地质版高中技术与设计2(必修)教材
第一章第三节教学设计
《结构的强度》
【课题】 结构的强度
一、教材分析：
本节教材包含三个内容：“怎样理解‘结实’”、“应力与强度”、“影响结构强度的因素”，通过三个技术试验，让学生理解结构的强度，分析影响它们的因素。
应力计算属于定量计算的内容，教师要注意引导学生在定性分析的基础上，进一步认识技术与设计中数据要求的重要性，不仅要让学生认识物体的结构特点，还要让学生注重其技术数据。
结构的强度是第一章的教学重点，也是难点。通过本节的学习，应在对结构的功能及本质理解的基础上，通过技术试验，理解结构的强度，分析影响因素。影响结构强度的因素也是本节的教学重点。正确认识这些因素，对于学生正确地选择结构和材料，增加结构的强度是很重要的。在研究结构的强度时，要从结构的形状、材料及连接方式三方面分析。
二、课标分析：
本节内容来源于技术与设计2第一章结构与设计，课标要求学生理解结构强度的基本概念，能通过技术试验分析影响结构强度的因素，并写出试验报告，由于技术与设计2的教学要面向生活和生产的实际，因此在教学中要引导学生关注技术试验，理解技术设计中所蕴含的文化内涵，注重归纳技术设计的思想和方法，并将它们迁移到日常中灵活运用，要使学生善于总结具有典型性的技术问题的解决策略。
三、学情分析：
通过对前两节内容的学习，学生对结构的概念、结构的受力及一般分类有了初步的认识，另外，学生在生活中对“结构是否结实”有一些感性认识，但没有上升到理论高度，因此，本节课利用一系列试验，让学生自主探究影响结构强度的因素，进而进一步理解结构的强度。
教学目标：
知识与技能：
1、理解应力和强度的概念，知道强度与应力之间的关系。
2、能通过简单的技术试验，掌握影响结构强度的主要因素。
3、能够运用影响结构强度的因素，分析结构的强度。
过程与方法：
1、小组协作完成三个研究影响结构强度的因素的试验，讨论交流得出结论。
2、小组协作完成纸绳拉伸试验，并整理记录，完成试验报告。
情感、态度和价值观：
通过技术试验，初步形成对技术问题的敏感性和探究欲望，增强小组合作意识及主动参与意识。
五、教学重点：
影响结构强度的主要因素。
六、教学难点：
理解应力和强度的概念，知道强度与应力之间的关系。
七、教学准备：
1、试验器材：
分组试验1：答题卡纸1张，支撑木块2个，直尺1把，砝码若干；
分组试验2：弹簧秤1个，不同横截面积的竹杆两根，与粗竹杆横截面积大小一样的铁杆一根；
分组试验3：带笔帽的签字笔；
简易拉伸试验：餐巾纸若干、弹簧秤1个。
2、课件、教具：竹杆若干、纸条若干、弹簧秤1个。
八、教学策略：
1、活动过程中， 5～6人为一组，采用合作式学习的教学方式，培养学生合作精神。
2、让学生进行“技术试验”，通过尝试——发现，探索——研究的过程，完成试验项目，得出试验结论。通过动手实践，让学生亲身体会，体验成就感！
九、教学过程：
教学
环节
教 师 活 动
学生活动
设计意图
创设情景
引入课题
（1分钟）
展示图片：一只大象坐在一个小凳子上，小凳子就说：“快起来，我受不了了！”大家想一下，大象坐在凳子上，可能会出现什么样的结果？再看另一张，一个人拿着钳子破防盗网而入，高兴地说了一句：“哈哈，太容易了！”我们分析一下，凳子被大象一坐就坐坏了，防盗网被这个人拿着钳子一剪就剪断了，说明它们太怎么样了？
在技术中，我们如何来评价这个凳子、防盗网呢？
学生看，并思考。
学生回答。
创设情境，激发学生思考，引出学生对于“结实不结实”的感性认识，并引入课题——结构的强度。
小组合作动手实践
一、分组试验：验证结构抵抗变形的能力
（16分钟）
以竹杆为例，说明结构都具有抵抗变形的能力。
展示三个分组试验,验证结构抵抗变形的能力跟哪些因素有关：
分组试验1：两种不同形状的卡纸承重试验
分组试验2：弯曲变形试验
分组试验3：签字笔的构件连接处的抗拉试验
教师提问、点评、总结结构抵抗变形的能力跟哪些因素有关。
结论：
同一材料，不同形状的结构，抵抗变形的能力不同。
相同材料，不同截面积；不同材料，相同截面积，抵抗变形的能力不同。
构件之间的连接方式不同，抵抗变形的能力不同。
技术试验后的思考：
1、对于结构的变形，只给以“结实”或“不结实”来评说确切吗？
2、如何定量的描述结构抵抗变形的能力？
学生先阅读学案，再以小组为单位进行试验，并记录试验现象，总结试验结论。
学生思考、回答。
1、小组协作完成三个分组试验，让学生亲历技术试验，由现象到结论，提升自主解决问题的能力。
