常見結(jié)構(gòu)的認識鄭金果

1、常見結(jié)構(gòu)的認識龍城中學 鄭金果 一、 教案背景1，面向?qū)W生： 高中生 學科：通用技術(shù)2，課時：1課時3，學生課前準備：一、學生自學，了解結(jié)構(gòu)的含義。二、讓學生找出自學中遇到的問題。二、 教學課題教養(yǎng)方面：1、理解結(jié)構(gòu)的含義。2、了解結(jié)構(gòu)的作用。 教育方面：1、 培養(yǎng)學生良好的學習習慣。2、 激發(fā)學生熱愛自然、勇于探索的熱情。發(fā)展方面：培養(yǎng)學生的觀察、思維等能力、。三、 教材分析本節(jié)是廣東版技術(shù)與設計2第一單元“結(jié)構(gòu)與設計”的第一節(jié)“常見結(jié)構(gòu)的認識”內(nèi)容。具體包括3部分內(nèi)容:1.無處不在的結(jié)構(gòu)2,結(jié)構(gòu)與力3.結(jié)構(gòu)的類型。我們通過展示形形色色的結(jié)構(gòu)圖片以及對這些結(jié)構(gòu)的分析和研究,使學生了解結(jié)構(gòu)的含

2、義。本節(jié)讓學生體會技術(shù)存在的廣泛性，明確結(jié)構(gòu)的重要性：（1）結(jié)構(gòu)是事物存在的形式（2）結(jié)構(gòu)影響甚至決定事物的性質(zhì)（3）結(jié)構(gòu)影響甚至決定事物的功能。卓越的結(jié)構(gòu)是設計者和制造者重要追求。讓學生知道自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示，人們將其成果應用到技術(shù)領域, 是為了更好地服務于人類。重點就是向?qū)W生講解結(jié)構(gòu)的五種基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力及簡單結(jié)構(gòu)的受力分析，讓學生認識不同結(jié)構(gòu)類型：實體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)。 四、 教學方法閱讀理解、案例分析、交流討論、多媒體展示、師生互動五、 教學目標1.知識與技能：（一）了解結(jié)構(gòu)的含義。（二）能從力學的角度理

3、解結(jié)構(gòu)的一般分類。（三）能結(jié)合簡單的結(jié)構(gòu)案例，分析結(jié)構(gòu)是如何承受力的。2.過程與方法：閱讀理解、案例分析、交流討論、多媒體展示、師生互動。3.情感態(tài)度和價值觀：通過案例分析，提高理解和分析問題的能力，激發(fā)學習激情和興趣。激發(fā)學生熱愛自然、勇于探索的熱情。六、教學重難點1.教學重點：掌握結(jié)構(gòu)與力，結(jié)構(gòu)的分類2.教學難點：學會從技術(shù)的角度分析事物的受力。七、 教學過程導入：展示圖片籃球鉛球（1）、讓學生思考同樣是球為什么藍球就彈性好，鉛球就差一些？（2）、讓學生思考同樣是碳，為什么有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在；世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。1、無處不在的結(jié)

4、構(gòu)：人們每天都在與各種各樣的結(jié)構(gòu)打交道。游樂場里的游樂項目讓人目不暇接，過山車、旋轉(zhuǎn)飛輪、旋轉(zhuǎn)木馬、旋轉(zhuǎn)飛輪等令我們流連忘返。觀察這些游樂設施，你會驚嘆他們結(jié)構(gòu)設計的巧妙和堅固。（1）引導學生觀察結(jié)構(gòu)圖（課本）。引導學生分析蜂窩的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在哪里？蜂巢：使用最少的材料制作盡可能寬敞的空間，不會出現(xiàn)縫隙，空間使用效率最好。蜘蛛網(wǎng)：任意兩個節(jié)點都能找到一條可通過的路徑（2）引導學生歸納結(jié)構(gòu)概念：結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件。例：人體結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)，地球結(jié)構(gòu)等。你是怎樣理解“結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排

5、列”，“結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)”的？啟發(fā)學生：你能否舉例說明事物的各個組成部分之間的搭配和排列改變了，事物的性質(zhì)也發(fā)生了改變。學生舉例說： 人的染色體有X染色體、Y染色體之分，X染色體、Y染色體不同的搭配和排列，決定這個人是男人還是女人等等。(3）讓學生閱讀案例：蒼耳子與尼龍搭扣;鳥與飛機;鷹眼與導彈跟蹤系統(tǒng)提問：為什么鷹可以在幾千米的高空準確無誤地辨別地面上的動物？鷹可以在幾千米的高空準確無誤地辨別地面上的動物,這是因為它的眼部結(jié)構(gòu)比較特殊。人類每只眼睛的視網(wǎng)膜上都有一個凹槽,叫做中央凹。而老鷹眼中的中央凹卻有兩個, 這兩個中央凹的作用不同, 其中一個專門用于接收來自鷹頭側(cè)面物體

