蘇教版必修二第一單元第二節(jié)穩(wěn)固結(jié)構(gòu)探析“結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度”教學(xué)設(shè)計(jì)【教材版本】通用技術(shù)必修2《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》（江蘇教育出版社）【設(shè)計(jì)理念】根據(jù)新課程理念，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，培養(yǎng)他們自主探究精神，因此教師在教學(xué)中應(yīng)該突出學(xué)生的主體地位，教師則在學(xué)生需要之時(shí)給予適當(dāng)?shù)膸椭１兄@樣的教學(xué)思想，在教學(xué)中采取合作探究的教學(xué)方式，通過(guò)小試驗(yàn)驗(yàn)證和探索，結(jié)合案例分析，激發(fā)學(xué)生探究熱情，促進(jìn)學(xué)生理解掌握相關(guān)知識(shí)。強(qiáng)調(diào)學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和親身經(jīng)歷，通過(guò)“做中學(xué)”的方式，以學(xué)生的親歷情境，親手操作，親身體驗(yàn)為基礎(chǔ)，在做中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)習(xí)知識(shí)。【教材分析】1、教材地位作用分析本單元內(nèi)容屬于《技術(shù)與設(shè)計(jì)2 》的第一個(gè)主題，該單元總的設(shè)計(jì)思路是：認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)——探析結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)——欣賞結(jié)構(gòu)，“結(jié)構(gòu)”和“設(shè)計(jì)”共同構(gòu)成本單元兩個(gè)核心概念。而結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度又是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一，結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了空間的概念。因此，本節(jié)內(nèi)容在《結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》中起到舉足輕重的作用。教材通過(guò)馬上行動(dòng)、案例分析、探究、小試驗(yàn)及閱讀等手段引導(dǎo)學(xué)生理解結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、探究影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素。這樣不僅可以使學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)的基本概念有更深的認(rèn)識(shí)，而且也為以后結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等奠定了良好基礎(chǔ)。2、教材內(nèi)容分析讓學(xué)生通過(guò)技術(shù)試驗(yàn)，學(xué)會(huì)分析影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的因素，教師應(yīng)注意在技術(shù)試驗(yàn)中對(duì)學(xué)生引導(dǎo)。本節(jié)講述了結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)——結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。教材先從實(shí)例出發(fā)，分析影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的主要因素（結(jié)構(gòu)的形狀、材料、連接等），并簡(jiǎn)單分析了結(jié)構(gòu)在生活中的應(yīng)用。【學(xué)情分析】高中階段的學(xué)生具有了一定的認(rèn)識(shí)事物的能力，他們具備了細(xì)致的觀察能力、歸納、推演的能力，初步具有了探究現(xiàn)象背后本質(zhì)規(guī)律的能力。能夠通過(guò)試驗(yàn)手段認(rèn)識(shí)事物的能力。在本課時(shí)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)。學(xué)生已經(jīng)初步明白了“結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列”。和構(gòu)件的五種基本受力形式，通過(guò)有趣的小試驗(yàn)，強(qiáng)化對(duì)不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)的理解。所以本課時(shí)是在第一節(jié)認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，具體對(duì)結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)——強(qiáng)度，做詳細(xì)分析。同時(shí)，學(xué)生在物理課上已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)力學(xué)的知識(shí)，對(duì)物體的受力分析有比較好的基礎(chǔ)，可以說(shuō)物理的力學(xué)知識(shí)和上節(jié)課常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)為本課時(shí)做好了知識(shí)的準(zhǔn)備。此外，學(xué)科試實(shí)驗(yàn)（物理、化學(xué)、生物）的方法也為學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。【教學(xué)資源】本節(jié)課的教學(xué)在技術(shù)多媒體教室完成。通過(guò)試驗(yàn)，幻燈片呈現(xiàn)諸多的圖片、實(shí)物，借以加深學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)的掌握。【主要教學(xué)方法】講授教學(xué)法   探究式教學(xué)法【所需課時(shí)】1課時(shí)【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能理解結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的含義。理解結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的關(guān)系。2、過(guò)程與方法通過(guò)講授、試驗(yàn)、分析總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素，并寫(xiě)出試驗(yàn)報(bào)告。