2.1 探究结构（一）教案-2022-2023学年高二通用技术粤科版（2019）必修技术与设计2

第二节 结构的稳定性和结构的强度
一、教学内容分析
教学内容在教材中的地位
本课是粤教版通用技术必修二《技术与设计2》第一章“结构及其设计”第二节的“探究结构”中的第1课时，教学内容主要是：结构的稳定性其及影响因素、结构的强度及其影响因素。教材从实践、案例分析，立即行动、讨论等手段引导学生理解结构稳固性、探究影响结构稳定性和结构强度的主要因素。
本节课在整章中起到承上启下的作用，不仅可以使学生对结构的基本概念有更深的认识， 而且也为后面的简单结构的设计奠定良好的理论基础。
教学重点：通过试验、观察，分析、总结出影响结构稳定性的三个因素和影响结构强度的二个因素。
教学难点：运用影响结构的因素分析简单的结构。
二、教学对象分析
本课的教学对象是高一年级的学生，具有一定的认识事物的能力，他们具备了细致观察的能力、归纳总结、推演的能力，初步具有了探究现象背后本质规律的能力。能够通过试验手段认识事物的能力。在上一节课中学生对结构有了一定的了解，对结构的功能和分类也有了一定的基础，另外学生对物理课上已经学习的有关力学的知识，对物体的受力分析有比较好的基础， 为本课做好了知识准备。
三、教学目标
技术意识：通过技术活动探究形状、重心高低、支撑面积对结构稳定性的影响， 探究材料、形状对结构强度的影响，并尝试解决相关技术问题。
创新设计：在技术试验探究活动时，能依据相关技术试验标准对结构稳定性和强度进行试验，并写出试验报告。
四、教学策略
教师通过实物演示引出技术试验的概念，通过案例观看、分析了解技术试验的重要性及其种类，培养学生的技术意识。
五、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
复习导入 一、感知不同的结构： 自然界的结构、人类创造的结构二、认识结构与力： 构件的变形形式、结构受力分析三、结构的分析 实体结构、框架结构、壳体结构、组合结 构 回顾上节课知识 通过知识回顾，为本节课的学习提供支撑。
结构稳定性探究 列举生活中各种因素影响结构不稳固的现象。 播放视频，引导学生思考视频中的大楼晃动的原因？思考影响结构稳固性的因素。 3.结构稳定性的概念： 结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡形式的能力。 看图片和视频、思考 认真听讲 通过图片、视频案例， 思考影响结构不稳固的因素，引出课题。
4.影响结构稳定性因素——结构的形状 案例分析：人字梯（A形梯） 播放A形梯正确使用方法的视频 A形梯结构设计分析： A形梯之所以稳定的原因：三边确定的三角形构成稳定的几何结构。一般情况下，梯子打开时， 梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分与横杆又构成一个三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证了梯子能承受人体的压力。 结论：结构的几何形状影响结构的稳定性。 案例分析：建筑中用的两种支架结构 案例展示 观看视频， 根据使用A 形 梯 的 经验，从A形梯的结构设计中 认 真 思考、分析影响结构稳定性的因素 总结、归纳 学会用几何形状是影响结构的稳定分 析 的 因素，去分析图片中的案例 通过学生熟悉的案例：A 形梯，引导学生分析其结构稳定性的原因，降低难度，激发学生探究的兴趣。 引导学生用所学知识， 去分析生活中的案例， 达到知识的迁移
5.影响结构稳定性因素——结构的重心位置 问题分析：爬梯子的体验，随着人爬得越高，就会感觉梯子越摇晃，越不稳定的原因？ 引导学生分析总结原因：结构的稳定性与重心位置密切相关。重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。 案例分析：赛车设计、摔跤时选手采用采用“马步”、半蹲的姿势的原因 探究一：矿泉水瓶稳定性试验 ①实践要求：将一瓶矿泉水瓶放置于桌面的木板上，慢慢倾斜木板，直到瓶体倾倒为止。观察并尝试分析倾倒的原因。 ②播放试验视频 ③引导学生认真观察、分析，并得出结论：重心 垂线落在支撑面内,物体才稳定。 举案例：斜而不倒的比萨斜塔 回忆、分析爬梯子的体验，归纳总结出影响结构稳定性的另 一 个 因素：重心位置 认 真 观 察“矿泉水瓶稳 定 性 试验”的视频， 并分析、归纳出：重心垂线落在支撑面内, 物体才稳定。 通过学生熟悉的爬梯子体验，让学生思考、分析，提高学生总结、归纳的能力。 通过案例分析让学生认识技术试验的 重 要 作用。