6、的像, 另一個用于接收來自鷹頭前方物體的像。這樣,老鷹的視覺范圍就寬多了,能兼顧前方和側(cè)面。根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu),人們正在研制“ 鷹眼”導彈系統(tǒng)。這種導彈系統(tǒng)能自動尋找、識別目標并跟蹤攻擊。提問：除了根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu),人們正在研制“ 鷹眼”導彈系統(tǒng)以外，你還受到哪些啟發(fā)？提問：如果在人類的視網(wǎng)膜上象鷹一樣有兩個凹槽，世界將會如何變化？提問：人與動物相比，在身體結(jié)構(gòu)上有什么不同？分析其劣勢與優(yōu)勢?？磥砦覀?nèi)祟惡枚嗟胤讲蝗鐒游?不能象鳥一樣在空中自由飛翔,不能象魚一樣在水中歡快游蕩,奔跑速度不如豹子，打斗力氣不如虎。人類憑什么能成為動物界的統(tǒng)治者呢?啟發(fā)學生回答：憑大腦,憑學習,人類把幾千年知識在幾年十幾

7、年中繼承過來并在原來的基礎上進行創(chuàng)新，現(xiàn)在進入知識經(jīng)濟時代，人類知識總量幾年就要翻一番。教育學生：人與人之間有競爭,而且可能很激烈，能否立于不敗之地,在于不斷學習。馬上行動：生產(chǎn)生活中還有那些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生？北京鳥巢 （鳥巢） 鋸（鋸齒草） 潛水艇（海豚） 聲納（蝙蝠）潛水用的腳蹼（鴨子） 潛水艇的流線型設計（魚類）2)技術(shù)領域中的結(jié)構(gòu)：汽車、手機、樓房、飛機（1）合理的結(jié)構(gòu)是事物存在和發(fā)展的基礎，卓越的結(jié)構(gòu)是設計者和制造者長期的追求。（2）結(jié)構(gòu)不合理就會產(chǎn)生什么后果？案例：魁北克大橋的坍塌學生思考：大橋坍塌的原因是什么？ 擅自改變橋的結(jié)構(gòu)。1907年，加拿大魁北克

8、附近的圣勞倫斯河上落成了全球最長的拱橋。該橋采用了比較新穎的懸臂構(gòu)造，這樣的結(jié)構(gòu)非常流行。盡管只比蘇格蘭愛丁堡福斯河上非常成功的懸臂大橋稍長一點，但魁北克大橋存在設計問題，還未完工就坍塌了，說明結(jié)構(gòu)影響著事物的性能和功能， 3) 社會領域中的結(jié)構(gòu)：師：在社會領域,也普遍存在著結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。如：一篇文章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)影響文章的表達與質(zhì)量, 一家企業(yè)的結(jié)構(gòu)也關乎企業(yè)的運行與效率。學生閱讀2008年國務院機構(gòu)改革情況一覽表 國務院機構(gòu)改革 改革前改革后外交部外交部國防部國防部國家發(fā)展和改革委員會國家發(fā)展和改革委員會教育部教育部科學技術(shù)部科學技術(shù)部水利部水利部農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)部商務部商務部文化部

9、文化部衛(wèi)生部衛(wèi)生部國家人口和計劃生育委員會國家人口和計劃生育委員會中國人民銀行中國人民銀行審計署審計署鐵道部鐵道部監(jiān)察部監(jiān)察部民政部民政部司法部司法部財政部財政部公安部公安部國家民族事務委員會國家民族事務委員會安全部國家安全部建設部（裁撤）住房和城鄉(xiāng)建設部 （新建）交通部（裁撤）交通運輸部（新建）信息產(chǎn)業(yè)部（裁撤）工業(yè)和信息化部（新建）人事部（裁撤）人力資源和社會保障部（新建）勞動保障部（裁撤）環(huán)境保護部（新建）國防科工委（裁撤）- 馬上行動：請學生分別列舉自然界、技術(shù)領域、社會領域給你印象較深的有關結(jié)構(gòu)的事例？自然界：人體結(jié)構(gòu)、地球的結(jié)構(gòu)、植物的結(jié)構(gòu)、動物的結(jié)構(gòu) 技術(shù)領域：汽車的結(jié)

10、構(gòu)、自行車的結(jié)構(gòu)、窗戶的結(jié)構(gòu)、社會領域：學校管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、班級的結(jié)構(gòu)、親戚朋友的結(jié)構(gòu)等。  2.結(jié)構(gòu)與力從力學角度來說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。一個較復雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構(gòu)件。分析討論自行車的組成構(gòu)件：自行車車架、車把、傳動、座鞍、車輪等。當一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時,內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變, 產(chǎn)生一種抵抗的力 , 稱為內(nèi)力。應力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力，當應力達到某一極限值時, 結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。用公式表示應力為 =F/s, 其中 ,F 是內(nèi)力 ,S 是受力面積 , 是應力。生活