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)分析討論等方法得出結(jié)論，激發(fā)學(xué)生結(jié)構(gòu)探究興趣和欲望，培養(yǎng)學(xué)生探究的思想和意識(shí)，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、滲透安全教育。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素，以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的關(guān)系。2、教學(xué)難點(diǎn)（1）用實(shí)驗(yàn)方法探求影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素及其應(yīng)用。（2）分析影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度因素。【教學(xué)過(guò)程】序號(hào)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)備注1課堂導(dǎo)入播放圖片創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入讓學(xué)生觀看木質(zhì)高花架圖片，復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性知識(shí)，然后，繼續(xù)讓學(xué)生觀看塑料凳子圖片，引導(dǎo)學(xué)生塑料凳子穩(wěn)定性好，但是易于發(fā)生形變或破壞，說(shuō)明結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度問(wèn)題。從而導(dǎo)入新課——結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度。 1分鐘2結(jié)構(gòu)強(qiáng)度講授【案例分析】讓學(xué)生觀察塑料凳子的圖片，一組圖片是塑料凳子的完好圖片，另一組圖片是塑料凳子被破壞或者發(fā)生變形的圖片。通過(guò)兩組圖片的對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的含義。【問(wèn)題】 根據(jù)你的理解，結(jié)合教材，上述情況是什么原因造成的？【教師總結(jié)】這是由于塑料凳子沒(méi)有能夠承受外力所造成的后果。我們說(shuō)它們不結(jié)實(shí)或者不牢固。塑料凳子結(jié)構(gòu)不能夠抵抗外力對(duì)它們的破壞。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度——就是指結(jié)構(gòu)具有抵抗被外力破壞的能力。【鏈接生活】你能不能舉出遇到的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度被破壞的的事例呢？【案例分析】讓學(xué)生對(duì)比木質(zhì)高花架，和塑料凳子圖片。木質(zhì)高花架很結(jié)實(shí)，很牢固但是由于太高而不穩(wěn)定。塑料凳子重心很低，支撐面很大，形狀設(shè)計(jì)的科學(xué)合理。但是由于使用材料不是很恰當(dāng)，容易發(fā)生形變或者破壞。【問(wèn)題】結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性是不是相同呢?【師生總結(jié)】通過(guò)兩組圖片對(duì)比，可以說(shuō)明強(qiáng)度大的結(jié)構(gòu)未必穩(wěn)定，穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度未必大。從而可以說(shuō)明結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度之間沒(méi)有關(guān)系。    學(xué)生思考回答       思考回答3分鐘2含義區(qū)別【強(qiáng)度與穩(wěn)定性的聯(lián)系與區(qū)別】 我們知道穩(wěn)定性是研究物體的保持平衡狀態(tài)的能力，強(qiáng)度是研究不被外力破壞的能力。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是通過(guò)構(gòu)件和材料來(lái)體現(xiàn)的。構(gòu)件在外力的作用下會(huì)變形。同時(shí)構(gòu)件內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的作用力發(fā)生了改變，這種作用力的改變稱(chēng)作內(nèi)力。一般說(shuō)來(lái)，外力越大，則構(gòu)件的內(nèi)力越大。內(nèi)力達(dá)到一定程度時(shí)，構(gòu)件就會(huì)被破壞。在工程設(shè)計(jì)中，不允許任何構(gòu)件在正常工作情況下被破壞。例如我們剛才舉的椅子的例子，椅子能夠承受人的重力這是一個(gè)強(qiáng)度問(wèn)題，那么椅子會(huì)不會(huì)左右晃動(dòng)，搖擺，那就是一個(gè)穩(wěn)定性問(wèn)題了。回答通過(guò)例子讓學(xué)生有感性的認(rèn)識(shí)，不必要進(jìn)行深入分析3分鐘3影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素【材料因素】【實(shí)驗(yàn)探究】 我們做一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)試驗(yàn)，我現(xiàn)在有四種結(jié)構(gòu)，紙、紙殼板、木板、塑料板，請(qǐng)兩名同學(xué)對(duì)這四種結(jié)構(gòu)做相同的拉力。觀察實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。【結(jié)論】不同的材料，構(gòu)成的結(jié)構(gòu)其強(qiáng)度各不相同。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)；從強(qiáng)度角度看，外力越大，構(gòu)件內(nèi)力隨之越大，構(gòu)件危險(xiǎn)就越大。   構(gòu)件單位截面面積所受的內(nèi)力稱(chēng)為構(gòu)件的應(yīng)力。公式：σ = N/A σ——應(yīng)力         帕  (Pa) N——內(nèi)力         牛  (N)A——橫截面積    米  (m2)公式表示：應(yīng)力、內(nèi)力和橫截面積之間的定量關(guān)系。由公式可知，在內(nèi)力不變的情況下，構(gòu)件和材料的橫截面積越大，應(yīng)力越小，危險(xiǎn)性就越小。同截面垂直的應(yīng)力稱(chēng)為正應(yīng)力或反應(yīng)力。如，柱體垂直受壓時(shí)，其橫截面上的應(yīng)力就是正應(yīng)力。同截面相切的力稱(chēng)為剪應(yīng)力或切應(yīng)力，如剪切物體時(shí)，剪切面上就有剪應(yīng)力。而梁彎曲時(shí)，其橫截面上除了具有正應(yīng)力外，還有剪應(yīng)力。【鏈接生活】①展示幻燈片圖片，從紙杯到塑料杯到無(wú)銹鋼杯，說(shuō)明強(qiáng)度和材料有關(guān)。