資源簡介

第一章 結構與設計
第一節 初識結構
【教學目標】：
1、知識與技能：了解結構的含義，從力學的角度理解結構的概念和一般分類。
2、過程與方法：能對生活中常見的簡單結構實例進行歸類。
3、情感、態度與價值觀：培養學生的分析觀察能力，用科學思維認識結構，拓寬思維和想象空間。
【教學重點】：結構的含義，結構的類型。
【教學難點】：結構與力。
【學習方法】：案例分析、交流討論、模型展示、師生互動。
【課時安排】:1課時
【教學過程】：
【引入新課】
回顧技術與設計1的知識，展望技術與設計2的內容。
展示兩種磚頭堆法的設計方案，提問：哪一種會使磚頭壘的更高，并談談其緣由。
第一章 結構與設計 第一節 初識結構
【新課教學】
一、初識結構
“結構”一詞，對同學們來說并不陌生。在學習其它學科中，也有提到過“結構”。例如，在生物課中提到過：人體的結構；在政治課里有社會結構；在化學和物理中，有物質結構、分子結構、原子結構，在語文課里接觸過：文章的結構，在地理課中有地質結構。
其實結構是無處不在的，它存在于自然界、技術領域、社會領域。（放映蜂巢、雪花、集團組織結構、公司人員結構、蹺蹺板、鳥巢等圖片）
盡管它們各自的具體內容不一定相同，但是，它們的本質涵義卻是相同的。怎么樣給“結構”歸納出一個總的表述呢？我們先看[古老的板凳]這個案例。
二、結構的含義和功能
分析案例[古老的板凳]（出示板凳的圖片）：
1、提問：板凳由哪些部分組成？形狀有哪些特點？
答：板凳由板面，板腳，橫牚組成。
2、提問：這些組成部分是如何連接？為什么要采用這種方式？
答：采用榫接（榫接是兩塊材料一個做出榫頭，一個做出榫眼，兩個穿到一起，靠材料的摩擦力將兩塊材料固定在一起），使用榫接比使用螺絲連接更牢固。
總結：組成結構的各組成部分，我們稱為構件，它可以是一個零件也可以是部件。
結構的主體框架與構造形式，我們稱為架構。
上面說到的這張板凳的功能是用來坐的或承重的，同樣椅子也是。
展示兩張圖片（人坐在椅子上，行人和車輛在橋面上）
案例分析：提問：從受力的角度，分子椅子和橋的共同之處？
通過分析椅子和橋的共同之處：
（1）都需要承受外力的作用；
（2）在一定范圍內都具有抵抗其形狀和大小改變的能力。
引出從力學角度結構的含義：從力學的角度：結構是指可承受一定應力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
引導出結構的功能本質：為了承受力，抵抗變形。
我們知道生活中很多結構在一定外力作用下就會遭到破壞其實上就是當其應力達到某一極限值時，結構就會遭到破壞。那么什么是應力呢？在第三節我們就將會學習。
討論交流：臺燈上的蛇皮管為什么可以任意彎曲，并停留在某一個位置上？
蛇皮管的結構是方形扣和結構
蛇皮管燈，應便于調節，且調節后不反彈。這說明結構是由物體的功能所決定，而物體的結構又決定了物體的性能和形態。
例如：
　　（1）同樣是水，有液態、氣態、固態；
（2）同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在；（展示圖片）
（3）同樣的六個字“這個人表現好”“這個人好表現”，但因排列不同，就形成了一褒一貶。
結構是多種多樣的，結構的分類也是多種多樣的。
三、結構的類型：
從力學構架與形態考慮，結構可作如下分類：
1、實體結構2、框架結構3、殼體結構
（1）、實體結構
受力特點：利用自身來承受荷載，能承受較大的壓力。
特征：幾何外形簡單。
例子：如大壩、實心墻、實體物。
（2）、框架結構
受力特點：支撐空間而不許充滿空間。
特征：結構體由細長的構件組成的結構。由于這種結構用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。
例子：窗戶、畫框、鐵塔架、建筑用的腳手架等等。
三軸轉臺（結合自制模型幫助學生了解三軸轉臺）
（3）、殼體結構
受力特點：受力合理，形態穩定。
特征：殼體內空，在場館建設中用得很多。
例子：貝殼、油罐、汽車飛機的外殼、飲水杯、文具盒、雞蛋、西瓜、頭盔……
[學生討論]：為什么頭盔是圓弧形的？
現實中，有一些物體是由多種結構類型組合而成的，即組合結構
練習：判斷下列物體結構是屬于哪種結構類型。
物體結構 實體結構 框架結構 殼體結構 組合結構
柵欄 ———
圓形陶瓷裝飾品 ———
冰山 ———
高層建筑的穹頂 ———