11、中常見的結(jié)構(gòu)都能抵抗來自外界的各種作用力和自身重力。例如自行車承受人和所載物體的壓力及自行車自身的重力；橋墩承受自身重力及負荷的壓力、大風的作用力等其它外力。討論分析生產(chǎn)、生活中常見結(jié)構(gòu)，要抵抗來自外界力的作用情況：墻壁的窗戶：自身重力、墻體的壓力、風力、外來撞擊力 課桌：自身的重力、手臂的壓力、桌山個物體的壓力、推拉力、地面對其的支撐力 構(gòu)件的受力形式多種多樣，基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力。受力形式概念受力形式拉 力物體所承受的拉拽力結(jié)構(gòu)承受拉伸時，作用在結(jié)構(gòu)（經(jīng)常稱為拉桿）上的力是一對方向相反，作用線與拉桿軸線重合的集中力，方向背離桿的底面。其受力實例是吊車的吊繩。壓

12、力擠壓物體的力結(jié)構(gòu)承受壓縮時，作用在結(jié)構(gòu)（習慣上稱為壓桿）上的力是一對方向相反，作用線與壓桿軸線重合的集中力，方向指向桿的底面。如液壓機的頂桿工作時就是受壓。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結(jié)構(gòu)在受剪切時，結(jié)構(gòu)所承受的力是分別作用在構(gòu)件相對的兩個面上，方向相反，作用線錯開微小距離的兩個平行力。連接剪刀兩個部分的銷釘在剪刀工作時就是承受的剪切力，其受力模型如圖。扭轉(zhuǎn)力反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件一般都稱為軸。它承受的外力是一對作用在軸兩端面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反的力偶矩。彎曲力作用于物體 ,使它產(chǎn)生彎曲的力承受彎曲載荷的構(gòu)件，一般稱為

13、梁。梁在承受彎曲時，受力情況比較復雜，其中一種載荷叫做彎矩。它是作用在過梁的軸線且與橫截面垂直的平面內(nèi)的力偶矩。其作用力是使梁產(chǎn)生彎曲變形。馬上行動：人坐在椅子上, 椅面受到哪些力；行人和車輛通行的橋面受到的力。結(jié)構(gòu)受載荷實例：任何結(jié)構(gòu)承受的外載荷，都是拉、壓、剪、扭、彎中的一種或幾種的組合。為了保證結(jié)構(gòu)的正常工作，這都是結(jié)構(gòu)設計中必須考慮的重要問題。例如：1）秋千的吊索，主要承受拉力；2）橋梁的橋墩，主要承受壓力；3）連接齒輪和軸的鍵，主要承受剪切力；4）汽車方向盤的軸，主要承受扭轉(zhuǎn)力；5）單杠的杠體（上面的橫杠），主要受彎曲力；6）吊扇旋轉(zhuǎn)，吊桿主要受扭轉(zhuǎn)力；典型結(jié)構(gòu)分析1）單杠結(jié)構(gòu)分析各

14、部分名稱：杠體，立柱和拉桿。（為什么做成這樣的結(jié)構(gòu)？）杠體的受力與變形：杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向上發(fā)生彎曲。彎曲力立柱、拉桿的受力與變形：立柱：靜止時受壓力；當人在運動時，對立柱產(chǎn)生彎矩M，使立柱彎曲變形。怎樣做才能保持單杠穩(wěn)定？拉桿：人在運動時，拉桿起到輔助立柱抗變形作用。3.結(jié)構(gòu)的類型：1）實體結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。受力特點：外力分布在整個體積中。實體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承受壓力。案例分析：古代的城墻、水庫的大壩、柱子、實心球、三峽大壩等。2）框架結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體由細長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。受力特點：支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平荷載?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是由桿件或板

15、件連接而成的，由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。案例分析：窗戶、畫框、房子、竹排、教室的門窗常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、自行車、艾菲爾鐵塔、桌子、板凳、書櫥、輸電鐵塔。3）殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。受力特點：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，由弧面整體分擔承受，抵抗變形。殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由于它可以將作用在其上的載荷分散。因此在場館建設中用得很多。案例分析：頭盔，飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、核桃、瓜子、鍋碗瓢盆等4）組合結(jié)構(gòu)：在生產(chǎn)和生活實際中，很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成的。案例分析：大壩都是拱形和實心結(jié)構(gòu)的組合體；圓頂大廈的頂部都是框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)的組合（又叫球形空間桁架結(jié)構(gòu)）。 學生討論分析： 進入建筑工地時總是被要求戴上安全帽，為什么？歸納總結(jié);1、結(jié)構(gòu)的含義2、無處不在的結(jié)構(gòu) 1）自然界：2）技術(shù)領域：3）社會領域：