②介紹混凝土材料。從應(yīng)用廣泛的鋼筋和混凝土到工程人員新發(fā)明的纖維混凝土、聚合物混凝土、輕質(zhì)混凝土等，一系列新型高強(qiáng)度混凝土。（例如，混凝土抗壓性能較好，而抗拉能力就比鋼筋要小得多。因此在制造時(shí)可在梁的受拉區(qū)放置鋼筋，組成鋼筋混凝土梁，在這種梁中，鋼筋受拉，混凝土受壓，它們合理組成一個(gè)整體，共同承擔(dān)載荷的作用。）      學(xué)生嘗試5分鐘3 【結(jié)構(gòu)形狀因素】【實(shí)驗(yàn)一】     ①、每張桌子上面有3張A4紙，請(qǐng)同學(xué)們利用這種材料，制造一個(gè)長(zhǎng)10——25cm，寬5——15cm橋面。  ②、使用粉筆盒作為橋墩，用來(lái)支撐你制造的橋面沒(méi)形成橋梁。  ③、把礦泉水放到你制造的橋面上，通過(guò)橋面支撐礦泉水?dāng)?shù)量對(duì)比，判斷影響強(qiáng)度的因素。【試驗(yàn)結(jié)論】結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)所用材料的形狀有關(guān)。①結(jié)構(gòu)外部（三角形）形狀。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。②構(gòu)件橫截面形狀：具有相同截面積，但不同截面形狀的同種材料的堅(jiān)固性就不同。利用圖片介紹同種材料、相同橫截面積、不同截面形狀的構(gòu)件的強(qiáng)度排列順序。（經(jīng)理論證明和實(shí)踐驗(yàn)證，在橫截面面積相同的情況下，采用“工字梁”是合理的，而采用圓形截面就不合理。這是因?yàn)楣ぷ至旱拿娣e集中在應(yīng)力最大的地方，而圓形則相反。但有時(shí)為了制造和使用的問(wèn)題，圓形截面的梁還是要采用的。如一些承受彎曲的軸，就得用圓形截面。）③強(qiáng)調(diào)學(xué)生注意結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度的影響有兩點(diǎn)，一是結(jié)構(gòu)的外部形狀，二是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀，結(jié)構(gòu)的外形相同，構(gòu)件的截面不同，其強(qiáng)度不一樣。學(xué)生活動(dòng)2：小實(shí)驗(yàn)：P019       學(xué)生動(dòng)手做，并交流             結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)所用材料的形狀有關(guān)。7分鐘3 【連接方式】【技術(shù)試驗(yàn)3】    每張桌子上面，有若干個(gè)不同種類(lèi)的構(gòu)件，請(qǐng)同學(xué)們選擇其中任何一種構(gòu)件，進(jìn)行連接。然后，仔細(xì)觀察，分析總結(jié)影響強(qiáng)度的相關(guān)因素。結(jié)論：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的連接方式有關(guān)。不同的連接方式，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也不同。總結(jié)  影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素：學(xué)生活動(dòng)3：因素（3）：構(gòu)件之間的連接方式：①構(gòu)件連接的類(lèi)別：結(jié)構(gòu)的連接是指通過(guò)一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。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)。（圖片舉例）具體有松螺栓、松鉚等。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)。（圖片舉例）具體有榫接、膠接、焊接等。②提出：結(jié)點(diǎn)是從連接的效果來(lái)劃分。一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多種連接方式。不同的材料有不同的連接方式；構(gòu)件的連接方式不同，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也不同。    學(xué)生動(dòng)手做，并交流 5分鐘4綜合分析案例分析：吊蘭支撐使用的三角形支架結(jié)構(gòu)，而不使用由一根直桿挑起的結(jié)構(gòu)。從材料方面考慮，吊蘭的三角形支架使用的是鋼管而不是木條或塑料，鋼管抗拉力性能好。從連接方式考慮，吊蘭的三角形支架的構(gòu)件是焊接而不是捆縛，這種連接方式更牢固。總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素:（1）結(jié)構(gòu)的形狀；（2）使用的材料；（3）構(gòu)件之間的連接方式。思考討論回答5分鐘5總結(jié)影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素：1.結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，一般取決于它對(duì)張力和壓力兩方面的反應(yīng)能力，具體地說(shuō)取決于以下因素：2影響因素（1）形狀：構(gòu)成的形狀略有改變，強(qiáng)度就會(huì)改變。（2）材料：不同材料有不同承受應(yīng)力極限的能力。形狀相同，材料不同，強(qiáng)度就不同。（3） 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。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下嘗試解決3分鐘6鞏固練習(xí)【實(shí)踐應(yīng)用】    ①問(wèn)題：礦泉水的瓶子表面有不同殼形的結(jié)構(gòu)，請(qǐng)問(wèn)這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的是什么？     答案：這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以抵抗外力向內(nèi)擠壓的能力。利用結(jié)構(gòu)的幾何形狀，增大了瓶子的強(qiáng)度。    ②問(wèn)題：使用紙質(zhì)材料制作的相片框架，請(qǐng)問(wèn)同學(xué)們觀察作品，找出不足，并請(qǐng)?zhí)岢隹茖W(xué)合理的改進(jìn)方法？    答案：可以改變材料；改變形狀；改變連接方式；鞏固練習(xí)8分鐘 

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高中通用技術(shù)蘇教版 (2019)必修《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》電子課本

本課綜合與測(cè)試

版本： 蘇教版 (2019)

年級(jí)： 必修《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》

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