资源描述
常见结构的认识
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：简单结构的设计
章 节：第一单元 结构与设计 第一节 常见结构的认识
课 时：第2课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1) 能从力学的角度理解结构的概念。
(2) 能够结合简单结构，分析结构的受力。
(3) 了解结构的类型，并对简单的结构实例进行分类。
2. 过程与方法目标
结构的构件的基本受力形式。
3. 情感态度和价值观目标。
观察和分析常见结构，激发学习激情和兴趣。
二、教学重点
结合实例进行结构的受力分析和分类。
三、教学难点
结构受力时所产生的内力和应力。
四、教学方法
讲授法、阅读法、案例分析法和提问法，组织学生共同讨论、分析、交流互动
五、设计思想
1. 教材分析
本小节从力学角度阐述了结构的含义——“结构是指可承受一定力的架构形态”；阐述了内力、应力的概念及其计算公式；介绍结构的多种受力；让学生清楚组成结构的构件有哪些受力；最有利用“马上行动”、“案例分析”、“探究”、“小实验”等活动对构件进行承载能力定性分析。体验、学习受力的分析方法。受力分析是这一小节的重点。
本小节还讲了三种基本结构类型，重点在于三种结构及其受力情况，同时指出在生产生活实际中结构的复杂性，多数物体的结构是这三种结构形式的组合。
2. 设计理念
从生活实践中的常见实例出发，进行讨论分析，归纳总结，自主提炼出课堂核心知识。
3. 教学策略设计
根据学生的已有知识，在结构受力分析和结构类型分类的教学过程中，围绕生活中的常见结构，通过纸板演示小试验、案例分析，采用直观教学方法让学生亲身体会和感受，激发师生互动，提高学生的学习兴趣和热情，从而达成教学目标。
4. 学情分析
学生已经掌握了一定的力学知识，并可以画出一些简单物体的受力图，但对分析一些基本结构如何受力、构件内部产生内力以及单位横截面上所产生的应力有一定的困难。同时，学生对结构类型的分类，往往只注意到一种结构形态，容易造成分类的混淆。
六、教学准备
多媒体教学设备、教学课件PPT、纸板、砝码等。
七、教学过程
1．导入。
【演示试验】
讲解“纸板承受压力试验”：
比较不同形状的纸板承受压力的大小。
试验准备：
(1) 取废旧纸盒的纸板，分别裁出3条大小均为10cm*40 cm的小纸板。
(2) 分别取若干本书（用于支撑纸板）和给纸板加压的重物。
试验过程：
(1) 将一纸板用两摞书支撑起来，在纸板上中间不断增加重物，直到它塌下去，记录此时承受的重物质量的大小。
(2) 将另一纸板弯成拱形，两端用两摞书抵住以阻止拱形延长，在拱形的上端不断增加重物，直到它塌下去，记录此时承受的重物质量的大小。
(3) 将剩下的纸板弯成比前次跨度小的拱形，在拱形的上端不断增加重物，直到它塌下去，记录此时承受的重物质量的大小。
【师生互动】上述演示试验说明：不同的结构所能承受的力是不同的。我们知道结构在一定外力作用下就会遭到破坏，主要原因是结构内部产生的应力已经达到其极限值。那么，说明是应力呢？
2．结构与力
【演示试验】橡皮筋的拉伸试验。
1) 拿出两根粗细不等的橡皮筋，分别拉伸。
2) 学生观察并记录橡皮筋拉伸的长度。
3) 加大力度，拉断细的橡皮筋。
【教师分析】从力学角度分析，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。当橡皮筋受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力，即内力F。
为什么细的橡皮筋容易断呢？
【学生回答】由于细的橡皮筋强度不够。
【师生互动】这是由于橡皮筋在外力的作用下，其结构内部产生的应力已经达到其极限值。应力就是构件的单位横截面上所产生的内力，用希腊字母σ表示。内力与应力之间用公式σ=F/S表达，其中F是内力，S是受力面积，σ是应力。在相同外力的作用下，由于粗的橡皮筋的受力面积较大，根据公式可知，其应力较小，因此不容易断。
