資源簡介

簡單結構的設計
第八周 第9次課 班級：高二（5-6）班 執(zhí)教日期：2012/03/28 累計教案：9個
一、教學內(nèi)容分析：
教材的地位和作用
這一節(jié)內(nèi)容是在學生明晰了結構設計應考慮的主要因素的前提下，以簡易相片架結構的多方案設計為案例，通過分析使學生進一步熟悉結構設計中應考慮的主要因素，讓學生學習如何進行結構設計，并能運用所學的有關結構的基本知識進行多方案的結構設計，加強學生對結構設計方法的體驗。使學生認識從理論到實踐，再上升到理論的一個認識結構設計的反復過程。
二、學生對象分析：
雖然結構無處不在，但結果設計往往涉及較復雜的數(shù)學，科學的知識和原理，而且學生初次接觸結構設計，有一定的難度；同時由于結構設計應考慮的主要因素具有多元性，而且這些因素都不可缺少，因此在一個具體的結構設計過程中，如何在全面考慮的基礎上確定側重哪些主要因素，成為教學中的一個難點。
三、教學目標：
1.知識與技能：熟悉設計一個簡單結構應考慮的主要因素；能確定一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，做出模型或原型。
2.過程與方法：通過小組討論與合作制定出設計方案并做出模型或原型。
3.情感態(tài)度價值觀：體驗結構設計的樂趣，發(fā)現(xiàn)結構的創(chuàng)意所在，形成合作學習的習慣
四、教學重點、難點
重點：熟悉和理解結構設計應考慮的主要因素
難點：運用所學的知識分析結構設計的可行性方案
五、課時安排：
1課時
六、教學用具：
多媒體課件、各類牙膏蓋、相片架若干
七、教學方法：
多媒體課件、學生合作學習（四人一組進行討論并設計）
八、教學過程：
1、引入
復習穩(wěn)固結構的探析：
結構的穩(wěn)定性的影響因素：（1）重心位置的高低（2）結構與地面接觸所形成支撐面的大小
（3）結構的形狀
結構強度的影響因素：（1）結構的形狀（包括整體形狀及截面形狀）（2）材料（3）構件間的連接方式
下載資料“氣囊門”事件
2006年2月28日傍晚，陳先生開著私家車豐田佳美轎車回家鄉(xiāng)福建。路上，該車行駛的車速為100-120公里/小時（按規(guī)定：該處路段的限速是80公里/小時）。當行駛到福鼎到寧德之間的同三線某段時，車上的人突然感到車身猛然一甩，車頭隨即撞到了護欄上，隨后車尾上又飛速撞上了另一邊的護欄。據(jù)車主口述：氣囊未彈出，才導致人員受傷。
那么這是誰的錯呢？是氣囊的設計師嗎？一個簡單結構的設計應考慮到哪些主要因素？這就是我們今天要學習的內(nèi)容。——簡單結構的設計。
2、結構設計應考慮的主要因素
就汽車設計而言設計師在設計的時候要主要考慮什么因素？
引導學生考慮汽車駕駛的速度及安全
結構設計的目標及要求
設計結構的目的是為了什么及是否要遵循相關的國家標準和規(guī)范要求。
案例分析：兒童自行車的目標及要求
首先我們要非常清醒地認識到設計兒童自行車的目標是什么？
目標主要是鍛煉兒童的手腳協(xié)調能力。針對這個目標再考慮一系列的要求，那么國家對童車的結構設計有特定的標準和規(guī)范要求：例如，自行車的鏈輪和鏈條不能裸露在外，要完全包在鏈條盒內(nèi)；車把、車閘的內(nèi)側距離不得超過6cm,外側距離不得超過8cm；最大鞍座高度等于或大于560mm的兒童自行車，不論是否裝有固定傳動的驅動裝置，都應裝有兩個獨立的制動系統(tǒng)，一個制動前輪，一個制動后輪。
每換一部新手機就不得不換一個充電器，家中的手機充電器、手機電池、多得已經(jīng)能開小型家電配件廠。這樣就造成資源極大的浪費。現(xiàn)在有《移動通信手機充電器及其接口的技術要求和測試方法》的標準通過了信息產(chǎn)業(yè)部的審定會，要統(tǒng)一手機充電器的統(tǒng)一標準，這就以意味著以后不同的手機可以用相同的充電器。既節(jié)約了社會資源，降低了消費成本又大大方便了我們使用手機。最重要的是減少電池對環(huán)境的污染。
