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結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度、功能
第八周 第8次課 班級(jí)：高二（5-6）班 執(zhí)教日期：2012/03/27 累計(jì)教案：8個(gè)
一、教學(xué)內(nèi)容分析：
教材的地位和作用
本節(jié)內(nèi)容是在“常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)”學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，分析結(jié)構(gòu)另一重要性質(zhì)——強(qiáng)度及讓學(xué)生從感性的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系轉(zhuǎn)化為理性的認(rèn)識(shí)，并使其應(yīng)用到以后的設(shè)計(jì)中。
二、學(xué)生對(duì)象分析：
學(xué)生通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，初步了解結(jié)構(gòu)的概念和影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素。但學(xué)生在分析結(jié)構(gòu)遭到破壞時(shí)經(jīng)常會(huì)搞不清到底是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題還是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的問(wèn)題。而且對(duì)于結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)、理解不夠全面，僅局限于力學(xué)角度，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的其他功能，如實(shí)用、美觀的考慮有所欠缺。
三、教學(xué)目標(biāo)：
1.知識(shí)與技能：
（1）能夠聯(lián)系應(yīng)力理解強(qiáng)度的概念
（2）了解影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素
（3）理解結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，明確結(jié)構(gòu)對(duì)事物的功能和作用產(chǎn)生直接影響，結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致功能的變化。
2.過(guò)程與方法：通過(guò)案例分析,掌握影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素。
3.情感態(tài)度價(jià)值觀：通過(guò)分析觀察、討論等方法得出結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、思維能力、主動(dòng)參與意識(shí)，體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂(lè)趣。
四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn)：影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素。結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的理解。
難點(diǎn)：知道結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性與強(qiáng)度的聯(lián)系與區(qū)別。
五、課時(shí)安排：
1課時(shí)
六、教學(xué)用具：
多媒體課件、紙張、礦泉水瓶、不倒翁
七、教學(xué)方法：
多媒體課件、案例交流、學(xué)生試驗(yàn)、
八、教學(xué)過(guò)程：
1、導(dǎo)入
現(xiàn)在有一個(gè)重100公斤的人，他累了想坐下來(lái)休息一下，正好旁邊有兩個(gè)凳子形狀一模一樣，但是一把凳子是塑料的而另一把是木制的。你猜他會(huì)拿哪一個(gè)？
學(xué)生回答
問(wèn)：這是為什么呢？
答：木頭更牢固，他不用擔(dān)心摔屁股
那么我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了從力學(xué)的角度結(jié)構(gòu)是指能夠承受力的架構(gòu)形態(tài)，也就是說(shuō)能夠抵抗外力的作用，但是每個(gè)結(jié)構(gòu)抵抗外力的能力是不同的。今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的這種能力即結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
當(dāng)結(jié)構(gòu)受到外力的作用時(shí)，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)會(huì)相互作用產(chǎn)生一種與外力相抵抗的力我們稱為內(nèi)力。問(wèn)：像剛才一張塑料凳子和木頭凳子他們的內(nèi)力大小情況是？
內(nèi)力反映了材料抵抗外力破壞的能力。
演示折筷子游戲：一根筷子容易折，一把筷子難折斷
問(wèn)題：材料相同、究竟該如何解釋？引出應(yīng)力
則在單位橫截面積上則稱為應(yīng)力。σ＝F/S 即應(yīng)力=內(nèi)力/受力面積
應(yīng)力可以作為表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度的基本指標(biāo)（條件：同一種材料）
提一下應(yīng)力的積累性
[學(xué)生活動(dòng)]完成書(shū)上P17馬上行動(dòng)
根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)填寫(xiě)下表
事件 結(jié)果 原因
分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質(zhì)量的重物 脆性塑料桿易斷 不同材料的抗拉性能不同
沿著垂直于中心線的方向撞擊一根完整的鋼管與用同樣的方法撞擊一根中間有焊接縫的鋼管 中間有焊接縫的鋼管容易壞 機(jī)件連接的方式不同
3、影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素
從剛才我們同學(xué)的生活經(jīng)驗(yàn)得出不同的材料，它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不同。即使是同一種材料連接方不同，它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)相應(yīng)也發(fā)生了變化，那么影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素是什么呢？
（1）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的形狀
拿出學(xué)生自己設(shè)計(jì)的撲克牌結(jié)構(gòu)一個(gè)井字形一個(gè)三角形
引出影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素——結(jié)構(gòu)的形狀（整體形狀）
