的因素;
THANK YOU!
设计说明书
题 目: 电子流水灯
姓 名: 周 琴
2015年 4 月 5 日
电子流水灯电路设计与制作
一、设计目的
随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进,多功能流水灯凭着简易,高效,稳定等特点得到普遍的应用。在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见,与此同时,还有一些城市采用不同的流水灯打造属于自己的城市文明,塑造自己的城市魅力。目前,多功能流水灯的种类已有数十种,如家居装饰灯、店铺招牌灯等等。所以,多功能流水灯的设计具有相当的代表性,;利用单片机也可实现流水灯功能,但电路较复杂,费用较高,综合考虑,利用CD4017设计流水灯具有其优势。
二、设计方案
1.逻辑框图
此控制系统属于开环控制,无法实现开环与闭环的转换。
2.完整电路图
3.电路原理
主要由时钟发生电路和十进制计数器电路构成,由NE555为核心的自激多谐振荡器,电源通过R2,R3,R4向电容C1充电,当C1刚开始充电时,NE555的2脚还处于低电平,故输出端3脚呈高电平,当电源经R2,R3,R4向C1充电到2/3电源电压时,输出端3脚电平由高变低,NE555内部放电管导通,电容C1经R4,R3,NE555的7脚放电,直到C1两端的电压低于1/3电源电压时,NE555的3脚电平又由低电平变为高电平.C1又再次充电,如此循环形成了振荡。充电时间为:0.695(R2+R3+R4)C1, 放电时间为:0.695(R4+R3)C1,调节R4可以控制振荡器的输出频率,NE555的时钟振荡信号不断的加在CD4017的14脚,在CD4017的10个输出端上接有10只LED,当CD4017的10个输出端在时钟信号作用下轮流产生高电平,则D1--D10依次被点亮,从而形成流水灯效果。
调节R4即可调节LED灯的流动速度。
主要元器件介绍
1.NE555 为8脚时基集成电路
NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时序脉冲。NE555时基电路有两种封装形式有,一是dip双列直插8脚封装,另一种是sop-8小型(smd)封装形式。
555定时器的各个引脚功能如下:
1脚:外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。
2脚:低触发端
3脚:输出端Vo
4脚:是直接清零端。当此端接低电平,则时基电路不工作,此时不论TR、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。
5脚:VC为控制电压端。若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01μF电容接地,以防引入干扰。
6脚:TH高触发端。
7脚:放电端。该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。
8脚:外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V,CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。
CD4017十进制计数器/脉冲分配器
CD4017实现的功能是对555定时器发来的信号采集,也即对高低电平的方波进行计数,然后输出计数结果。CD4017 是5 位Johnson 计数器,具有10 个译码输出端,CP、CR、INH 输入端。
四、焊接与调试
1.焊接步骤
(1)清洁烙铁头: 要求烙铁头保持干净,无焊渣等氧化物。
(2)加热焊接部位: 用适当的力将烙铁头压在加热的部位。
(3)供应焊锡: 先在铜箔与元件的供有点加微量焊锡,为提高导热 性,离烙铁头较远处慢慢注入焊锡丝,并调整供给的量及速度。
(4)抽出焊锡: 当焊丝熔化一定量后,立即向左上 45°方向移开焊丝。
2.调试方法
接上+4.5v的电源进行调试。
附录一元件清单
元器件名称
型号
数量
定时器
NE555定时器
1
计数器
CD4017
1
开关
无
1
电容
1uf
2
电阻
2k2
1
电阻
1K
11
LED灯
红色
10
电位器
无
1
多孔板
无
1