舉例說明：本欄目共列出國家標準設計圖集401種，按建筑、結構、給排水、電氣、暖通、動力、人防、城市道路等順序排列。
可以帶領學生閱讀有關書上P24商業(yè)建筑設計規(guī)范
（2）結構設計應考慮的主要因素
再回到對兒童自行車的設計中來在對一個結構進行設計時除了要考慮到結構設計的目標及要求，你還要考慮到哪些因素呢？
不同的結構設計, 應考慮的因素各有側重。
在工程的結構設計中, 應考慮結構的安全性、適用性和耐久性。　　
　　如果是服裝的設計可以側重考慮美觀、人的個性化需求民俗文化、地域特點等。
3、簡單結構的設計案例（橋梁結構的設計）
索拉橋作為一種拉索體系，比梁式橋的跨越能力更大，是大跨度橋梁的最主要橋型。
斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨柱，材料有鋼和混凝土的。斜拉索布置有單索面、平行雙索面、斜索面等。
原理：橋承受的主要荷載并非它上面的汽車或者火車，而是其自重，主要是我們腳下的主梁。現(xiàn)在我們就分析這個：
我們以一個索塔來分析。索塔兩側是對稱的斜拉索，通過斜拉索將索塔主梁連接在一起。現(xiàn)在假設索塔兩側只有兩根斜拉索，左右對稱各一條，
分析主梁的受力情況
　　這兩根斜拉索對主梁產(chǎn)生兩個對稱的沿著斜拉索方向的拉力，根據(jù)受力分析，左邊的力可以分解為水平向向右的一個力和豎直向上的一個力；同樣的右邊的力可以分解為水平向左的一個力和豎直向上的一個力；由于這兩個力是對稱的，所以水平向左和水平向右的兩個力互相抵消了。梁海受到橋墩的支持力和自身的重力。
　　斜拉索數(shù)量再多，道理也是一樣的。之所以要很多條，那是為了分散主梁給斜拉索的力而已
舉例各種橋梁
（1）世界首座弧形鋼塔斜拉橋南京建成通車 （A）
（2）07年5月13日，法國馬拉松賽參賽者在世界最高斜拉橋上飛奔(獨柱)
該橋橫跨法國南部城鎮(zhèn)密佑附近的塔恩河上的山谷,高343米，甚至高過了埃菲爾鐵塔而且僅僅比帝國大廈低38米，堪稱世界最壯觀的公路橋。密佑高架橋長2460米，整個結構耗費鋼材36000噸，占大橋重量的四分之一，其他部分是用混凝土建造的。
（3）維拉札諾橋位于美國紐約，是跨越維拉札諾海峽的雙層公路懸索橋。雙面懸索，每面均為雙索。（H）
（4）在古代是沒有現(xiàn)在的造橋材料和技術，但是也有很多經(jīng)典橋梁結構首當其沖的就是趙州橋。 heng
（5）福斯灣懸臂鋼桁架橋(框架結構)位于英國蘇格蘭東海岸，為19世紀末期世界上最大的雙線鐵路、懸臂剛桁架橋。
舉例生活中的索拉橋：溫州大橋、2009年12月25日正式通車耗資130多億舟山跨海大橋。
4、學生活動（小組為單位）
人們的生活少不了橋梁同時廣告也充斥著我們的生活，廣告牌是隨處可見。廣告牌的功能是讓某產(chǎn)品抓住人們的眼球記住它但是廣告牌也容易發(fā)生意外。春、夏的雷雨大風天氣非常強，有時甚至達到9級、10級，而且由于城市高樓林立產(chǎn)生的“狹管效應”使戶外廣告牌屢屢發(fā)生慘劇。“狹管效應”就是由于城市高層建筑間距極小，大風迎面吹來后無法順暢通過，只能聚集在很小的空間內(nèi)。氣象部門的測試顯示，在城市刮起6、7級大風時，由于“狹管效應”在作怪，通過高樓之間的瞬間風力能夠達到十二三級，為“臺風級”。遭遇這樣威力的大風，“身子骨”再硬的物體也承受不了，更何況身單體薄的廣告牌和一些岌岌可危的院墻。
現(xiàn)在就以考慮主要因素強度與穩(wěn)定性來設計戶外廣告牌展開小組討論并設計。
學生講解
舉例生活中廣告牌的設計
5、簡易相片架的設計（學生自行閱讀）
一張照片就是一個故事，給我們帶來很多美好的回憶。為了保存這些美好的瞬間來設計一個相片加。（引起學生制作相框的欲望）
閱讀書本P26-27
展示幾個創(chuàng)意相框
九、教后感
斜拉鎖
主梁
索塔
斜拉鎖
主梁
索塔

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