【学生活动】指出下列结构可以抵抗外界哪些方面的作用力：
建筑物的窗户
墙体的正向与侧向压力、风的作用力、自身重力等
餐桌
桌面物体的压力，自身重力等
硬纸包装箱
箱内物体的重力、挤压力、自身重力等
根据构件的受力和变形的形式，我们可以将构件分为受拉、受压、受剪切、受弯曲、受扭转这五种基本形式。
【马上行动】
请连线：
受拉 构件承受使之弯曲的力
受压 构件承受两个距离很近、大小相等、方向相反的平行力
受剪切 构件承受使之被挤压的力
受扭转 构件承受拉拽力
受弯曲 构件两端承受方向相反的均匀的力，使它发生扭转形变
【案例分析】
桥梁的桥面的受力
一座简易桥梁，行人和车辆通行的桥面受到的力有行人和汽车对桥面的压力P1，桥自身的重力P2，两端桥墩对桥面的支撑力N，以及风对桥面的力F等。
【马上行动】
填空：
在下图中，吊兰的支撑架承受 ，桥墩承受来自桥面、桥上负载的 ，两端被托住的桥梁受到 。
在分析简单的结构时,是将结构分成简单的结构原件, 再进行分析
【探究】
观察右图，说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。
进一步挖掘：石磨在推动过程中，绳子在空间的轨迹是一个什么图形？
1. 保持推杆在平行于地面的一个平面上运动；
2. 防止推杆弯曲变形。
3. 结构的类型
通过纸板演示试验我们知道，不同的结构所能承受的力是不同的。
【投影展示】不同类型的图片。
指出图片中结构的类型。
【学生回答】万里长城、水库大坝属于实体结构；头盔、国家大剧院属于壳体结构；建筑脚手架、钢架厂房属于框架结构。
【教师总结】
我们知道生活中的结构是千奇百态的，根据物体的结构形态，通常将结构分为实体结构、框架结构、壳体结构。
1）实体结构
通常是指结构体本身是实心的结构。其受力特点是外力分布在整个体积中， 如实心墙、大坝等。
2）框架结构
通常是指结构体由细长的构件组成的结构。其特点是支撑空间却不充满空间，如铁塔架、脚手架等。
3）壳体结构
壳体结构通常是指层状的结构。其受力特点是，外力作用在结构体的表面上，如头盔、建筑物的屋顶、贝壳、汽车飞机的外壳等等。
总结三类结构的各自特点
结构类型
定义
特点
例子
实体结构
框架结构
壳体结构
在生产和生活实际中，很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的。
【案例分析】分析世界上最大教堂——圣彼得大教堂的结构类型。
分析要点：其结构整体往往是框架结构，而地基、支撑柱则是实体结构，屋顶通常采用壳体结构，这也是大多数结构体所采用的结构类型。
【马上行动】
练习
物体结构
实体结构
框架结构
壳体结构
组合结构
受力特点
栅栏
√
支撑空间却不充满空间
圆形陶瓷装饰品
√
结构体的表面
冰山
√
外力分布在整个体积中
高层建筑的穹顶
√
结构体的表面
钢化玻璃锅盖
√
结构体的表面
竹排
√
支撑空间却不充满空间
汽车外壳
√
结构体的表面
人的头盖骨
√
结构体的表面
古罗马斗兽场
√
支撑部分空间，分布在部分体积中
4. 总结
这节课我们学习了两个基本力学概念：内力与应力，了解了五种构件的基本受力形式，通过分析讨论掌握了结构的类型。
八、教学反思
本课时对苏教版教材的内容编排加以调整，按照我们日常的思维习惯，教学过程中的顺序为：讲解相关的例子——总结概念——概念延伸——细化讲解，学生容易理解。结合许多实际的身边事例加以讲解
讲解“架构形态”和应力概念，对教材进行了适度拓宽。通过探究石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来，启发学生回答石磨在推动过程中，绳子在空间的轨迹是一个“圆锥形”，有意识培养学生的技术空间想象能力。
但是，上完课后，还是有许多不足之处。只是按照教材按部就班上下来，没有创新性。可能落实了知识点，却没有激发学生学习积极性。或许有更好的上课案例，只是没有找到而已。
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