技术与设计必修二第一章《结构与设计》导学案

第一章 结构与设计
第一节 初识结构
【教学目标】：
1、知识与技能：了解结构的含义，从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
2、过程与方法：能对生活中常见的简单结构实例进行归类。
3、情感、态度与价值观：培养学生的分析观察能力，用科学思维认识结构，拓宽思维和想象空间。
【教学重点】：结构的含义，结构的类型。
【教学难点】：结构与力。
【学习方法】：案例分析、交流讨论、模型展示、师生互动。
【课时安排】:1课时
【教学过程】：
【引入新课】
回顾技术与设计1的知识，展望技术与设计2的内容。
展示两种砖头堆法的设计方案，提问：哪一种会使砖头垒的更高，并谈谈其缘由。
第一章 结构与设计 第一节 初识结构
【新课教学】
一、初识结构
“结构”一词，对同学们来说并不陌生。在学习其它学科中，也有提到过“结构”。例如，在生物课中提到过：人体的结构；在政治课里有社会结构；在化学和物理中，有物质结构、分子结构、原子结构，在语文课里接触过：文章的结构，在地理课中有地质结构。
其实结构是无处不在的，它存在于自然界、技术领域、社会领域。（放映蜂巢、雪花、集团组织结构、公司人员结构、跷跷板、鸟巢等图片）
尽管它们各自的具体内容不一定相同，但是，它们的本质涵义却是相同的。怎么样给“结构”归纳出一个总的表述呢？我们先看[古老的板凳]这个案例。
二、结构的含义和功能
分析案例[古老的板凳]（出示板凳的图片）：
1、提问：板凳由哪些部分组成？形状有哪些特点？
答：板凳由板面，板脚，横牚组成。
2、提问：这些组成部分是如何连接？为什么要采用这种方式？
答：采用榫接（榫接是两块材料一个做出榫头，一个做出榫眼，两个穿到一起，靠材料的摩擦力将两块材料固定在一起），使用榫接比使用螺丝连接更牢固。
总结：组成结构的各组成部分，我们称为构件，它可以是一个零件也可以是部件。
结构的主体框架与构造形式，我们称为架构。
上面说到的这张板凳的功能是用来坐的或承重的，同样椅子也是。
展示两张图片（人坐在椅子上，行人和车辆在桥面上）
案例分析：提问：从受力的角度，分子椅子和桥的共同之处？
通过分析椅子和桥的共同之处：
（1）都需要承受外力的作用；
（2）在一定范围内都具有抵抗其形状和大小改变的能力。
引出从力学角度结构的含义：从力学的角度：结构是指可承受一定应力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
引导出结构的功能本质：为了承受力，抵抗变形。
我们知道生活中很多结构在一定外力作用下就会遭到破坏其实上就是当其应力达到某一极限值时，结构就会遭到破坏。那么什么是应力呢？在第三节我们就将会学习。
讨论交流：台灯上的蛇皮管为什么可以任意弯曲，并停留在某一个位置上？
蛇皮管的结构是方形扣和结构
蛇皮管灯，应便于调节，且调节后不反弹。这说明结构是由物体的功能所决定，而物体的结构又决定了物体的性能和形态。
例如：
　　（1）同样是水，有液态、气态、固态；
（2）同样是碳，但有最硬的固体金刚石和最软的固体石墨存在；（展示图片）
（3）同样的六个字“这个人表现好”“这个人好表现”，但因排列不同，就形成了一褒一贬。
结构是多种多样的，结构的分类也是多种多样的。
三、结构的类型：
从力学构架与形态考虑，结构可作如下分类：
1、实体结构2、框架结构3、壳体结构
（1）、实体结构
受力特点：利用自身来承受荷载，能承受较大的压力。
特征：几何外形简单。
例子：如大坝、实心墙、实体物。
（2）、框架结构
受力特点：支撑空间而不许充满空间。
特征：结构体由细长的构件组成的结构。由于这种结构用料少，可以承受多种载荷，因此用得很广泛。
例子：窗户、画框、铁塔架、建筑用的脚手架等等。
三轴转台（结合自制模型帮助学生了解三轴转台）
（3）、壳体结构
受力特点：受力合理，形态稳定。
特征：壳体内空，在场馆建设中用得很多。
例子：贝壳、油罐、汽车飞机的外壳、饮水杯、文具盒、鸡蛋、西瓜、头盔……
[学生讨论]：为什么头盔是圆弧形的？
现实中，有一些物体是由多种结构类型组合而成的，即组合结构
练习：判断下列物体结构是属于哪种结构类型。
物体结构 实体结构 框架结构 壳体结构 组合结构
栅栏 ———
圆形陶瓷装饰品 ———
冰山 ———
高层建筑的穹顶 ———
钢化玻璃锅盖 ———
竹排 ———
汽车外壳 ———
