資源簡介

《技術與設計2》第一章第三節《結構的強度和穩定性》教學設計

《結構的強度和穩定性》 教學設計?
一、教材分析：
本節是“地質出版社”出版的教材《技術與設計2》中第一章第三節《結構的強度和穩定性》。共需2課時完成。本課為第1課時的學習。該章的總體設計思路是：認識結構——探析結構——設計結構——欣賞結構 。“結構”與“設計”是該章的兩個核心概念，結構的強度和穩定性則是結構設計中需要考慮的重要因素之一，是對結構及受力認識的基礎上作進一步深入的學習。
二、教學目標：
知識與技能：
1、理解內力、強度、應力的概念，能進行簡單的應力計算，掌握應力和強度的關系。
2、通過實驗，明確強度與材料、強度與物體的形狀及連接方式的關系。培養學生合作交流能力，對身邊事物的觀察能力。
3、理解穩定性的概念，及影響穩定性的因素。
過程與方法：通過觀察生活和技術實驗等方法使學生懂得應用相關的理論知識。
情感態度價值觀：讓學生親身體驗注重交流，通過分析討論得到結論，培養學生的觀察分析能力，合作交流能力。
三、教學重點與難點：
重點：影響結構強度和穩定性的主要因素。
難點：應力的計算，強度與應力的關系，結構設計需要在容許應力范圍之內。
四、學情分析：
總體來說學生對通用技術這門課程比較感興趣。他們的思維、生活經驗已有一定基礎，并在前面章節的學習中已經初步掌握了結構的一些相關知識，在此基礎上幫助學生從其生活世界中選擇通俗感興趣的主題和內容，對結構問題進行進一步探討，上升到理論的高度。
五、教學策略：
???本課采用在教學中充分利用實驗、討論、小組合作的教學方法。多舉生活中的案例，進行師生互動探討，幫助學生加深對知識的理解。
六、教學安排
1課時
七、教學過程：
（一）復習回顧，導入新課
教師引導學生回顧結構的概念，指出事物的性質：強度和穩定性
（二）知識構建
1、強度
對于結構變形，只給以“結實”“不結實”來評說是不夠準確的，而對于結構的受力與變形應該有更科學的描述。通常，物體結構抵抗變形的能力，都以強度來表示，我們用應力來衡量強度。
（1） 內力： 外力使構件發生變形的同時，構件的內部分子之間隨之產生一種抵抗變形的抵抗力，稱為內力。
（2） 應力：作用在單位面積上的內力。
【學生活動一】
（3）拓展：探討強度和應力的關系
示例：粗繩和細繩，兩種相比粗繩更結實，牢固，換句話說是抗拉強度更大。繩子所受拉力一定，即構件受到的外力一定，而粗的橫截面積大，所以應力小，此時變形小，而抗變形的能力大，即強度大。
結論： 應力小，強度大 應力大，強度小
【學生活動二】
（4）結合課本分小組探究影響結構強度的因素，同時完成26頁問題，答在學案上。
結構的強度，一般取決于它對張力和壓力兩方面的反應能力，具體取決于以下因素：
形狀、材料（不同的材料有承受不同應力極限的能力）
材料的連接方式（不同的連接方式，受力傳遞方式和效果不一樣）
師生探討：如何改進物體結構的強度？
如：國家要求建筑樓面的水泥板必須將鋼筋焊接起來，以形成整體，即是改進連接方式以增強強度。還可以采用強度大的形狀，那么要求強度大的地方大都采用什么形狀？例如拱形、三角形等：常見的拱形橋梁可以保存很多年；鉆石很堅固，它由復雜的三角形和四面體形狀構成。這些都是我們改進物體結構強度的思路。
希望同學們根據本課的學習在實踐中應用。
2、穩定性
教師活動：展示不倒翁，靜止立在桌面上的不倒翁用手扳倒后最終還能穩穩立住，說明不倒翁維持其平衡狀態的能力很強，即穩定性強。
(1)穩定的概念
穩定指的不是狀態絕對不變，而是指受擾后，允許狀態有所波動，但當擾動消失后，能重新返回到原平衡狀態，則為穩定，不能回到原有平衡狀態，為不穩定。
(2)結構穩定性
結構具有阻礙翻倒或移動的特性。
師生探究：哪些因素會影響結構的穩定性？
平放的磚頭很穩定，把它豎起來就容易翻倒？瓶子里裝了半瓶水很穩定，而空瓶子或是裝滿水的瓶子卻比較容易翻到？不倒翁不倒的原因？
我們的結論：物體要穩定，第一，它底面積要大；第二，重心要低。
(3)影響結構穩定性的因素