2、由试验得出,当一个结构受到外力作用时，结构的形状、使用的材料、构件的连接方式都会对结构的变形情况产生影响，因此，让学生明白对于结构的变形，只给以“结实”或“不结实”来评说并不确切，对于结构的受力、变形及影响因素应该有更科学、准确的表述。
3、引出：应力与强度。
二、应力与强度
（5分钟）
知识点讲解：
1、什么是内力？
让学生自学教材23页有关内力的知识，提出问题：内力到底是由谁产生的？
以弹簧为例解释内力是怎样产生的？
总结内力的知识：
外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
内力，是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。
内力反应了材料抵抗破坏的能力。
2、结构的强度
结构具有的抵抗外力破坏的能力成为结构的强度。
如何来衡量强度的大小呢？在技术中，用应力来衡量：
构件单位截面面积所受的内力成为构件的应力。
公式：应力δ=内力N/横截面积S
计量单位N/mm2或N/cm2
3、理解应力与强度的关系
以一根竹杆和几根竹杆为例说明应力与强度的关系：
一根竹杆用很小的力就可以将它弯折，几根竹杆用很大的力也没有将它压弯，说明它们的抗弯强度不一样。结合公式来看，在同样内力的情况下，一根竹杆横截面积越小，应力越大，抵抗变形的能力越弱，抗弯强度越小；反之，几根竹杆，横截面积越大，应力越小，抵抗变形的能力越强，抗弯强度越大。
这就是应力与强度关系。因此，结构抵抗变形的能力用强度来表述，并用应力来衡量强度，既科学又准确。
学生自学、思考，并回答问题。
学生认真观看课件，并听老师分析、总结。
1、在自学的基础上了解内力产生的实质，并借助生活中经常见的弹簧，进一步分析，这样与学生已有的生活经验相融合，学生较容易理解。
2、理解应力和强度的概念，并知道应力和强度之间的关系是本节课的教学难点，为此，在学生已经熟悉应力的公式基础上，借助一根竹杆和几根竹杆抗弯强度不同，进一步分析，加深了学生对知识点的理解。
3、培养学生分析问题的能力，知识迁移的能力。
三、影像结构强度的因素
（6分钟）
回顾一开始的三个分组试验，总结影响结构强度的主要因素。
温馨提示：
分组试验验证了结构抵抗变形的能力跟哪些因素有关？而结构抵抗变形的能力我们称之为结构的强度？那你能说出影响结构强度的主要因素是哪些了吗？
总结：
影响结构强度的几个主要因素：结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式。
知识拓展：
强度与形状
结构的形状对强度的影响有两点：一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状。
展示图片：常见构件的截面形状。
说明：
不同横截面形状的构件所能承受的力的程度不一样。
结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。
相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不一样。
强度与材料
以生活中常见的纸杯钢杯为例，体会材料与强度的关系。
强度与连接方式构件
让学生自学课本26-27页阅读材料——连接方式多种多样，思考问题：表1-3和表1-4分别是从什么角度对连接方式进行分类的？
图片展示，常见连接方式：钉接、榫接、螺栓连接、胶粘、绳系、焊接。
动画展示铰连接:
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。
铰连接实例展示:车轮、轴承、直流电扇、合页等。
刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。如榫接、铆接、焊接等。
学生回顾三个分组试验，进而回答影响结构强度的主要因素。
学生认真观看课件。
学生自学、回答问题。
学生结合课件动画理解铰连接和刚连接。
1、让学生回顾开始的三个分组试验，并在理解强度概念的基础上，自主总结出影响结构强度的主要因素，提高学生的知识迁移能力。
2、拓宽学生的知识面，让学生从多个方面体会形状、材料、连接方式等对结构强度的影响。
3、学生带着问题自学阅读材料，体会连接方式分类的多样性；并在教师展示一系列图片和动画的基础上，真正理解连接方式的多样性。
小组合作动手实践
四、简易拉伸试验
（13分钟）
温馨提示：
提示学生自学课本21页——简易拉伸试验内容，重点关注试验步骤。
提出要求：
纸条的宽度统一为1.5厘米。
注重小组合作。
记录试验数据，总结试验结论。
思考试验中注意的问题有哪些？
学生动手实践，教师巡回指导：
指导学生汇报实验数据、结论及注意问题：
