資源簡介

探析結構強度
學 科 通用技術
章 節 第一章第二節 課題名稱 穩固結構的探析 探析結構強度
課 型 新授課 授課時間 2023．9．
教材分析 本節課是《技術與設計2》模塊第一章第二節中任務二的教學內容，計劃用1課時進行教學。“結構的強度 ”安排在學生學習了“探究結構的穩定性”之后，符合學生的認知規律，層層遞進，也體現了“結構的強度與穩定性”是“結構與設計”這個單元的一個重要組成部分，同時也是后續“結構設計與制作”“典型結構賞析”知識的基礎，有著承上啟下的作用。并且“結構的強度與穩定性”和生活實際聯系密切。正確認識影響結構強度的因素，在結構設計中正確的選擇結構和材料，通過增加結構強度使結構更加穩定是十分重要的。
學情分析 本節課教學對象是高二年級的學生。學生們已經有一定的生活經驗，經過《技術與設計 1》 模塊學習后，也具備了一定的探究合作、分析問題以及概括總結的能力，在課程教學中，注意引導他們將理論知識與實踐相結合，激發學生的學習熱情和對通用技術學科的興趣，挖掘他們的創新意識和創造潛能。用所學的知識分析一些日常生活中的簡單結構，將理論知識與實踐進行良好的結合，從而達到學以致用的教學目標。
課標要求 1.通過技術活動探究形狀、材料、連接方式等因素對結構強度的影響，并嘗試解決相關技術問題； 2.能依據相關技術試驗標準對結構強度進行試驗。
教學目標（核心素養） 1. 技術意識：通過技術活動探究形狀、材料、連接方式等因素對結構強度的影響，能靈活運用本節所學知識分析解決實際生活中結構設計問題。 2. 創新設計：通過技術試驗和案例分析，探究影響結構強度的主要因素，對案例的試驗分析、討論的過程，也是提高觀察能力和知識遷移能力的過程。培養學生的試驗、分析、總結問題的能力，提高學生對通用技術課程的興趣，培養他們嚴謹的思維，增強科學探究的能力。
教學重點 掌握結構強度的概念及影響結構強度的重要因素。
教學難點 進行與結構強度相關的技術試驗。
教學方法 情境創設、案例分析法、講授法
教學過程
教師活動 學生活動 二次備課
引入新課 復習結構穩定性，并引出“固”指的是強度。 回顧所學內容
新 課 學 習 分析生活中的現象： 繩子、橋、汽車擋風玻璃在外力的作用下受到了破壞，我們說他們無法抵抗較大的荷載，他們的強度不夠好。 一、結構強度 1．結構強度定義：結構強度是指結構具有抵抗被外力破壞的能力。 強度與穩定性的聯系與區別： 區別：穩定性是研究物體的保持平衡狀態的能力，強度是研究不被外力破壞的能力。 2.內力 物理學與通用技術研究力的角度不同，物理學往往研究外力，把物體當質點，哪怕是地球，在研究它繞太陽轉動時，扔把它當做質點。而技術學則關注一個物體內部受力情況。 內力：當構件受到外力作用時，內部各質點之間的相互作用會發生改變，產生一種抵抗外力與形變的力，稱為內力。 應力：是構件的單位橫截面上所產生的內力。 用公式表示應力為：δ=F/s； 小結：當應力達到某一極限值時，結構就會遭到破壞。應力可以作為表示結構強度的基本指標。 二、探析結構強度 1.結構的形狀 一起來探究： 試驗目的：A4紙的強度與結構形狀的關系 試驗準備：A4紙二張，支架2個 試驗步驟： 1.分別將不同形狀的紙筒的兩端固定在支架上,中間架空。 2.分別在不同形狀的紙筒的中間放置相同質量的重物，并依次不斷加相同質量的重物，觀察結果。 學生完成試驗并展示 結構的形狀影響結構的強度 框架結構中，三角形是最基本的形狀之一,它結實、不易變形，所用材料最少。 思考：一個用4根小木條釘成的相框，牢固嗎？有什么方法可以使它變牢固？ 在長方形或六邊形的框架中間，加上支撐構件，構成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。 問題：觀察紙質包裝箱的橫截面，想想為什么要這樣設計呢？ 增強了強度和節省材料。 各種形狀的橫截面構件，所承受力的程度是不一樣的。不同截面形狀的構件強度不同。 不同截面形狀的構件強度不同。 問題：火車軌道為什么設計成“工”字型 火車軌道所用材料利用了“工”字梁設計即節約材料又增強了強度。 結構的形狀對強度的影響有兩點：一是結構的外部形狀，二是結構的構件截面形狀。對這兩點需要分別考慮，注意不要把它們混為一談。結構的外形相同，構件的截面不一樣，其強度也不一樣。 2.結構的材料 材料不同，強度也是不一樣的 問題：建筑使用鋼筋混凝土的好處是什么？ 小結：不同的材料構成的結構，其強度各不相同。一個堅固的梁必須具有好的抗拉、抗壓、抗剪切和抗扭轉的性能，所以橋梁通常由不止一種材料構成。混凝土梁含有加固鋼筋，混泥土擅長抗壓力，而鋼筋擅長抗拉力，它們共同構成牢固的結構，共同承擔載荷的作用。 不同的材料可能帶來結構上的變化。以椅子為例，采用木頭為材料，可以設計成圖甲所示的框架結構;采用不銹鋼為材料，可以制造成圖乙所示的框架結構;采用塑料為材料，可以制造成圖丙所示的一次性壓模成型的結構。 3．結構的連接方式 結構是由若干個構件通過不同的連接方式組合而成。連接的方式直接影響結構的強度。連接方式多種多樣，若按構件之間能否移動及轉動來分類，可分為以下兩類：鉸連接和剛連接 趣味分類：在自行車各部件之間的連接中屬于哪種連接。 拓展閱讀：P21了解連接方式的分類 影響結構強度的這三個主要因素它們之間不是孤立的，在實際的結構設計中我們要綜合考慮各種因素，來提高結構的強度。 學習反思：在設計時，為了提高結構的強度，可以加大構件的外形尺寸、增加材料厚度、選擇高性能材料，但這又會帶來什么樣的問題？ 觀看圖片，分析生活中的現象 聽課 聽課，認識內力、應力 做試驗，并展示 思考問題并回答 思考問題并回答 思考問題并回答 思考問題并回答 聽課，認識到不同材料可能帶來結構上的變化 請學生完成趣味分類 學生閱讀課本 小組討論，完成學習反思
課 堂 小 結
板 書 設 計 1.2穩固結構的探析（探析結構強度）
教 學 反 思

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