結構的形狀、重心的位置 補充：結構的底面積
【學生活動三】
(4)合作探究
　A、為什么有些結構看上去傾斜不穩，可實際是穩定的呢？
例如：比薩斜塔等 ，展示比薩斜塔圖片
結構穩定性的基本條件：重心所在點的垂線落在結構底面內。
B、不穩定的結構一定不好嗎？舉出生活中利用結構的不穩定的例子。
舉例：在地震多發地區，人們將酒瓶之類的物體倒置在地上，利用這一不穩定的結構實現預報地震的功能；過去農村地區人們用水桶打水常常要在水桶口的邊緣綁上一重物，水桶到水面時能自動翻倒打水。
（三）總結提升
　　學生回顧、總結本節課的主要內容
　　大屏幕展示本節課的學習目標
　俗話說，萬丈高樓平地起。作為一個中學生，要想成為國家的棟梁之才，首先要打好基礎，學好科技文化知識，還應有謙虛好學的品質，當然還要練就過硬的本領。
八、教學反思
本節課采用的教學方法較為恰當，學生保持了較高的學習熱情，大量實例的引入是本節課成功的關鍵。
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學案：
學習目標：
1、? 通過技術試驗來理解結實（強度）和穩（穩定性）
2、? 理解內力、應力和強度，并可進行簡單的應力計算，利用應力的概念來理解強度及影響結構強度的因素。
3、? 理解結構的重要性質穩定性及影響穩定性的因素。
【知識概要】
1、? 強度：物體結構抵抗變形的能力。
2、? 內力，外力使構件發生變形的同時，構件內部分子之間隨之產生的一種抵抗變形的抵抗力。
3、? 應力：作用在單位面積上的內力。
4、? 計算應力的公式：σ=N/S，N為內力，S為構件截面積。應力的計量單位為N/mm2或N/cm2
5、? 影響結構強度的因素：形狀、材料、材料的連接方式。
6、? 穩定指的不是狀態絕對不變，而是指受擾后，允許狀態有所波動，但當擾動消失后，能重新返回到原平衡狀態，此為穩定。不能回到原有平衡狀態，為不穩定。
7、? 結構穩定性：結構具有阻礙翻到或移動的特性。
8、? 影響結構穩定性的因素：結構的形狀（支撐地面形狀、底面積大小有關）、重心的位置。
【學生探究】
活動一：應力和強度的關系？
結論：
活動二：影響結構強度的因素?
結論:
活動三：為什么有些結構看上去傾斜不穩，可實際是穩定的呢？（拓展）
結論：結構穩定性的基本條件：重心所在點的垂線落在結構底面內。比如比薩斜塔等。
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測案
班級 姓名
選擇：
1、分別在一根竹桿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質量的重物，竹桿比脆性塑料桿能掛更多重物而不會斷裂，說明了（ ）影響結構的強度。
A、材料 B、結構的形狀 C、構件橫截面形狀 D、構件的連接方式
2、家用落地風扇的底座一般做得比較重，這是為了（ ）。
A、增加風扇的強度 B、增加電風扇的穩定性
C、安裝電線的需要 D、更加美觀
3、在日常生活中，你所見到的以下哪一個結構是不屬于利用不穩定的結構實現某些功能的。（ ）
A、游樂設施的蹺蹺板功能結構； B、房間門口的活頁功能結構；
C、學校運動場的籃球架結構； D、圓珠筆的筆嘴結構
4、影響結構穩定性的因素有（ ）。
①物體的形狀。②材料。③材料之間的聯接方式。④物體重心的位置。
A①②③ B②③ C①④ D①②③④
5、影響結構穩定性的因素不包括（ ）
A、結構的形狀 B、重心的位置 C、材料
判斷：
1、結構的穩定性和強度是結構設計必須考慮的重要內容，二者相互聯系，相互影響。（ ）
2、一般情況下，不銹鋼杯比紙杯的強度大，這說明結構的強度與材料有關。（ ）
拓展：
已知結構的容許應力為50 N/cm2，截面積為4 cm2，外力沖擊產生的內力為180N，請問結構會被破壞嗎？

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