总结：
结论：同一材料的纸绳，横截面积越大，抗拉强度越大。
注意问题：
一开始纸绳的宽度不宜太宽，否则无法用测力计测出数据。
弹簧秤测力计使用前记得归零，拉伸时要平稳、缓慢。
纸绳的宽度要保持一致，也就是控制好变量。
4、……
学生自学试验内容，以小组为单位完成试验项目，记录实验数据，讨论交流注意的问题，得出试验结论。
1、体验技术试验，培养学生严谨细致的科学精神及合作精神。
2、体验解决技术问题的艰辛和感受获得成功的愉悦，培养实事求是、精益求精的态度，让学生在“做中学”，培养学生的动手实践能力。
3、学生能通过尝试——发现，探索——研究的过程结合试验数据，整理记录，总结试验结论，完成试验报告。
课堂小练习
（3分钟）
练习：
1、在自行车各部之间的连接中，三角架属于____连接；刹车连杆之间属于____连接；辐条与钢圈之间属于____连接。
2、为什么矿泉水瓶表面有若干凸起的横向纹路，它的作用是什么？
学生回答。
巩固本节课所学知识。
总结
（1分钟）
总结：
结构的强度
应力
影响结构强度的三因素：
结构的形状、结构的材料、连接方式
学生交流、回答。
回顾、总结本节课所学知识。
课件28张PPT。结 构 的 强 度地质出版社 必修2 第一章第三节 在技术中，我们如何来评价这个凳子、这个防盗网呢?一、分组试验：
验证结构抵抗变形的能力一、分组试验，验证结构抵抗变形的能力两种不同形状的卡纸承重试验弯曲变形试验签字笔构件抗拉试验结论：同一材料，不同形状的结构，抵抗变形的能力不同。结论：相同材料，不同截面积；不同材料，相同截面积，
抵抗变形的能力不同。 结论：构件之间的连接方式不同，抵抗变形的能力不同。对于结构的变形，只给以“结实”或“不结实”来评说确切吗？ 如何定量的描述结构抵抗变形的能力？技术试验后的思考一、分组试验，验证结构抵抗变形的能力二、应力与强度二、应力与强度 内力：外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。1、什么是内力 内力，是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力 。内力反应了材料抵抗外力破坏的能力。二、应力与强度2、结构的强度结构的强度是指结构具有的抵抗破坏的能力。
应力：构件单位截面面积所受的内力称为
构件的应力。应力δ＝内力N /横截面积S计量单位为N/mm2或N/cm2 通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度来表述；而用应力来衡量强度，既科学又确切。三、影响结构强度的因素三、影响结构强度的因素影响结构强度的几个主要因素1、强度与形状结构的形状略有改变，结构的强度就会改变。注意：结构的形状对强度的影响有两点，一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状。三、影响结构强度的因素A.不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。C.相同材料，相同截面积，不同截面形状的
构件强度不同。B.结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。三、影响结构强度的因素2、强度与材料结构的强度与材料有关VS纸杯钢杯三、影响结构强度的因素3、强度与连接方式榫接钉接三、影响结构强度的因素3、强度与连接方式螺栓连接胶粘三、影响结构强度的因素绳系焊接3、强度与连接方式三、影响结构强度的因素铆钉铆
接3、强度与连接方式三、影响结构强度的因素 铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。三、影响结构强度的因素3、强度与连接方式 铰连接实例三、影响结构强度的因素三、影响结构强度的因素 刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。如榫接、铆接、焊接等。三、影响结构强度的因素四、简易拉伸试验四、简易拉伸试验通过试验得出的结论是什么？试验中注意的问题有哪些？1、在自行车各部件之间的连接中,三角架属于___连接；刹车连杆之间属于____连接；辐条与钢圈之间属于____连接。课堂小练习2、为什么矿泉水瓶表面上有若干凸起的横向纹路，它的作用是什么? 一是增加瓶子的强度，受力不容易变形；
二是增大瓶子与手之间的摩擦力。
三是既有利于承受较大的负载，造型又美观大方。课 堂 总 结影响结构强度的三因素：应力结构的强度结构的形状、结构的材料、连接方式