人的头盖骨 ———
古罗马斗兽场 ———
四、板书设计
（一）初识结构
（二）结构的含义与类型
1.结构的定义：
2. 构件
3. 结构的本质
4.架构;
（三）结构的分类
功能和需要决定结构，结构决定了性质和用途
实心结构：
框架结构：
壳体结构：
五、练习
1.分析下列物体的结构类型，判断那个不属于结构（ ）
A摩托车头盔 B圆形陶瓷饰品 C贝壳 D金字塔
2.我们所用的板凳属于（ ）结构
A实心结构 B框架结构 C空心结构 D壳体结构
3.下列选项中，属于框架结构的是（ ）
A房屋的墙体 B教室的门窗 C化工厂的储油罐 D煮饭用的高压锅
4.下列结构是受自然事物启发而产生的（ ）
A钢笔 B潜艇 C课桌 D黑板
答案：D B B B
5、结构是指事物的各个组成部分之间的__________和__________。
6、结构分为：实体结构、 __________、____________ 三种最基本的类型。
7、结构构件的连接通常有哪两类？（1）___________；（2）______________。
答案：（5.有序搭配，排列； 6. 铰连接，刚连接； 7.框架结构，壳体结构；）
六、教学反思
结合生活中的常见实例来展示相应图片和进行具体分析，让学生充分认识到结构的无处不在，掌握增强结构稳固的方法。
第二节典型结构案例分析
—结构是怎样受力的
教学目标：理解结构的本质，知道基本构件的特点
能对简单的典型结构的受力情况进行分析
教学重点：结构本质基本构件特点
教学难点：对结构受力情况分析
教学方法：案例分析、交流讨论、模型展示、师生互动
课时安排：1课时
教学过程:
复习回顾上节课所学内容，提问结构类型让学生举例，新课导入参看课本案例分析
单杠结构分析
单杠的结构：杠体、立柱、拉杆
变形：构件受力作用时，要发生形状和大小的改变，这种改变称为变形。
杠体的受力与变形
学生看课本
立柱、拉杆的受力与变形
杠体:弯曲力
立柱:压力、弯曲力、拉力
斜拉杆:拉力
棚室屋架结构分析
棚室荷载与立柱受力
永久性荷载（恒载）：包括屋面、梁（有时还有懔）的质量，属于不随时间变化而变化的永久性荷载。
可变性荷载（活载）包括雪载、风载等，属于随情况变化而变化的可变性荷载。
梁的受力
梁的上部，受压力，材料被挤压；下部，受张力，材料被拉伸。
通过合理设计，在梁的下面增加支撑点，可以使梁不产生弯曲。
拱结构的应用
拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。拱结构对承受荷载有利。
屋面拱度愈大，积雪逾浅，雪压愈小。在较大跨度情况下，建筑物多采用拱结构。这样的结构既有利于承载，又美观。
三、学生自学[阅读材料]
讲解构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
指导学生概括五种基本受力形式：
拉力 物体所承受的拉拽力
压力 挤压物体的力
剪切力 两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力
扭转力 反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生扭转形变的力
弯曲力 作用于物体 ,使它产生弯曲的力
四、板书设计（本节小结）
五、练习：1.下列关于变形的叙述，正确的是（ ）
A变形是指构件受外力作用时，发生形状或大小的改变
B变形是指构件受外力作用时，发生形状的改变。
C变形是指构件受外力作用时，发生弯曲
D变形是指构件受外力作用时，发生断裂
2.可以用受力结构稳定性来解释事实是（ ）
A．拔河的绳子断裂
B．广告牌被台风吹倒。
C. 鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力。
D．耳机与电脑主机的插口接触不良，听不到音乐。
3.赵州桥最大的科学贡献在于它的“___________”的创造。答案：敞肩拱
第三节结构的强度和稳定性
4．在举办运动会的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生（ ）变形。
A：拉伸 B：弯曲 C：压缩 D：断裂
5．下列属于恒载的是（ ）。
A：雪载 B：风载 C：雨载 D：房梁
6．下列属于拱结构特点的是（ ）。
①矩形平面 ② 美观 ③有利于承载。
A ：①② B：①③ C： ②③ D： ①②③