鋼化玻璃鍋蓋 ———
竹排 ———
汽車外殼 ———
人的頭蓋骨 ———
古羅馬斗獸場 ———
四、板書設計
（一）初識結構
（二）結構的含義與類型
1.結構的定義：
2. 構件
3. 結構的本質
4.架構;
（三）結構的分類
功能和需要決定結構，結構決定了性質和用途
實心結構：
框架結構：
殼體結構：
五、練習
1.分析下列物體的結構類型，判斷那個不屬于結構（ ）
A摩托車頭盔 B圓形陶瓷飾品 C貝殼 D金字塔
2.我們所用的板凳屬于（ ）結構
A實心結構 B框架結構 C空心結構 D殼體結構
3.下列選項中，屬于框架結構的是（ ）
A房屋的墻體 B教室的門窗 C化工廠的儲油罐 D煮飯用的高壓鍋
4.下列結構是受自然事物啟發而產生的（ ）
A鋼筆 B潛艇 C課桌 D黑板
答案：D B B B
5、結構是指事物的各個組成部分之間的__________和__________。
6、結構分為：實體結構、 __________、____________ 三種最基本的類型。
7、結構構件的連接通常有哪兩類？（1）___________；（2）______________。
答案：（5.有序搭配，排列； 6. 鉸連接，剛連接； 7.框架結構，殼體結構；）
六、教學反思
結合生活中的常見實例來展示相應圖片和進行具體分析，讓學生充分認識到結構的無處不在，掌握增強結構穩固的方法。
第二節典型結構案例分析
—結構是怎樣受力的
教學目標：理解結構的本質，知道基本構件的特點
能對簡單的典型結構的受力情況進行分析
教學重點：結構本質基本構件特點
教學難點：對結構受力情況分析
教學方法：案例分析、交流討論、模型展示、師生互動
課時安排：1課時
教學過程:
復習回顧上節課所學內容，提問結構類型讓學生舉例，新課導入參看課本案例分析
單杠結構分析
單杠的結構：杠體、立柱、拉桿
變形：構件受力作用時，要發生形狀和大小的改變，這種改變稱為變形。
杠體的受力與變形
學生看課本
立柱、拉桿的受力與變形
杠體:彎曲力
立柱:壓力、彎曲力、拉力
斜拉桿:拉力
棚室屋架結構分析
棚室荷載與立柱受力
永久性荷載（恒載）：包括屋面、梁（有時還有懔）的質量，屬于不隨時間變化而變化的永久性荷載。
可變性荷載（活載）包括雪載、風載等，屬于隨情況變化而變化的可變性荷載。
梁的受力
梁的上部，受壓力，材料被擠壓；下部，受張力，材料被拉伸。
通過合理設計，在梁的下面增加支撐點，可以使梁不產生彎曲。
拱結構的應用
拱結構：即中間高四周低呈弧形的曲面。拱結構對承受荷載有利。
屋面拱度愈大，積雪逾淺，雪壓愈小。在較大跨度情況下，建筑物多采用拱結構。這樣的結構既有利于承載，又美觀。
三、學生自學[閱讀材料]
講解構件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力。
指導學生概括五種基本受力形式：
拉力 物體所承受的拉拽力
壓力 擠壓物體的力
剪切力 兩個距離很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力
扭轉力 反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生扭轉形變的力
彎曲力 作用于物體 ,使它產生彎曲的力
四、板書設計（本節小結）
五、練習：1.下列關于變形的敘述，正確的是（ ）
A變形是指構件受外力作用時，發生形狀或大小的改變
B變形是指構件受外力作用時，發生形狀的改變。
C變形是指構件受外力作用時，發生彎曲
D變形是指構件受外力作用時，發生斷裂
2.可以用受力結構穩定性來解釋事實是（ ）
A．拔河的繩子斷裂
B．廣告牌被臺風吹倒。
C. 雞蛋在某種情況下可以承受很大的外力。
D．耳機與電腦主機的插口接觸不良，聽不到音樂。
3.趙州橋最大的科學貢獻在于它的“___________”的創造。答案：敞肩拱
第三節結構的強度和穩定性
4．在舉辦運動會的時候，運動員在單杠上做大回環姿勢時，會使杠體產生（ ）變形。
A：拉伸 B：彎曲 C：壓縮 D：斷裂
5．下列屬于恒載的是（ ）。
A：雪載 B：風載 C：雨載 D：房梁
6．下列屬于拱結構特點的是（ ）。
①矩形平面 ② 美觀 ③有利于承載。
A ：①② B：①③ C： ②③ D： ①②③

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