6.影响结构稳定性因素——支撑面积的大小 探究一：矿泉水瓶稳定性试验 实践要求：将两瓶矿泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力轻轻一推，看哪一个先倒下？ ①播放试验视频 ②引导学生认真观察、分析，并得出结论：结构的支撑面积越大，结构的稳定性越好。 ③举生活案例：A形梯、三角架、高压线架、埃菲尔铁塔、落地风扇、落地灯 ④接触面和支撑面： 举三角架例子，分析其接触面、支撑面的区别。接触面:是物体与地面接触形成的面。 支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。 认 真 观 察“矿泉水瓶稳 定 性 试验”的另一个视频，并分析、归纳出影响结构稳 定 性 因素：支撑面积的大小 思考接触面与支撑面的差别 通过案例分析让学生认识技术试验的重要作用
7.小结： 影响结构稳定性的主要因素有： 结构的形状 结构的重心位置 支撑面面积的大小 认真听讲
8.知识拓展： ①提问：是不是所有结构都应该保证稳定？ ②引导学生分析跨栏架的稳定性案例。 ③提问：如果跨栏架放反了，人在跨栏跑时会发生什么？ ④举例生活中利用不稳定设计的物品：翘翘 分析生活中利用不稳定设计物品为我们所用的案例 适度拓展， 扩展学生的知识面，加深学生对结构设计的认 识。
板、折叠椅。
提问：设计一个结构，除了考虑结构的稳定
性，还要考虑什么因素？ 由问题、视
播放“一座坚固的桥发生垮塌事故”的视频 频至案例，
引导学生思考稳固的凳子为什么会被小象坐 观看视频、 激发学生思
坏？ 思考结构稳 考结构不稳
固的另一个概念 固的探究兴趣，引入强度。
1.如何评价一个结构的抗荷载能力？
引导学生思考
2．结构强度的概念：结构具有抵抗被破坏的能
力。
3.内力的概念：当结构构件受到外力的作用时， 认真听讲、
构件产生变形，内部各质点之间的相互作用发生改 思考
结构强度 变，产生一种抵抗外力与形变的力，称为内力。
探究 引导学生理解内力概念，得出：外力越大，则
构件的内力越大。当内力达到一定数值时，构件就
会被破坏。
4.强度与应力 探究二：折木条试验 实践要求：用材料相同、大小一样的木条，分别折1根、5根、10根木条。看看折断1根木条容易还是10根木条容易？ 引导学生观察、分析、归纳：外力和材 料不变的情况下，构件的破坏程度还与它的横截面面积有关。 应力：构件单位横截面上所产生的内力就 是应力。可用如下关系式表示：σ= N ─ A 在内力不变的情况下，构件的横截面面积越 大，应力越小，危险性就越小。
认 真 观 察 通过案例分
“折木条试 析让学生认
验”的测试 识技术试验
视频，并分 的重要作用
析、归纳出
影响结构强
度因素
(
)
引导学生进行案例分析：建筑物的支柱应力计 算 （4）展示图片，引导学生用所学知识思考分析：为什么拔河比赛时绳子都是多股扭绞在一起的
5.强度与材料 举例：用同样的力挤压纸杯、不锈钢杯。 引导学生思考、分析，得出结论：不同的 材料，其强度也不相同 播放《桥面受力分析的视频》视频？ 引导学生根据桥面的受力分析，选择合适的材料，增强桥的强度。
举例学生常
思考、分析、 见的案例，
归纳 培养学生分
析、归纳能
力
6.强度与形状
（1）探究三：不同形状纸的强度试验
实践要求：将一张平坦展开的A4纸两边支撑起
来，在纸上面竖着放一支笔（如图1）；参照（如图 认 真 观 察 通过案例分
2），将一张A4纸折叠成可伸缩的形状，同样将纸两 “不同形状 析让学生认
边支撑起来，在纸上面竖着放笔，放矿泉水瓶。 纸的强度试 识技术试验
验”的测试视频，并分析、归纳出 影响结构强 的重要作用
图 1 图 2 度因素
（2）播放试验视频
（3）引导学生分析,展开的A4纸比折叠起来的
纸的荷载能力要低很多，可知：构件的形状影响结
构的强度。
（4）展示案例图片
引导学生分析生活中常见的产品设计的原 因，如：矿泉水瓶、货车箱 小结：影响结构强度的因素：结构的材料、 结构的形状。
学以致用，
思考、分析 达到知识的
迁移
总结梳理 思考 使用思维导图归纳，总结 所 学 知识，加深理解
六、教学反思
本节课通过实践、案例分析，讨论，技术试验等手段，使枯燥的理论知识变得有趣起来， 使学生深入了解结构的稳定性和强度的主要影响因素。并能举一反三，完成知识的迁移。提高了学生的探究精神、技术意识、工程思维。不足之处，有些案例讲得不够透辙；折木条试验设计得不够严谨，应用书本中的例子会更恰当。