高中通用技术必修2__“1.2探究结构---结构的强度和稳定性” 教案

《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计

《结构的强度和稳定性》 教学设计?
一、教材分析：
本节是“地质出版社”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构 。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念，结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。
二、教学目标：
知识与技能：
1、理解内力、强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。
2、通过实验，明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力，对身边事物的观察能力。
3、理解稳定性的概念，及影响稳定性的因素。
过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。
情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。
三、教学重点与难点：
重点：影响结构强度和稳定性的主要因素。
难点：应力的计算，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。
四、学情分析：
总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。
五、教学策略：
???本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。
六、教学安排
1课时
七、教学过程：
（一）复习回顾，导入新课
教师引导学生回顾结构的概念，指出事物的性质：强度和稳定性
（二）知识构建
1、强度
对于结构变形，只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的，而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度来表示，我们用应力来衡量强度。
（1） 内力： 外力使构件发生变形的同时，构件的内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
（2） 应力：作用在单位面积上的内力。
【学生活动一】
（3）拓展：探讨强度和应力的关系
示例：粗绳和细绳，两种相比粗绳更结实，牢固，换句话说是抗拉强度更大。绳子所受拉力一定，即构件受到的外力一定，而粗的横截面积大，所以应力小，此时变形小，而抗变形的能力大，即强度大。
结论： 应力小，强度大 应力大，强度小
【学生活动二】
（4）结合课本分小组探究影响结构强度的因素，同时完成26页问题，答在学案上。
结构的强度，一般取决于它对张力和压力两方面的反应能力，具体取决于以下因素：
形状、材料（不同的材料有承受不同应力极限的能力）
材料的连接方式（不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样）
师生探讨：如何改进物体结构的强度？
如：国家要求建筑楼面的水泥板必须将钢筋焊接起来，以形成整体，即是改进连接方式以增强强度。还可以采用强度大的形状，那么要求强度大的地方大都采用什么形状？例如拱形、三角形等：常见的拱形桥梁可以保存很多年；钻石很坚固，它由复杂的三角形和四面体形状构成。这些都是我们改进物体结构强度的思路。
希望同学们根据本课的学习在实践中应用。
2、稳定性
教师活动：展示不倒翁，静止立在桌面上的不倒翁用手扳倒后最终还能稳稳立住，说明不倒翁维持其平衡状态的能力很强，即稳定性强。
(1)稳定的概念
稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态，则为稳定，不能回到原有平衡状态，为不稳定。
(2)结构稳定性
结构具有阻碍翻倒或移动的特性。
师生探究：哪些因素会影响结构的稳定性？
平放的砖头很稳定，把它竖起来就容易翻倒？瓶子里装了半瓶水很稳定，而空瓶子或是装满水的瓶子却比较容易翻到？不倒翁不倒的原因？
我们的结论：物体要稳定，第一，它底面积要大；第二，重心要低。
(3)影响结构稳定性的因素
结构的形状、重心的位置 补充：结构的底面积
【学生活动三】
(4)合作探究
　A、为什么有些结构看上去倾斜不稳，可实际是稳定的呢？
例如：比萨斜塔等 ，展示比萨斜塔图片
结构稳定性的基本条件：重心所在点的垂线落在结构底面内。
B、不稳定的结构一定不好吗？举出生活中利用结构的不稳定的例子。
举例：在地震多发地区，人们将酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能；过去农村地区人们用水桶打水常常要在水桶口的边缘绑上一重物，水桶到水面时能自动翻倒打水。
（三）总结提升
　　学生回顾、总结本节课的主要内容
　　大屏幕展示本节课的学习目标
　俗话说，万丈高楼平地起。作为一个中学生，要想成为国家的栋梁之才，首先要打好基础，学好科技文化知识，还应有谦虚好学的品质，当然还要练就过硬的本领。
八、教学反思
本节课采用的教学方法较为恰当，学生保持了较高的学习热情，大量实例的引入是本节课成功的关键。
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学案：
学习目标：
1、? 通过技术试验来理解结实（强度）和稳（稳定性）
2、? 理解内力、应力和强度，并可进行简单的应力计算，利用应力的概念来理解强度及影响结构强度的因素。
3、? 理解结构的重要性质稳定性及影响稳定性的因素。
【知识概要】
1、? 强度：物体结构抵抗变形的能力。
2、? 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的一种抵抗变形的抵抗力。
3、? 应力：作用在单位面积上的内力。
4、? 计算应力的公式：σ=N/S，N为内力，S为构件截面积。应力的计量单位为N/mm2或N/cm2
5、? 影响结构强度的因素：形状、材料、材料的连接方式。
6、? 稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态，此为稳定。不能回到原有平衡状态，为不稳定。
7、? 结构稳定性：结构具有阻碍翻到或移动的特性。
8、? 影响结构稳定性的因素：结构的形状（支撑地面形状、底面积大小有关）、重心的位置。
【学生探究】
活动一：应力和强度的关系？
结论：
活动二：影响结构强度的因素?
结论:
活动三：为什么有些结构看上去倾斜不稳，可实际是稳定的呢？（拓展）
结论：结构稳定性的基本条件：重心所在点的垂线落在结构底面内。比如比萨斜塔等。
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测案
班级 姓名
选择：
1、分别在一根竹杆和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同质量的重物，竹杆比脆性塑料杆能挂更多重物而不会断裂，说明了（ ）影响结构的强度。
A、材料 B、结构的形状 C、构件横截面形状 D、构件的连接方式
2、家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为了（ ）。
A、增加风扇的强度 B、增加电风扇的稳定性
C、安装电线的需要 D、更加美观
3、在日常生活中，你所见到的以下哪一个结构是不属于利用不稳定的结构实现某些功能的。（ ）
A、游乐设施的跷跷板功能结构； B、房间门口的活页功能结构；
C、学校运动场的篮球架结构； D、圆珠笔的笔嘴结构
4、影响结构稳定性的因素有（ ）。
①物体的形状。②材料。③材料之间的联接方式。④物体重心的位置。
A①②③ B②③ C①④ D①②③④
5、影响结构稳定性的因素不包括（ ）
A、结构的形状 B、重心的位置 C、材料
判断：
1、结构的稳定性和强度是结构设计必须考虑的重要内容，二者相互联系，相互影响。（ ）
2、一般情况下，不锈钢杯比纸杯的强度大，这说明结构的强度与材料有关。（ ）
拓展：
已知结构的容许应力为50 N/cm2，截面积为4 cm2，外力冲击产生的内力为180N，请问结构会被破坏吗？