拿出學(xué)生設(shè)計(jì)的同樣是三角形即整體形狀相似，但是強(qiáng)度卻大不一樣
引出結(jié)構(gòu)的截面形狀不同結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不同
問(wèn)：在框架結(jié)構(gòu)中什么樣的結(jié)構(gòu)形狀具有比較好強(qiáng)度？
三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一，它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定，所用的材料最少。在長(zhǎng)方形或六邊形的框架中間，加上支撐構(gòu)件，構(gòu)成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。在日常生活中，人們往往采取三角支撐結(jié)構(gòu)來(lái)增加其強(qiáng)度。
舉例吊蘭的支撐架
在蒼南幾乎每年的夏天，都會(huì)遇到一個(gè)自然災(zāi)害，比如桑美、盛帕等。問(wèn)：在每年防臺(tái)抗臺(tái)工作中，我們采取哪些措施來(lái)提高門、窗的強(qiáng)度？
答：把木板交叉釘在門板或窗戶上。
案例：鉆石的強(qiáng)度
金剛石的結(jié)構(gòu)一個(gè)碳原子連接四個(gè)碳原子，分子結(jié)構(gòu)為四面體，由四個(gè)三角行組成。所以鉆石的有令人難以置信的強(qiáng)度。常被拿來(lái)鑲在鉆頭上，以鉆入堅(jiān)硬的物體中。開(kāi)挖隧道的斷面機(jī)鉆頭，牙醫(yī)用的鉆頭，切割和研磨寶石的鋸片和砂輪片，水泥工切割磚墻用的鋸片等。
（2）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)材料
用一次性筷子和鐵棒，讓學(xué)生嘗試去折斷它
引出影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素——結(jié)構(gòu)的材料
案例分析：梁的受力
問(wèn)：梁的受力情況
答：壓力、拉力
一個(gè)梁的材料必須有較好的抗壓力、拉力、剪切力、和扭轉(zhuǎn)力的性能。所以梁通常由不是一種材料組成。比如用鋼筋混泥土，就包括混泥土和鋼筋，其中混泥土擅長(zhǎng)抗壓力，而鋼筋擅長(zhǎng)抗拉力，他們共同組成非常牢固的結(jié)構(gòu)。
（3）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接方式
拿出學(xué)生做的都是三角形的撲克結(jié)構(gòu)，連接方式不同，所承受的重量不同。
引出影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素——結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接方式
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接通常有以下兩類：
1.鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。比如松螺栓、松鉚。比如折疊傘傘骨間的連接、門與門框的連接等。
2.剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。具體有榫接、膠接、焊接等。比如固定鐵架床的連接，不可移動(dòng)的桌腿與桌面的連接。
完成P19馬上行動(dòng)
探究P20
應(yīng)用：某廠家生產(chǎn)的塑料凳，很多客戶反映凳腳強(qiáng)度不足，容易變形或斷裂。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)的結(jié)構(gòu)方面知識(shí)，就提高凳腳強(qiáng)度給廠家提出合理的建議。
4、結(jié)構(gòu)與功能
利用一把傘，撐開(kāi)是雨傘，合起來(lái)就是拐杖。所以一個(gè)物體的結(jié)構(gòu)改變，隨之功能也就改變了。接下來(lái)，我們就從結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)出發(fā)，分析物體所具有的功能。
結(jié)構(gòu)不僅是事物存在的一種形式，而且對(duì)事物的功能和作用產(chǎn)生著直接影響。結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致功能的變化。
各種螺絲刀、沙發(fā)床、自行車
討論：如何改變讓椅子的結(jié)構(gòu)，使它的功能更加強(qiáng)大？
5、課后小結(jié)
（1）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就是結(jié)構(gòu)具有的抵抗外力破壞的能力。
（2）影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素：結(jié)構(gòu)的形狀、結(jié)構(gòu)的材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接方式
（3）結(jié)構(gòu)變化可能導(dǎo)致功能的變化
1、走鋼絲的人手上拿著一條長(zhǎng)棒的目的是（ ）
　A、美觀 B、重心低 C、保護(hù) D、支撐
2、在日常生活中，你所見(jiàn)到的以下哪一個(gè)結(jié)構(gòu)是不屬于利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能的。（ ）
A、游樂(lè)設(shè)施的蹺蹺板功能結(jié)構(gòu)； B、房間門口的活頁(yè)功能結(jié)構(gòu)；
C、學(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的籃球架結(jié)構(gòu)； D、圓珠筆的筆嘴結(jié)構(gòu)。
3、在日常生活中重心的位置是決定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，以下哪一種結(jié)構(gòu)不是利用降低重心高度來(lái)實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定狀態(tài)的（ ）
A、電風(fēng)扇的底座 B、兒童陀螺玩具
C、自行車的支撐架 D、不倒翁玩具
４、常見(jiàn)的鋼筋混泥土梁，如果省去鋼筋，強(qiáng)度基本不變的是（　）
Ａ、抗彎　　Ｂ、抗壓　　Ｃ、抗拉　　Ｄ、抗
５、 吊蘭支撐架使用三角形支架結(jié)構(gòu)，而不用由一根直桿挑起的結(jié)構(gòu)，這說(shuō)明以下哪個(gè)因素（ ）影響著結(jié)構(gòu)強(qiáng)度？
A．材料 B．形狀 C．構(gòu)件 D．連接方式
６、在自行車家族中有性能各異的不同車型。如裝有輔助小輪的童車、雙梁載重車、彎梁女式車、雙坐雙腳蹬的雙人車等，這些特殊功能的實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)樵O(shè)計(jì)者改變了（ ）。
A. 車的自重 B.車的材料 C.車的結(jié)構(gòu) D.車的大小
7、為了使板凳更穩(wěn)定，不宜采取的方法是（　　）
Ａ、把板凳腿都同樣縮短一點(diǎn)
Ｂ、把板凳腿適當(dāng)加粗
Ｃ、把板凳腿下端用木條連接起來(lái)
Ｄ、把板凳上表面的面積加大

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